金属模锻工艺.doc

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针对目前锻造业的发展状况，在分析金属模锻工艺的基础上，不断总结经验，从锻件图的绘制、下料、加热、锻压、切边到冲孔等生产工艺进行逐步完善，生产效率和产品质量得到了有效的提高。
　　关键词：　模锻件图；坯料质量；锻前加热；锻压；切边与冲孔
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金属模锻工艺
针对目前锻造业的发展状况，在分析金属模锻工艺的基础上，不断总结经验，从锻件图的绘制、下料、加热、锻压、切边到冲孔等生产工艺进行逐步完善，生产效率和产品质量得到了有效的提高。
　　关键词：　模锻件图；坯料质量；锻前加热；锻压；切边与冲孔
　　锻造业在现代化工业生产中占有举足轻重的地位，就锻造业金属模锻件而言，形状和外表尺寸比较准确，表而光洁，机械加工余量、锻造公差按照其工件用途都有明确要求。笔者结合近年来对模锻工艺的探讨作一浅析。　
1　模锻件图的绘制
　　模锻件图是根据零件图绘制的，它是供设计、制造和维修模具、计算坯料及成品检验、指导生产用的技术文件。绘制模锻件图时主要考虑以下因素。
1.1　选择分模面的位置
　　分模面位置的选择原则是锻件从模膛中顺利取出，模膛浅而宽，以便于模膛的机械加工和金属易于充满模膛，应便于检查上下模的相对错移，并能节省金属。
1.2　确定余块、加工余量和模锻公差
　　有的模锻件的形状较为复杂（如有凹档、台阶等），不便于锻件从模膛中取出，对此应加上余块以简化形状，不直接锻出。
　　模锻件的加工余量和锻造公差要适宜，不宜太大。加工余量一般为1～4mm，锻造公差一般到±0.3～3mm。
1.3　确定模锻斜度和圆角半径
　　模锻件的侧面都应加放一定的斜度，两面相接的转角应以适当的圆角连接，以增加锻模的坚固性，并有利于金属充满模膛，以及便于取出锻件。锻件外模锻斜度按锻件各部分的高度与宽度之比以及长度与宽度之比来确定。内模锻斜度可在外模锻斜度的基础上加2°或3°（15°除外），外壁斜度一般取5～7°，内壁斜度取7～10°。外圆角半径一般取1.5～12mm，内圆角半径取外圆角半径的2～3倍。当圆角半径超过100mm时，按GB321－80《优先数和优先数系》的R10系列先取。
1.4　确定冲孔连皮
　　模锻无法冲出透孔，只能压凹成盲孔，但连皮不能太薄，以免损坏模具。连皮的厚度与孔径有关，若过薄，锻件易产生欠压缺陷，并且要求较大的打击力，从而导致模膛凸出部位磨损或打塌；若过厚，冲孔时冲切力较大，使锻件形状走样，金属消耗量大。平底连皮是常用的连皮形式，其厚度可按下式计算：S＝0.45＋0.6（mm）
其中：
　　S—连皮厚度；
　　d—锻造内孔直径；
　　h—锻件内孔深度。
2　坯料质量和尺寸的计算
　　模锻件坯料的计算涉及因素较多，粗略估算为：
　　模锻件的坯料质量＝模锻件质量＋飞边质量＋氧化损失
　　模锻件的质量是根据其名义尺寸计算的，飞边质量的大小与锻件的形状和大小有关，一般可按锻件质量的20～25%计算，特别是复杂的小件，飞边质量几乎与锻件的质量相等。氧化损失按锻件与飞边质量之和的3～4%计算。
3　锻前加热
　在锻造生产中金属坯料需要加热，目的是提高塑性，降低变形抗力，使之易于流动成型并获得良好的锻后组织。因此，锻前加热是整个锻造过程中的一个重要环节，对提高锻造生产率，保证锻件质量，以及节约能源等都有直接影响。
3.1　始锻温度确定
碳素钢的锻造温度范围（如图1所示），始锻温度一般定在AE线以下150～200℃，如果超出这个温度，奥氏体晶粒会发生急剧膨胀（过热）。如果加热温度接近AE线，炉气中的氧会渗入白热钢料，使钢料完全失去可锻性，锻造时钢料将会崩裂成碎块（过烧）。
3.2　终锻温度的确定
　　从可锻性而言，终锻温度最好在GSE线上，使锻造全部在平一的奥氏体区域内进行。为了扩大锻造温度区间，以减少加热次数，实际的终锻温度对亚共析钢定在GS线之下，过共析钢定在Se线以上50～70℃。
　　为了缩短加热时间，对于塑性良好的中小型低碳钢坯料，可采取快速加热，也就是把冷的坯料直接送进高温的加热炉中尽快加热到始锻温度。这样，不仅可以提高生产效率，而且可以减少坯料的氧化损失和表面脱碳，并防止过热。但是快速加热会使坯料产生较大的热应力，有可能导致内部开裂。因此，对于导热率和塑性较低的大型合金钢坯料，常采用两段式加热，第一阶段，坯料从低温随炉升温至800℃左右，并适当保温以待组织均匀转变。这个阶段约占总加热时间的70%。第二阶段，急速升高炉温到始锻温度以上100～150℃，这时钢料已是塑性良好的奥氏体组织，就不会因热应力而开裂，并能减少氧化、脱碳、过热等缺点。最后再保温出炉锻造。
4　锻压
　　钢件出炉后要进行锻压成型，锻制形状简单的锻件直接把坯料放在锻模上，锻压就成为所需要的锻件。预锻的目的是保护终锻模膛的精度，并使锻件在终锻模膛内成型良好。就机械锻压而言，坯料放在锻模上后，滑块一个行程就使上下模闭合，坯料的氧化皮无法清除而被压入锻件表面，也会增加锻模的磨损。又因为一次成型时金属的变形量较大，不易使金属坯料直接充满模膛。因此，在终锻之前常采用预成型和预锻工量，以达到清除氧化皮的目的。预锻的另一个作用是，坯料经过预锻之后，锻件已基本成形，终锻起精整作用，能使终锻模膛磨损少、寿命长，确保大量生产的锻件精度不变。
　　锻模是锻压最重要的工具，使用恰当与否直接影响产品质量、生产效率，所以正确使用和维护锻模，包括锻模预热、控制终锻温度、及时润滑冷却、清除氧化皮、随时修磨出现的缺陷等是十分重要的。
4.1　锻模预热
　　在锻模上产生最大的危险应力往往是在生产开始阶段，这时温差大，交变热应力作用特别明显，锻模温度低，因较脆而容易破裂。锻模预热之后其冲击韧性增加，也有助于坯料保温，减少打击次数，所以锻模在工作之前，必须均匀预热到150～350℃。如果停锻时间较长，特别是冬季锻模应重新预热，最常见的预热方法有煤气喷烤和热铁烘烤。
4.2　锻模的冷却和润滑
　　模锻时，锻模受热坯料影响，如果型槽表面温度升至400℃以上，将发生回火软化现象，容易被压塌和磨损。所以，在模锻过程中必须对锻模作适当的冷却。延长锻模使用寿命的主要措施之一，就是在生产过程中加强锻模润滑，润滑剂不仅可以减小摩擦、降低变形抗力、有助于金属流动成型、方便锻件出模，还兼有冷却锻模的作用。
5　切边与冲孔
　　模锻出的锻件上带有毛边或连皮，需要进行切边和冲孔。切边和冲孔可分热切、热冲和冷切、冷冲。热切和热冲是与模锻工序在同一次内进行，即模锻
后立即切边和冲孔；冷切和冷冲则是在模锻以后集中在常温下进行。
　　热切和热冲所需的压力较小，锻件在热态下切边和冲孔具有较好的塑性，不易产生裂纹。冷切、冷冲虽然生产效率高，锻件变形小，但所需设备吨位大，锻件易产生裂纹。
　　切边时上下模之间应有适当的间隙，间隙过大，不利于上下模对齐，易产生偏心，导致切边不均匀；间隙过小，毛边不易从凸模上取下，而且上下模有互啃的可能。切边模的性质不同，间隙也不同，视具体情况而定。
6　结束语
　　模锻是锻造生产的主要工艺，所用设备有模锻锤、无钻座锤、曲柄压力机、螺旋压力机和高速锤。模锻生产率高、锻件尺寸稳定、材料利用率高，适用于中小型成批锻件和大量生产。
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针对目前锻造业的发展状况，在分析金属模锻工艺的基础上，不断总结经验，从锻件图的绘制、下料、加热、锻压、切边到冲孔等生产工艺进行逐步完善，生产效率和产品质量得到了有效的提高。
　　关键词：　模锻件图；坯料质量；锻前加热；锻压；切边与冲孔
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