大型锻件的锻造工艺

大型锻件的锻造工艺

大型锻件 由于工作环境恶劣、受力复杂多变,大型锻件一般用于大型机械的关键部件。因此,在生产过程中对大型锻件的质量要求很高。大型锻件由钢锭直接锻造,其 大型锻件的生产即使采用最先进的冶金技术,钢锭内部的微裂纹、疏松、缩孔、偏析等缺陷也是不可避免的,严重影响锻件的质量,为了消除这些缺陷,提高锻件的质量,就必须提高 锻造工艺选择合理的锻造工艺参数。

大型锻件的锻造不仅要满足要求的零件形状和尺寸,重要的是要打破铸件组织、晶粒细化、组织均匀、锻造缩孔、气孔和缩松等缺陷,提高锻件的内在质量。钢锭尺寸越大,钢锭的缺陷就越严重,锻造时改善缺陷的难度就越大,从而增加了锻造的难度。在锻造过程中,镦粗和拉长是最基本的工序,也是不可缺少的工序;对于特殊形状的锻件,胎模锻造也比较常用。

1.颠覆过程

在大型锻件的自由锻生产中,镦粗是一个非常重要的变形过程。镦粗参数的合理选择对大型锻件的质量起着决定性作用。反复镦粗不仅能提高坯料的锻造比,还能破碎合金钢中的碳化物,达到均匀分布的目的;还能提高锻件的横向力学性能,降低力学性能的各向异性。

大型圆盘锻件 和 宽板锻件 主要是镦粗变形,而且镦粗变形量很大。尽管如此,目前这类锻件的超声波探伤废品率还是很高,主要原因是横向内裂纹层缺陷。然而,目前的工艺理论无法解释这一点。为此,20 世纪 90 年代,我国学者经过长期认真研究,从主变形区和被动变形区理论入手,对镦粗理论进行了深入研究。他们提出了刚塑力学模型的拉应力理论和静水压力力学模型的剪应力理论。同时,他们还进行了大量定性物理模拟实验。他们利用广义滑移线法和机械块法对工件内部的应力状态进行了求解和分析。大量数据证明了理论的合理性和正确性,并揭示了镦粗平板时的内应力分布。 气缸 与普通平板镦粗。然后,提出了锥形板镦粗的新工艺,并建立了方筒镦粗的刚塑力学模型。

2.绘图过程

绘制长图是 大型轴锻件的锻造.它也是影响锻件质量的主要工序,通过拉长工艺使坯料横截面积减小,长度增加,同时还起到破碎粗大结晶、锻合内部疏松和孔洞、细化铸造组织的作用,以获得均匀致密的高质量锻件。在研究平砧拉长工艺的同时,人们逐渐开始认识到大型锻件内应力、应变状态对锻件内部缺陷的重要性,从普通的上下平砧拉长,发展到平砧下V形砧拉长以及上下V形砧拉长、后来又通过改变拉砧的形状和工艺条件,进而提出了 WHF 锻造法、KD 锻造法、FM 锻造法、JTS 锻造法、FML 锻造法、TER 锻造法、SUF 锻造法和新的 FM 锻造法,这些方法都已应用于大型锻件的生产,并取得了较好的效果。

1.WHF锻造法是一种宽平砧强压锻造法;其锻造原理是利用上下宽平砧和大的加压速度,锻心大变形有利于消除钢锭内部缺陷,被广泛应用于大型液压机锻造。

KD锻造法是在WHF锻造法的基础上发展起来的,其原理是利用钢锭长时间处于高温条件下,具有足够的塑性,可以在有限的设备内,用宽砧大下压率锻造,采用上下V型宽砧锻造有利于提高锻件金属表面的塑性,增加心部的三向压缩应力状态,进而有效地锻合钢锭内部缺陷。

3.调频锻造法是利用上平砧、下平台锻件的不对称变形,以及下平台对锻件变形的摩擦阻力作用使锻件由上至下逐渐变形,以使拉应力传递到坯料与平台的接触面上,中心的静压应力得到提高,进而改善变形体的受力状态。

4.JTS锻造法是锻造前将钢锭加热到高温,然后表面快速冷却,钢锭表面再形成一层硬壳,心部仍处于高温状态,这层硬壳对钢坯的变形起到固定作用,变形主要集中在锻件的中心部位,从而增加心部的压实效果,提高锻件的合格率。

5.FML锻造法是在FM法的基础上降低压力机负荷的一种锻造方法,砧板的宽度要窄于坯料,且长度方向与坯料轴向方向保持一致,下面的辅助平台仍然较大,再加上锻造过程中的欠压量和锻比相对较小,是在保证有效锻造坯料内部孔洞、疏松缺陷的前提下降低压力机负荷的。

6.TER锻造法在锻造拉长时采用宽平砧单向进行拉长,并在错砧过程中进行多次强压拉长,使钢坯单向产生最大变形,有效地锻合了内部孔型缺陷。采用这种方法锻造,所需压力较小,锻造成形周期较短,进而提高了劳动生产率,降低了生产成本,增加了经济效益。

7.SUF锻造法是通过控制砧宽比,锻造时充分降低钢锭高度,最后锻造成矩形断面的一种锻造方法,是一种宽平砧压平的锻造方法,采用宽平砧压平,增加了钢锭靠近塑性流动中心金属范围的钢锭宽度,更有利于锻造和坯心缺陷的消除。

8.新调频锻造法是根据锻件心部横向应力与材料宽度比的关系,在调频锻造法的基础上增加了对材料宽度比的控制,进而降低了心部横向拉应力,应用新调频锻造法原理进行大规模锻造生产,取得了显著的经济效益。

3.模具锻造过程

轮胎模锻是直接用坯料或先通过自由锻将坯料预锻成轮胎锻件所需的形状和尺寸,然后在自由锻设备上,利用轮胎模具进行终锻成形的锻造方法,轮胎模锻除需要上下平砧和一般锻造工具外,还需要专用的轮胎模具。胎模在锻造设备中使用时不固定在设备的下平砧上;不使用时卸下,使用方便,不需要安装,大大节省了试模时间,工艺操作灵活多样;由于金属变形始终在模腔内完成,胎模主要保证锻件的形状和尺寸,因此可以获得形状和尺寸复杂的锻件所需的精度要求,而且锻件的火烧次数和变形过程也减少了,因此既改善了形状又提高了锻造设备的质量。工序也减少了,所以不仅提高了金属材料的利用率,而且减少了加工工时,大大提高了劳动生产率。从锻件的质量来看,在成型过程中,由于模具的作用,金属变形有限,锻造出来的锻件组织比较致密,锻造质量比较好,表面质量也不错,机加工余量也很小,材料的利用率大大提高,生产效率也比较高,而且可以锻造形状比较复杂的锻件,并且还可以在小型设备上生产大型锻件,也是可以做到的!就地成型,基于以上优点,轮胎模锻得到了众多生产厂家的关注和青睐。

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