船用长轴类大锻件锻造工艺方法研究
锻造
一．名词解释 1.什么是锻造、自由锻造? 锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。 自由锻造一般是指借助简单工具，如锤、型砧、摔子、冲子、垫铁等对铸锭或棒材进行镦粗、拔长、弯曲、冲孔、扩孔等方式生产零件毛坯。 2.什么是开式模锻、闭式模锻？ 开式模锻是变形金属的流动不完全受模腔限制的一种锻造方式。 闭式模锻也称无毛边模锻。在变形过程中，金属始终被封闭在型腔内不能排出，迫使金属充满型槽而不形成毛边。 3.什么是镦粗、拔长？ 镦粗是使坯料高度减小而横截面增大的成形工步。 拔长是使坯料横截面减小而长度增加的成形工步。 4.什么是偏析、过热、过烧、氧化？ 偏析是指钢锭内部各处成分与杂质分布不均匀的现象，包括枝晶偏析和区域偏析等。 过热是金属由于加热温度过高、加热时间过长而引起晶粒过分长大的现象。 过烧是指当金属加热到接近其融化温度，并在此温度下停留时间过长时，将出现过烧现象。氧化是指金属原子失去电子与氧结合形成氧化物的化学反应。 二．判断 1.毛边槽仓部的容积应按上下模打靠后，尚未完全被多余金属充满的原则来设计。（对） 2.闭式模锻比开式模锻的金属利用率高。（对） 3.闭式模锻件没有毛边。（对） 4.闭式模锻时，当金属充满型槽各处，锻造结束。（错） 5.模锻工艺和模锻方法与锻件的外形密切相关。（对） 6.拔长时，送进量越大、越长，效率越高。（错） 7.被镦粗的锻坯端面应平整，并与轴线垂直，否则会镦歪。（对） 8.锻件坯料加热时，应尽量提高始锻温度。（错） 9.模锻件力学性能要比自由锻的好。（对） 10.锻造的目的就是为获得形状和尺寸符合要求的锻件。（错） 11.锤上模锻件上直径小于30mm的小孔，一般不宜冲出。（对） 12.坯料在垫环上或两垫环间进行的镦粗，称为局部镦粗。（错） 13.蒸汽一空气锤的规格是用落下部分质量来表示的。（对） 14.钢锭内空洞类缺陷的内表面已经被氧化，不能通过锻造将这些空洞类缺陷锻合。（对） 15.为使锻件获得较高的力学性能，锻造应达到一定的锻造比。（对） 16.在保证锻件顺利取出的前提下，模锻斜度尽可能取小值。（对） 17.模锻斜度的大小与分模线位置无关。（错） 18.为了便于选择标准刀具，模锻斜度和模锻圆角半径应从标准系列数值中选择。（对） 19.锻件的内圆角半径对应模具型槽的外圆角半径，如果选的过小可导致锻模在热处理和模 锻过程中因应力集中使其开裂。（错）
锻造工艺常见缺陷
锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种： 1.大晶粒 大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。 2.晶粒不均匀 晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。 3.冷硬现象 变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。 4.裂纹 裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允
许的塑性指针等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。 5.龟裂 龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。③燃料含硫量过高，有硫渗人钢料表面。 6.飞边裂纹 飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。飞边裂纹产生的原因可能是：①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。②镁合金模锻件切边温度过低；铜合金模锻件切边温度过高。 7.分模面裂纹 分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多，模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。 8.折叠 折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两股（或多股）金属对流汇合而形成；也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动，两者汇合而形成的；也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成；还可以是部
大锻件锻造方法简介
大锻件锻造方法简介 1．钢锭的结构特点 1.1钢的冶炼和浇注 大型钢锭用钢的冶炼一般在碱性电炉中进行。通过电炉冶炼，获得所需要的化学成分， 控制好S、P等杂质含量。 对于重要的锻件，钢水还要经过精炼。精炼多在精炼炉中进行，精炼的主要任务是微调 化学成分和真空除气，还可以调整钢水的温度。 钢锭的浇注有上注法和下注法两种，大型钢锭以上注法为多。对于重要的锻件，在钢锭 浇注时往往有特殊的要求，如真空浇注、真空碳脱氧等等。 在精炼炉中真空，和在浇注时真空，都需要有专门的，巨大的真空系统。真空的目的是 尽可能排除钢中所含的氢、氧等有害气体。提高钢的纯净度，并为缩短锻件第一热处理周期 创造条件。 1.2大型钢锭的宏观组织： 钢锭内部的组织结构，主要取决于钢锭浇注时 钢水过冷与传热条件。 锭身表面层冷却速度快，为细小的等轴晶； 锭身中间带为柱状晶，距中心愈近晶粒愈粗 大； 锭心区为粗大等轴晶，晶间夹杂较多，组织 较疏松。 钢锭底部：冷却速度快晶粒细，但该区在钢 锭凝固过程中形成一锥形沉积堆，含有大量夹杂 物。 冒口：钢水因有保温帽保温，冷却速度最慢。 该区组织结构极松，存在有收缩孔、收缩疏松等 大量缺陷。 因此在大锻件的订货技术条件中往往规定水 冒口的最小切除量。在锻造工艺中也要确定水冒 口的实际切除量。 1.3大型钢锭内部的主要缺陷： 大型钢锭的主要缺陷是偏析、气体、夹杂和 疏松。它们是冶金过程中固有的缺陷，只能减少， 不能消除。 偏析：指的是结晶过程造成钢锭的不同部位的 化学成分不一样。 气体：在熔炼过程中钢水大量地吸收氢（还有氮）。当钢中的氢含量超过一定值时，锻造后冷却时就可能产生白点而使锻件报废。比如国外某公司在核岛锻件订购技术条件中规定钢包分析氢含量不得超过0.8ppm(1ppm=百万分之一)。含氢量高的钢锭在锻成锻件后，要在锻后热处理中花费大量的时间来扩散氢气以避免白点。 夹杂：夹杂的来源有来自熔炼过程和脱氧产物的，也有来自出钢槽、盛钢桶等外来夹杂。 缩孔和疏松：液态钢和固态钢，都随温度降低而发生体积收缩；从液态变为固态时，也 有体积收缩。钢液在锭模（或砂型）中凝固时，先凝固成与注入钢液差不多高的外壳，中 间随着凝固收缩就会向下凹下去。于是在头部形成大的空洞，即开放缩孔。如果上部比下
锻造工艺的设计说明书
阶梯轴锻造工艺 设计说明书 题目：阶梯轴锻造工艺设计 专业：机械设计制造及其自动化班级：机设1301 学生：亮学号： 7 指导教师：浩舸 完成日期： 机械工程学院 2016年9月
目录 1.引言 (1) 2.设计方法与步骤 (2) 2.1绘制锻件图 (3) 2.2 确定变形工艺 (3) 2.2.1镦粗 (3) 2.2.2冲孔 (4) 2.2.3扩孔 (4) 2.2.4修整锻件 (4) 2.3 计算坯料质量和尺寸 (4) 2.4选定设备及规 (5) 2.5确定锻造温度及规 (5) 2.6确定冷却方法及规 (5) 3.工艺流程卡 (6) 4.结论 (8) 5.致 (8) 6.参考文献 (8)
1. 引言 锻造的目的是使坯料成形及控制其部组织性能达到所需的几何形状，尺寸以及品质的锻件。轴是现代工业大量使用的零件，本文讨论阶梯轴的自由锻生产。 2. 设计方法与步骤 2.1绘制锻件图 锻件图是根据零件图的基本图样，结合锻造工艺特点考虑余块、锻件余量和锻造公差等因素绘制而成。 阶梯轴材料为40Cr，生产批量小，采取自由锻锻造轴坯。 轴上的键槽等部分，采用自由锻方法很难成形这些部位，因此考虑到技术上的可行性和经济性，决定不锻出，并采用附加余块简化锻件外形，以利于锻造。锻造出轴坯后可以进一步进行切削加工，最后成形。 根据零件图的尺寸规格，对照表所列中零件的高度和直径围，可以查出齿环锻件加工余量和公差。由L=203，Φ=46，对照《金属成形工艺设计》中表3-3中所列的零件总长为0∽315mm、最大直径0∽50mm，可查得锻造精度为F级的锻件余量及公差为7±2mm。，然后按查得的公差数值，可绘阶梯轴的锻件图。阶梯轴锻件图见图1。 图1 阶梯轴锻件图 2.2确定变形工艺
(完整版)主要锻造方法的工艺特点.doc
锻 造 方名称法 空气 锤自 蒸汽由 空气锻 锤造 水压 机 空气 锤胎蒸汽模空气锻锤 水压 机 有砧锤 座锤上 模 锻无砧 座锤热 设备类型生 工艺特点 产构造特点规 模 原材料为锭料或轧材，人工掌握完成各 单行程不固定，上下锤头为道工序，形状复杂的零件要多次加热， 件平的，空气锤振动大，水宜用于锻造形状简单的零件以及大的环 小压机无振动形、盘形零件，适用于锭料开坯、模锻 批 前制坯、新产品试制 在自由锻设备上采用活动胎模。与自由 行程不固定，上下锤头为 锻相比，锻件形状较复杂，尺寸较精确， 节省金属，生产率高，设备能力较大。成平的，空气锤振动大，水 与模锻相比，适用性广，胎模制造简便，批压机无振动 但生产率较低，锻件表面质量、模具寿 命较低 行程不固定，工作速度可以多次打击成形，打击轻重可以控制， 6～ 8m/s，振动大，有砧适用多膛模锻，便于进行拔长、滚压， 座，无顶杆，行程次数适用于各类锻件，多采用带飞边开式锻 大60～100 次 /min 模 批 上下模上下对击，操作不方便，不宜于 下锤头活动，无砧座，模 拔长、滚压，适用于形状较简单的大型 锻时无振动 锻件单膛模锻 模 锻 热模压 压力机 机上 模 锻 平平锻锻机 螺 旋 摩擦压 螺旋力 压力机 机上模 行程固定，工作速度为0.5～ 0.8m/s，行程次数 35～90 次/min ，设备刚度好，导向准确，有顶杆 行程固定，工作速度≈ 0.3m/s，具有互相垂直的两组分模面，无顶出装置， 设备刚性好，导向准 确 行程不固定，工作速度为 1.5～2m/s，有顶杆，一般 设备刚性差，打击能量可调
金属在每一模膛中一次成形， 不宜拔长、 滚压，但可用于挤压，锻件精度较高， 成 模锻斜度小，一般要求联合模锻及无氧 批 化加热或严格清理氧化皮。适用于短轴 大 类锻件，配备制坯设备时也能模锻长轴 量类锻件 金属在每一模膛中一次成形，除积聚镦 粗外，还可切边、穿孔，余量及模锻斜 成 度较小，易于机械化，自动化。需采用 批 较高精度的棒料，加热要求严格。适合 大 锻造各种合金锻件，带大头的长杆形锻 量件，环形、筒形锻件，多采用闭式锻模 每分钟行程次数低，金属冷 却快，不宜拔长、滚压，对偏载敏感。一般 用于中 小件单膛模锻，配备制坯设备时，也能 成 模锻形状较复杂的锻件，还可以用于镦 批锻、精锻、挤压、冲压、切边、弯曲、 校正
浅谈大型锻件锻造拔长新工艺
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/422509695.html, 浅谈大型锻件锻造拔长新工艺 作者：肖胜利 来源：《科学与财富》2013年第09期 摘要：随着科学技术的日新月异，国内钢铁、能源、石油化工生产工作中所需要的锻件重量、尺寸大小、钢锭重量都发生了显著的变动、明显的上升，为了防止或者减少钢锭内部的冶金缺陷和质量隐患，在大型锻件锻造过程中我们有必要选择新工艺进行分析，以保证锻造工作的顺利进行。本文从大型锻件锻造工艺入手，针对其问题做出了相关的技术分析，以供有关人士参考。 关键词：锻件；锻造；钢铁 近年来，随着钢铁、能源以及石油化工产业的迅速崛起，锻造成在锻件生产的过程中其重量不断增加、尺寸精确度要求高、钢锭质量提升，这就使得整个锻造工作内部质量控制变得更加严格，致使传统的镦粗、拔长变形锻造工艺逐渐无法当今锻造生产要求，为此在工作中必须要采取新技术来进行研究与分析，以保障锻造工作的顺利进行。 一、大型锻件锻造工艺分析 大型锻件是当今冶金、电力、化工、石油、交通运输等大型成套设施生产的核心部件，在国民经济建设和现代化社会发展中有着举足轻重的作用。但是就当今的大型锻件的锻造和生产工艺进行分析，其中所面临的问题还较为突出。为此在当今的大型锻件锻造生产过程中，我们需要对其锻造工艺进行分析和归纳。 1、大型锻件概述 大型锻件是国家重大科技装备、重大工程建设工作中所不可缺少的基础部件，无论是电力、水利、石油化工、军工等国产企业生产，还是在工民建、矿山等民营企业当中，都发挥着至关重要的意义。可以这么说，在当今社会经济发展中，大型锻件生产工艺已成为衡量一个国家机械生产和制造的关键所在，也是判定其科学技术水平的重要途径。因此，在当今的工业生产中，大型锻件锻造工艺越来越受到人们关注。 2、大型锻件锻造技术分析 在当今的大型锻件锻造技术当中，扒长与镦粗是最为常见的技术之一，它在应用的过程中是主要的技术手段和方式，它与传统的粗胚变形锻造技术相比较，存在着体积小、变形量大、缺陷控制能力强的优势，且在应用的过程中能够有效避免其他因为锻造而引发的质量隐患。就我国的大型锻件锻造工艺进行分析，其已经有半个世纪的应用历史了，就这些年的应用而言每年都要投入大量的资金、人力、物力来进行研究，也使得各种锻造工艺得到了有效的优化和控制。但是截至目前，我国大型锻件锻造技术水平与国外相比较仍然存在着一定的不足和缺陷。
锻造基本知识教学提纲
锻造基本知识
锻造知识太汇总 锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。 1.变形温度 钢的开始再结晶温度约为727℃，但普遍采用800℃作为划分线，高于800℃的是热锻；在300～800℃之间称为温锻或半热锻，在室温下进行锻造的称为冷锻。用于大多数行业的锻件都是热锻，温锻和冷锻主要用于汽车、通用机械等零件的锻造，温锻和冷锻可以有效的节材。 2.锻造类别 上面提到，根据锻造温度，可以分为热锻、温锻和冷锻。 根据成形机理，锻造可分为自由锻、模锻、碾环、特殊锻造。 1）自由锻。指用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力,使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。采用自由锻方法生产的锻件称为自由锻件。自由锻都是以生产批量不
大的锻件为主，采用锻锤、液压机等锻造设备对坯料进行成形加工，获得合格锻件。自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。自由锻采取的都是热锻方式。 2）模锻。模锻又分为开式模锻和闭式模锻．金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件，模锻一般用于生产重量不大、批量较大的零件。模锻可分为热模锻、温锻和冷锻。温锻和冷锻是模锻的未来发展方向，也代表了锻造技术水平的高低。 按照材料分，模锻还可分为黑色金属模锻、有色金属模锻和粉末制品成形。顾名思义，就是材料分别是碳钢等黑色金属、铜铝等有色金属和粉末冶金材料。 挤压应归属于模锻，可以分为重金属挤压和轻金属挤压。 闭式模锻和闭式镦锻属于模锻的两种先进工艺，由于没有飞边，材料的利用率就高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边，锻件的受力面积就减少，所需要的荷载也减少。但是，应注意不能使坯料完全受到限制，为此要严格控制坯料的体积，控制锻模的相对位置和对锻件进行测量，努力减少锻模的磨损。 3）碾环。碾环是指通过专用设备碾环机生产不同直径的环形零件，也用来生产汽车轮毂、火车车轮等轮形零件。
大锻件 第7部分 大型锻件的特殊锻造方法
第七部分 大型锻件的特殊锻造方法 大型锻件锻造的目的之一，在于通过压力将钢锭凝固过程中形成的疏松、空洞等缺陷锻合。近年来，由于石油、化工、电力等领域的需求，锻件尺寸越来越大，相应的钢锭规格也越来越大型化，且远远超过锻造设备大型化的进程。如何利用现有设备能力通过工具和锻造方法的改进实现上述目的即成为新的课题。另外，钢锭内部的缺陷集中在其心部，希望通过特殊的工具形状在心部形成较大变形，并形成大的静水应力。因而出现了一系列新的锻造方法。 一． FM 锻造法 1． 概念 z Free From Mannesmann effect 避免产生“曼内斯曼”效应，即心部不产生轴向拉应力的锻造方法。 z 不对称的上下砧，上为普通平砧，下为大平台。 2． 机理 z 普通平砧对称拔长时沿高度方向的轴向应力分布 5.0/=h w %20=h ε时的等效应变和静水应力分布。 见下图，a ）为等效应变ε，b ）为静水应力σσ/m 。 由图可见：
沿高度方向轴向变形分布： 变形以轴向中心线上、下对称 砧下------------微小变形区 过渡区--------较大变形区 中心-----------较大变形区。 沿高度方向轴向应力分布： 应力以轴向中心线上、下对称 砧下-----------大静水应力 过渡区--------小静水应力 中心-----------静水应力为正值，轴向、横向均为拉应力。 缺陷集中的中心区应变强度不大，且存在较大轴向拉应力（平均应力为正），即存在Mannesmann effect ，易使缺陷扩展。 若要不出现拉应力，则需加大砧宽至9.0~8.0/=h w ，但所需压力很大，对于大钢锭很难用现有的压机实现。 z FM 锻造法原理 上下砧不对称，上小下大（见图）。 锻造力（主作用力）的作用面积沿高度方向逐步增大，垂直应力，即主应
大锻件的锻造工艺
大锻件的锻造工艺 大锻件通常由大铸锭直接锻压成形。大铸锭内部通常存在严重的偏析、缩孔、夹杂与晶粒粗大等铸造缺陷，且随着大锻件的规格不断增大，铸造缺陷越来越严重。因此，改形与改性是大锻件锻造的两大关键任务。大锻件一般采用自由锻成形。根据锻造方式的不同，大锻件的自由锻工艺分为镦粗和拔长两类。 镦粗 镦粗是使坯料高度减小、横截面积增加的锻造工艺。除了饼类锻件的成形主要应用镦粗工序之外，许多重要轴类锻件的成形也常采用镦粗工序。镦粗的主要目的是增大坯料横截面积，提高拔长的锻造比，改善锻件的横向力学性能和减少力学性能的异向性。镦粗方法有普通平砧镦粗、凹形砧镦粗、锥形板镦粗与M形板镦粗等。Array 1.普通平砧镦粗 普通平砧面镦粗是最早采用的镦粗工艺。传统的理论认为，镦粗过程中锻件中心点处于三向压应力状态，镦粗有利于压实心部孔隙缺陷，且不会在心部产生新的裂纹缺陷。但是在实际生产中却发现，大型饼类锻件在经历大变形量的普通平砧镦粗工艺后，超声波探伤不合格率仍较高，主要原因是其内部出现横向裂纹缺陷。显然，普通平站镦粗过程中锻件中心部位并不是一直处于三向压应力状态。为此，从主动和被动塑形变形区等概念出发，于20世纪90年代初提出了普通平站镦粗圆柱体的两个新理论——刚塑性力学模型的拉应力理论和静水应力力学模型的切应力理论。采用有限元数值模拟的方法，定量地分析了普通平站徽粗过程中圆柱体中心点部位应力场的演变规律，结果表明，原始高径比大于1.6的圆柱体毛坯中心点在镦粗过程中出现了两向拉应力状态，随着压下率的增大，圆柱体毛坯中心点的拉应力先增大后减小，并达到临界压下率时拉应力转变为压应力，且该临界压下率随着原始高径比的减小而减小。对于原始髙径比为2.33 的圆柱体而言，该临界压下率为35%，对应的锻件瞬时高径比为1.129。因此，开坯时，压下率应该大于40%，但是每次压下率应该在材料容许的塑性范围之内。所以，圆柱体毛坯的原始高径比最好为2?2. 2。普通平砧 镦粗过程中，锻件高径比小于1时，锻件心部易产生“夹馅饼”缺陷，或称RST效应。
锻造工艺规范
盘锦辽河油田天都实业有限公司 锻造工艺规范 TD/QD-ZJ-01，B/0 编制：周强日期：2013.12.06 审核：任文松日期：2013.12.06 批准：考立龙日期：2013.12.06 受控状态: 受控发放编号： 修改状态：第1次
1 主题内容及适用范围 本规范规定了承压件和压力控制件用锻钢件（含轧材）的化学成份、性能、熔炼、锻造、热处理及试验等内容。 本规范规定了承压件和压力控制件用锻钢件（含轧材，以下简称锻钢件）的生产、采购。 2 引用标准 GB9452热处理炉有效加热区测定方法 JB4249-1986锤上钢质自由锻件机械加工余量和公差 JB4250锤上钢质胎模锻件机械加工余量和公差 3 总则 锻钢件应符合本规范要求并按照经规定程序批准的技术文件和图样制造。 4 化学成份 4.1锻钢件用钢的化学成份应以抽样分析结果为依据。 4.2锻钢件材料化学成份极限应不超过表1、表2规定。 4.3锻钢件各元素的最大偏差应符合表3规定。 4.4常用锻钢件化学成份及允差应符合附录A或附录B的要求。 注：附录A给出了我国材料的化学成份及允差，附录B给出了相对应的美国材料的化学成份及允差，如用户要求，按用户要求选择，如用户无要求，则按附录A执行。 表1 表2
5 工艺要求 5.1熔炼方法 5.1.1制造厂必须制定规范的熔炼工艺指导生产。 5.1.2锻钢厂(含轧材)用钢熔炼一般采用碱性电弧炉可感应电弧炉进行，酸性电弧炉熔炼的钢不接 表3 合金元素最大偏差范围 注：表3中各元素的最大偏差应当使元素的合金含量不超过表1规定的值。 受；在熔炼过程中采用真空感应熔炼(VIM) 或者采用真空脱气、氢—氧脱碳方法(AOD)都可以接受，无论采用何种方法熔炼，钢水都必须经过充分镇静，以便得到纯净的钢水，保证锻件具有压力容器质量。 5.1.3中小型锻件也可直接用。 5.2锻造要求 5.2.1锻件图上规定的机械加工余量、公差及余量按JB4249-1986和JB4250有关标准执行。 5.2.2制造厂必须制定规范的锻造工艺指导生产。 5.2.3锻钢件若采用钢锭制作其主截面的锻造比不得小于3，若采用轧材制作其主截面的锻造比不得小于1.6。 5.2.4外观质量及其修补 5.2.4.1锻件的形状与尺寸应符合锻件图的要求。 5.2.4.2锻钢件外加工面不允许有飞刺，位于加工面的飞边经切除后残余量不应大于2mm。 5.2.4.3胎模锻件分模面错移量。 a、对于分模处于加工面的锻件，错移量应不大于加工余量的1/3。 b、对于分模线处于外加工面的锻件，错移量应符合表4规定。 a、需加工表面的缺陷深度不超过单面余量的1/2时，并保证加工后能完全清除，可不清除。
大型锻件锻造的关键技术
大型锻件锻造的关键技术 刘国晖!工程师 刘!国!晖 燕山大学机械工程学院锻压研究所!秦皇岛!$%%$$, !!!!摘要! 大型锻件的常规生产工艺存在萌生裂纹源的变形机制"从宏观力学出发剖析了大型轴类锻件#大型饼类锻件#大型板类锻件的常规生产工艺! 指出其容易产生废品的力学机理!提出合理匹配料宽比#砧宽比和压下率来控制毛坯变形区横向和径向拉应力的方法!从而彻底锻合毛坯内部的空洞缺陷!改善毛坯内部金属的组织与性能!防止内部产生裂纹!降低废品率"该方法的可靠性得到生产实践的检验!具有广阔的应用前景" 关键词!大型锻件"自由锻造"饼类锻件"板类锻件"轴类锻件 中图分类号!)E &!%!!!文章编号!!$$,#!&"!$"$$,%""#"$&-#$, <(=O *7:&+:5(,.+&[G (/*0Q (#’=O *7:&+: /*/0E 0>60/ W 74<674Z 4/I 2F &$%%$$,!;/%7#,%!)62C >4I 24=/>47G =2C 64>G >8/2F 627I :?>F 8/48<=24D =>8242F 7=2C F 7C P >F /8 /4<#)62J 7Q J 2F 747G :[2DA 7C F >LA 2C 674/C 7G G :=62C >4I 24=/>47G =2C 64>G >8/2F 627I :?>F 8/48<>?D /??2F 24==:J 2<&<0C 67<7^G 2L <67J 2D ?>F 8/48<&D /<6L <67J 2D ?>F 8/48<74D J G 74P L <67J 2D ?>F 8/48 <&74D ?0F =62F J >/4=Q 2D>0==62A 2C 674/
大锻件锻造方法综述
大型铸锻件 HEAVY CASTING AND FORGING 1999年 第1期 No.1 1999 大锻件锻造方法综述 辛向阳 刘方红 邓蜀宁 摘 要 本文介绍了当前常用的大锻件锻造方法，并对这些方法的优缺点作了详细的比较和评述。 关键词 大锻件 锻造方法 等效应变 1 前言 近几十年以来，世界工业的发展大大的刺激了电力设备、石化设备、冶金设备、造船设备等方面的迅速发展，因而对大型锻件，如发电机转子、护环，大型汽轮机主轴、叶轮，水轮机大轴，轧机支承辊、工作辊，船用大型曲轴，化工、核电用大型高温高压容器，大型模块等的需求日益增加，并且对质量的要求也日益提高。由于这些大型锻件的重量、尺寸不断地增大，使制造这些锻件的钢锭尺寸和重量都越来越大，目前国外锻造用钢锭重量已发展到日本280t～600t，美国350t～370t，德国250t～430t。我国最大的锻造钢锭是260t钢锭。如此大的钢锭和极高的质量要求给锻造业提出了新的课题。 钢锭在凝固过程中，中心区不可避免地存在着缩孔和密集性疏松等缺陷。随着钢锭吨位和截面积的增加，与金属结晶过程有关的缺陷，如非金属夹杂、偏析、疏松组织、缩孔等越明显。因此为了完全消除钢锭内部缺陷、提高锻件质量，除了应配备足够能力的锻压设备处，还需要选择适当的锻造方法。 为了达到破碎钢锭的铸态组织、锻合钢锭内部的疏松、孔穴等缺陷的目的，必须具备以下的基本条件：有足够大的变形程度或局部锻比；缺陷周围为负的静水压力状态；高的锻造温度和一定的保压时间；孔隙表面未被氧化，不存在非金属夹杂。同时为了提高锻件综合力学性能，也需采用适宜的锻造方法。 2 大锻件锻造方法详述 2.1 镦粗 圆柱坯料镦粗时的变形分布如图1所示。
锻造的方法及分类
锻造的种类和应用范围 (2010-01-08) 来源：中国船舶在线阅读次数：49次 锻件产品通常是经过一定的锻压工艺而成的，它的应用范围及其广泛。在工业，制造业等方面大显身手。合肥锻压占了全国锻压的很大比重，下面来具体看看所应用的领域。 飞机锻件 按重量计算，飞机上有85%左右的的构件是锻件。飞机发动机的涡轮盘、后轴颈（空心轴）、叶片、机翼的翼梁, 机身的肋筋板、轮支架、起落架的内外筒体等都是涉及飞机安全的重要锻件。飞机锻件多用高强度耐磨、耐蚀的铝合金、钛合金、镍基合金等贵重材料制造。为了节约材料和节约能源，飞机用锻件大都采用模锻或多向模锻压力机来生产。 汽车锻件 按重量计算，汽车上有17-19%的锻件。一般的汽车由车身、车箱、发动机、前桥、后桥、车架、变速箱、传动轴、转向系统等15个部件构成汽车锻件的特点是外形复杂、重量轻、工况条件差、安全度要求高。如汽车发动机所使用的曲轴、连杆、凸轮轴、前桥所需的前梁、转向节、后桥使用的半轴、半轴套管、桥箱内的传动齿轮等等，无一不是有关汽车安全运行的保安关键锻件。 柴油机锻件 柴油机是动力机械的一种，它常用来作发动机。以大型柴油机为例，所用的锻件有汽缸盖、主轴颈、曲轴端法兰输出端轴、连杆、活塞杆、活塞头、十字头销轴、曲轴传动齿轮、齿圈、中间齿轮和染油泵体等十余种。 船用锻件 船用锻件分为三大类，主机锻件、轴系锻件和舵系锻件。主机锻件与柴油机锻件一样。轴系锻件有推力轴、中间轴艉轴等。舵系锻件有舵杆、舵柱、舵销等。 兵器锻件 锻件在兵器工业中占有极其重要的地位。按重量计算，在坦克中有60%是锻件。火炮中的炮管、炮口制退器和炮尾，步兵武器中的具有膛线的枪管及三棱刺刀、火箭和潜艇深水炸弹发射装置和固定座、核潜艇高压冷却器用不锈钢阀体、炮弹、枪弹等，都是锻压产品。除钢锻件以外，还用其它材料制造武器。 石油化工锻件 锻件在石油化工设备中有着广泛的应用。如球形储罐的人孔、法兰，换热器所需的各种管板、对焊法兰催化裂化反应器的整锻筒体（压力容器），加氢反应器所用的筒节，化肥设备所需的顶盖、底盖、封头等均是锻件。 矿山锻件 按设备重量计算，矿山设备中锻件的比重为12-24%。矿山设备有： 采掘设备卷扬设备破碎设备研磨设备洗选设备烧结设备 核电锻件 核电分为压水堆和沸水堆两类。核电站主要的大锻件可分为压力壳和堆内构件两大类。压力壳含：筒体法兰、管嘴段、管嘴、上部筒体、下部筒体、筒体过渡段、螺栓等。堆内构件是在高温、高压、强中子幅照、硼酸水腐蚀、冲刷和水力振动等严峻条件下工作的，所以要选用18-8奥氏不锈钢来制作。 火电锻件
锻造锻件的工艺过程
锻造锻件的工艺过程 锻造业是国民经济的重要环节，各个生产领域都离不开锻造，大的如飞机、汽车、船舶、发电设备、石油化工设备等零件，小的如钟表内小构件，都使用锻造手段进行生产加工，它涉及的范围极为广泛。 锻造前的准备包括原材料选择、算料、下料、加热、计算变形力、选择设备、设计模具。 锻造前还需选择好润滑方法及润滑剂。锻造用材料涉及面很宽，既有多种牌号的钢及高温合金，又有铝、镁、钛、铜等有色金属；既有经过一次加工成不同尺寸的棒材和型材，又有多种规格的锭料；除了大量采用适合我国资源的国产材料外，又有来自国外的材料。所锻材料大多数是已列入国家标准的，也有不少是研制、试用及推广的新材料。众所周知，产品的质量往往与原材料的质量密切相关，因此对锻造工作者来说，必需具有必备的材料知识，要善于根据工艺要求选择最合适的材料。 算料与下料是提高材料利用率，实现毛坯精化的重要环节之一。过多材料不仅造成浪费，而且加剧模膛磨损和能量消耗。下料若不稍留余量，将增加工艺调整的难度，增加废品率。此外，下料端面质量对工艺和锻件质量也有影响。 加热的目的是为了降低锻造变形力和提高金属塑性。但加热也带来一系列问题，如氧化、脱碳、过热及过烧等。准确控制始锻及终锻温度，对产品组织与性能有极大影响。 火焰炉加热具有费用低，适用性强的优点，但加热时间长，容易产生氧化和脱碳，劳动条件也需不断改善。电感应加热具有加热迅速，氧化少的优点，但对产品形状尺寸及材质变化的适应性差。 锻造成形是在外力作用下产生的，因此，正确计算变形力，是选择设备、进行模具校核的依据。对变形体内部进行应力应变分析，也是优化工艺过程和控制锻件组织性能所不可缺少的。 变形力的分析方法主要有四种。主应力法虽不十分严密，但比较简单直观，可以计算出总压力及工件与工具接触面上的应力分布。滑移线法对于平面应变问题是严格的，对于高件局部变形求解应力分布比较直观，但适用范围较窄。上限法可以给出高估的载荷，上限元还可以预计变形时工件外形变化。有限元法不仅可以给出外载荷及工件外形的变化，还可以给出内部的应力应变分布，缺点是用计算机的机时较多，特别是按弹塑性有限元求解时，需要计算机容量较大，机时较长。近来有趋势采用联合的方法分析问题，例如。用上限法进行粗算，在关键部位用有限元细算。 减少摩擦，不仅可以节约能源，还可以提高模具寿命。由于变形比较均匀，有助于提高产品的组织性能，减少摩擦的重要措施之一就是采用润滑。由于锻造的方式不同及工作温度的差异，所用润滑剂也不同。玻璃润滑剂多用于高温合金及钛合金锻造。对钢的热锻，水基石墨是应用很广泛的润滑剂，对于冷锻，由于压强很高，锻前往往还需要进行磷酸盐或草酸盐处理。
锻造工艺
一、自由锻 只用简单的通用性工具，或在锻造设备上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件，称为自由锻。 1、基本工序可分为拔长、镦粗、冲孔、弯曲等。 拔长：也称为延伸，它是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。 镦粗：是使毛坯高度减小，横断面积增大的锻造工序。 冲孔：是利用冲头在镦粗后的坯料上冲出透也或不透孔的锻造方法。 弯曲：采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序。 2、自由锻的特点及应用 特点：工艺灵活性较大，生产准备的时间较短； 生产率低，锻件精度不高，不能锻造形状复杂的锻件。 应用：自由锻是大型锻件的主要生产方法。这是因为自由锻可以击碎钢锭中粗大的铸造组织，锻合钢锭内部气孔、缩松等空洞，并使流线状组织沿锻件外形合理分布。 二、胎模锻 胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具（胎模）生产模锻件的一种锻造方法。 特点：与自由锻相比较优点 ①由于坯料在模膛内成形，所以锻件尺寸比较精确，表面比较光洁，流线组织的分布比较合理，所以质量较高。 ②由于锻件形状由模膛控制，所以坯料成形较快，生产率比自由锻高1～5倍。 ③胎模锻能锻出形状比较复杂的锻件。 ④锻件余块少，因而加工余量较小，既可节省金属材料，又能减少机加工工时。 缺点：需要吨位较大的锻锤；只能生产小型锻件；胎模的使用寿命较低；工作时一般要靠人力搬动胎模，因而劳动强度较大。 应用：胎模锻用于生产中、小批量的锻件。 三、锤上模锻 简称模锻，它是在模锻外向锤上利用模具（锻模）使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。 特点：与自由锻、胎模锻比较有如下优点 ①生产效高 ②表面质量高，加工余量小，余块少甚至没有，尺寸准确，锻件公差比自由锻小2/3～3/4，可节省大量金属材料和机械加工工时。 ③操作简单，劳动强度比自由锻和胎模锻都低。 缺点： ①模锻件的重量受到一般模锻设备能力的限制，大多在50～70kg以下； ②锻模需要贵重的模具钢，加上模膛的加工比较困难，所以锻模的制造周期长、成本高； ③模锻设备的投资费用比自由锻大。 应用：一般用于生产大批量锻件。
《锻造工艺学》作业
（2）题解 101、什么叫顶镦？ 答： 顶镦指杆件的局部镦粗工艺过程。因为顶镦工艺过程常常在平锻机上完成，有时也称为平锻工艺。 102、顶镦可分为哪两种？ 答： 顶镦根据模具结构和变形过程中金属的流动方式分为闭式平锻和开式平锻两种。 103、顶镦工艺的技术关键是什么？ 答： 顶镦工艺的技术的关键是使坯料在顶镦过程中不产生弯曲，或仅有少量弯曲但不能折叠。 104、什么是顶镦第一规则？ 答： 顶镦第一规则当毛坯的端面平整且垂直于棒料轴线，其变形部分的长度长径比小于3时，可以一次顶镦成形。 105、顶镦第二规则适用于什么场合？ 答： 顶镦第二规则适用于在凹模中聚料。主要是为了保证正常的局部镦粗杆件的伸出长度而不产生折叠。
106、镦粗第三规则适用于什么场合？ 答： 镦粗第三规则适用于在冲头的锥形模膛内聚料。它能保证杆料进行正常的局部镦粗而不产生弯曲折叠。 107、叙述锤锻模的结构，并说出各零件的功用？ 答： 锤锻模由上下两个模块组成，两模块借助燕尾、楔铁和键块分别紧固在锤头和下模座的燕尾槽中。 燕尾使模块固定在锤头（或砧座）上，使燕尾底面与锤头（或砧座）底面紧密贴合。 楔铁使模块在左右方向定位。 键块使模块在前后方向定位。 108、锤上模锻的分类有哪几种？ 答： 锤上模锻的分类为： （1）按模锻时有无飞边分为开式模锻及闭式模锻，（无飞边模锻节省飞边损耗，提高材料利用率）。 锻件坯料一般需要锯切下料或车床下料。 （2）按模块上布置模膛的个数不同分为单模膛模锻和多模膛模锻，（单模膛模锻适用于形状简单的锻件。多模膛模锻的坯料可在一次加热后连续塑性变形）。 （3）按模块上终锻模锻件数的不同分为一模一件的单件模锻和一模多件的多件模锻。
生产工艺流程图和铸造工艺流程
生产工艺流程图 铸造生产的工艺流程 铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序： 1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图； 2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；3）造型与制芯； 4）熔化与浇注； 成形原理 铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。 图1 铸造成形过程 铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。 型砂的性能及组成 1、型砂的性能 型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。 2、型砂的组成
型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、锯末、纸浆等。型砂结构，如图2所示。 图2 型砂结构示意图 工艺特点 铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点： 1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。 2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。 3）铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。 4）铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。 5）铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。 铸件的手工造型 手工造型的主要方法 砂型铸造分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）。手工造型是指造型和制芯的主要工作均由手工完成；机器造型是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。泊头铸造工量具友介绍手工造型的主要方法： 手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无需造型设备等特点，被广泛应用于单件小批量生产。但手工造型生产率低，劳动强度较大。手工造型的方法很多，常用的有以下几种： 1．整模造型 对于形状简单，端部为平面且又是最大截面的铸件应采用整模造型。整模造型操作简便，造型时整个模样全部置于一个砂箱内，不会出现错箱缺陷。整模造型适用于形状简单、最大截面在端部的铸件，如齿轮坯、轴承座、罩、壳等（图2）。 图整模造型 2．分模造型 当铸件的最大截面不在铸件的端部时，为了便于造型和起模，模样要分成两半或几部分，这种造型称为分模造型。当铸件的最大截面在铸件的中间时，应采用两箱分模造型（图3），模样从最大截面处分为两半部分（用销钉定位）。造型时模样分别置于上、下砂箱中，分模面（模样与模样间的接合面）与分型面（砂型与砂型间的接合面）位置相重合。两箱分模造型广泛用于形状比较复杂的铸件生产，如水管、轴套、阀体等有孔铸件。
常用锻造方法及特点
一、锻前加热的目的是什么？ 二、自由锻工序有哪些？制订自由锻工艺规程的主要内容和步骤是什么？ 自由锻工序分为基本工序、辅助工序和修整工序。基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、错移和扭转；辅助工序有压钳口、倒棱和压痕等；修整工序有校正、滚圆、平整等。 制订自由锻工艺规程的主要内容和步骤如下： （1）绘制锻件图：锻件图是在零件图的基础上，考虑切削加工余量、锻件公差、工艺余块等所绘制的图样。 （2）选择锻造工序：确定锻造工序的依据是锻件的形状、尺寸、技术要求和生产数量等。 （3）确定坯料质量和尺寸：坯料有铸锭和型材两种，前者用于大、中型锻件，后者用于中、小型锻件。 （4）选择锻造设备：应根据坯料的种类、质量以及锻造基本工序、设备的锻造能力等因素，并结合工厂现有设备条件综合确定锻造设备。 三、何为模型锻造？常用的模型锻造设备有哪些？与自由段相比，模型锻造有何特点？ 四、绘制模锻件图时应考虑的主要问题有哪些？ 绘制模锻件图时应考虑的主要问题如下： 1）选择分模面：一般按以下原则确定：①应保证锻件从模膛中顺利取出，故分模面一般应选取在锻件最大尺寸的截面上；②应使分模面处上、下模膛外形一致，以便能及时发现错模；③应使模膛浅而宽，以利于金属充满模膛；④应保证锻件上所加余块最少。 2）确定加工余量、公差、余块和连皮：模锻件的加工余量一般在1～4 mm之间；公差一般取±0.3～3 mm。具体可查阅相关手册确定。模锻件均为批量生产，应尽量减少或不加余块，但直径小于30 mm的孔一般不予锻出。 模锻时不能直接锻出通孔，在该部位留有一层较薄的金属，称为连皮(图1113)，在锻造后与飞边一同切除。 3）确定模锻斜度和圆角半径。模锻件平行于锤击方向的侧面，应设计成一定斜度，以便顺利取出锻件。外斜度α(锻件外壁上的斜度)值一般取5°～10°，内斜度β(锻件内壁上的斜度)值一般取7°～15°。 模锻件所有转角处均应设计成圆角，以便使金属在模膛内易于流动，保持金属纤维的连续性，提高锻件质量和模具寿命。一般外圆角半径r取1.5～12 mm，内圆角半径R取(3～4)r。 七、自由锻件的设计原则是什么？