大型锻造毛坯件感应加热时间的决定因数
第九章 热锻工艺概述
二、剪切
在剪切机上进行，剪断直径为200mm以下的钢坯。
特点： 配置自动送料出料机构， 劳动条件好，生产效率高； 提高材料的利用率； 剪切端面质量较差。
三、折断：在水压机或曲柄压力机上进行。（如图9-1）
适用于硬度较高的高 碳钢及高合金钢。加热 温度为300～400℃。
四、砂轮切割 在砂轮切割机上进行。切割直径在40mm以下的金属毛坯。
（3）电阻炉加热
利用电流通过炉内的电热体产生的能量，加热炉内的金属坯料 特点：对毛坯适应范围较大；便于实现保护气体 进行少无氧化加热；热效率低，加热温度受电热 体的限制。
电热体：
金属电热体： 铁铬铝合金（Cr25Al5，Crl7Al5，Crl3Al4） 镍铬合金（Cr20Ni80，Crl5Ni60）
数字化主要体现在对锻造过程和产品品质、成本、效益的预测和可 控程度。
实用中已对汽车发动机连杆精密锻造、汽轮机和压缩机叶片辊锻－ 模锻的工艺过程和模具设计制造应用了CADCAM一体化技术，如下图 所示：
计算机辅助设计系统（CAD）和辅助制造系统（CAM ）结合，便构成了自动控制集成系统，即由计算机控制的自 动化信息流对锻件的工艺过程设计、锻模的机械加工、装配 、检验和管理进行连续处理，并且发展到以它为中心的锻件 、锻模设计制造和锻造过程模拟(CAE)一体化的自动控制系 统。
扩展阅读：锻造技术发展的未来
1. 数字化塑性成形技术 锻造技术发展的未来是锻造技术数字化。 发达国家重视锻造业的发展，不仅着眼于锻造业在本国工业产值中
所占比例、对国民经济的贡献、就业安排，而且更重视锻造行业为新技 术、新产品的开发和生产提供重要的物质技术，把锻造行业看成是经济 高级化不可缺少的战略性产业。
１．50年代后，锻造生产得到迅速发展。
第三章 锻前加热、锻后
三、加热缺陷及防止
坯料在加热过程中因加热工艺、操作等原因所引 起的常见加热缺陷：氧化、脱碳、过热、过烧和裂 纹等。 1. 氧化 在高温下金属和炉气中的氧化性气体发生化 学反应，在坯料表面生成氧化膜（皮）。 （1）影响氧化的因素 1）炉气性质 炉气性质取决于燃烧是的空气供给量L实。 α >1时，炉内呈氧化性气氛，促使氧化皮生成； α <1时，炉内有过量的CO、H2，呈还原性气氛，坯 料氧化很少，甚至不氧化。 Fe + 1/2O2 FeO Fe + CO2 FeO+CO Fe + H20 FeO+H2 FeO + 1/2 O2 Fe 3O4 2Fe 3O4 + 1/2 O2 3Fe2o3
加热对于提高生产率，保证锻件质量以及节约能源有着直 接、重要的影响。
二、加热方法
根据加热时的能源性质不同，加热方法可以分为火焰加热和电加热 两大类。
1. 火焰加热
利用燃料（煤、焦炭、重油、柴油和煤气）在火焰加热炉内燃烧产生含有大 量热能的高温气体（火焰），通过对流、辐射把热能传给毛坯表面，再由表面向 中心热传导而使金属毛坯加热。燃料的燃烧时燃料种的可燃物质与空气中的氧剧 烈反应的过程，可燃物质与空气的配备比例不同，所放出的热量也是不同的。为 了使燃料能够充分燃烧，实际供给的空气量要比理论需要的空气量稍大。实际供 给的空气量与理论空气需要量之比，称为空气过剩系数。
（1）电阻炉、接触电加热和盐浴炉加热
1）电阻炉加热 利用电流通入炉内的电热体所产生的热量，以辐 射与对流的方式来加热金属毛坯。 金 属 电 热 体 有 ： 铁 铬 铝 合 金 (Cr25Al5 、 Cr17Al5 、 Cr13Al4)和镍铬合金(Cr20Ni80、Cr15Ni60)，做成线状或带 状，使用温度一般在1100℃以下； 非金属电热体：碳化硅、二硅化钼，制成棒状，使用温度可 高达1350 ℃以上。 优点：对毛坯加热的适应范围较大， 便于实现加热机械化自动化， 也可用保护气体进行少无氧化 加热。 缺点：加热温度受到电热体的限制， 热效率比其他电加热法低得多。
汽车制造中感应加热技术与装备的新进展
７ 感应加热装配 ．
感 应热装 配是 利用金 属零件 热胀冷 缩的原 理 ，通 过感应加热的方法将 带孔零件加热到相应的温度 ，使两 个需 要进 行过盈 配合的零 件装 配在一起 的 一种 工艺方 法 。首先将带孔的零 件放在感应器 内使其加热到 合适的 温 度 ，让孔 会涨大 到能够 使轴 类零件容 易地插 入到孔 中，在随后的冷却过程 中，由于金属零件的收缩 ，就会 将两个零件紧紧地连接在一起 。该工艺的优点是 可以实 现局 部加热 ，加热 速度快 ，温 度控制准 确 ，加热 温度
产生非 常大 的感应 电流 ，称之 为涡流。在涡流 的作用下金属导体被快 速 加热。 此 外 ，在感应 加热 中 ，由于使 用 的是高 频交 变 电流 ，会存 在一 个 称之为 “ 集肤 效应 ”的现象 。同直 流电流不 同，在导 体的截面上 电流 的 分布不 均匀 ，电流主要集 中在导 体的表面 。导体 的截面越大 、电流 的频
污染、加 热效率高 。
当高频交 变电流流过一感应线 圈 （ 感应器 ）时 ，在其周围就会产生
一
个交变磁场 ，在该交变磁场 的作 用下 ，就会在线 圈中放置的金属导体
中 国第 一 汽车集团公司技术 中心 一 吉林长春 １０ ｌ）姜 波 ＿ ０１ 线圈，金属零件相当于一个变压器的短路二次 （ 侧）线圈，在其内部将
矍 兰 Ｊ ｉ ” 堡 ｃ Ｔａ ｏｌ ｐ
热处理原理与工艺课后习题
热处理原理与工艺课后习题第一章一．填空题1.奥氏体形成的热力条件（）。
只有在一定的（）条件下才能转变为奥氏体。
（）越大，驱动力越大，奥氏体转变速度越快。
2.共析奥氏体形成过程包括（）（）（）和（）四个阶段。
3.( )钢加热时奥氏体晶粒长大的倾向小，而（）钢加热时奥氏体晶粒长大的倾向小。
4.本质晶粒度是钢的热处理工艺性能之一，对于（）钢可有较宽的热处理加工范围，对于（）钢则必须严格控制加热温度，以免引起晶粒粗化而是性能变坏。
5.（）晶粒度对钢件冷却后的组织和性能影响较大。
6.控制奥氏体晶粒长大的途径主要有（）（）( )( )和（）。
7.（）遗传对热处理工件危害很大，它强烈降低钢的强韧性，使之变脆，必须避免和消除。
、二、判断正误并简述原因1.奥氏体晶核是在珠光体中各处均匀形成的。
（）2.钢中碳含量越高，奥氏体转变速度越快，完全奥氏体化所需时间越短。
（）3.同一种钢，原始组织越细，奥氏体转变速度越慢。
（）4.本质细晶粒钢的晶粒在任何加热条件下均比本质粗晶粒钢细小。
（）5.在一定加热的温度下，随温度时间延长，晶粒将不断长大。
（）6.所有合金元素都可阻止奥氏体晶粒长大，细化奥氏体晶粒。
（）三、选择题1.Ac1、A1、Ar1的关系是__________。
A．.Ac1>A>1Ar1 B. Ar1>A1>Ac1 C.A1>Ar1>Ac1 D.A1>Ac1>Ar12. Ac1、Ac3、Ac cm是实际（）时的临界点。
A. 冷却B.加热C.平衡D.保温3.本质晶粒度是指在规定的条件下测得的奥氏体晶粒（）A.长大速度B. 大小C. 起始尺寸D. 长大极限4.实际上产中，在某一具体加热条件下所得到的奥氏体晶粒大小称为（）A. 起始晶粒度B.本质晶粒度C.实际晶粒度D.名义晶粒度四、简答题1.以共析碳钢为例，说明：1.奥氏体的形成过程；2. 奥氏体晶核为什么优先在铁素体和渗碳体相界面上形成；3. 为什么铁素体消失后还有部分渗碳体未溶解。
锻造工艺学复习题 (2)
锻造工艺学复习题1、开式模锻：变形金属的流动不完全受模腔限制的一种锻造方式；2、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的一种锻造方式。
3、锤上模锻的工步：1模锻工步（顶锻和终锻工步）、2制坯工步（墩粗、拔长、滚挤、卡压、成形、弯曲）、3切断工步4、模锻的斜度：为便于模锻件从型槽中取出，必须将型槽壁部做成一定的斜度，称为模锻斜度或出模角。
模锻斜度可以是锻件侧壁附加的斜度也可以是侧壁的自然斜度。
5、模锻的圆角：为了使金属易于流动和充满型槽，提高锻件的质量并延长锻模的寿命，模锻件上所有的转接处都要用圆弧连接，使尖角、尖边呈圆弧过渡，此过渡处陈锻件的圆角。
钳口：终锻型槽和预锻型槽前端留下的凹腔叫钳口。
钳口主要用来容纳夹持坯料的夹钳和便于从型槽中取出锻件；另一作用是作为浇注检验用的铅或金属类样件的浇口。
6、模具设计怎么做？1、绘制锻件图、计算锻件的主要参数3、确定锻锤吨位4确定毛边槽型式和尺寸5、确定终锻型槽形式和尺寸5确定终锻型槽6、设计预锻型槽7、绘制计算毛坯图8、制坯工步选择9、确定坯料尺寸10、制坯型槽设计11、锻模结构设计7、平锻工艺的特点和应用范围？特点：（1）锻造过程中坯料水平放置，其长度不受设备工作空间的限制，可锻出立式锻压设备不能锻造的长杆类锻件，也可用长棒料逐渐连续锻造。
（2）有两个分模面，因而可以短处一般锻压设备难以锻成的，在两个方向上有凹槽、凹孔的锻件，锻件形状更接近零件形状。
（3）平锻机导向性好，行程固定，锻件长度方向尺寸稳定性比锤上模锻高。
（4）平锻机可进行开式和闭式模锻，可进行终锻成形和制坯，也可进行弯曲、压扁、切料、穿孔、切边等工步。
应用范围：随着工业的不断进步和发展到目前平锻机以用于大批量生产汽门、汽车半轴、环类锻件等。
8、曲柄压力机和模锻锤比较各有什么特点？应用范围有何不同？曲柄压力机的特点:（1）由于变形力由设备本身封闭系统的弹性变形所平衡，滑块的压力基本上属静力性质，因而工作时无震动，噪音小。
锻造工艺学3
⒈ 过烧的危害 钢断面呈浅灰兰色，无金属光泽；表面粗 糙；晶粒粗大类似豆腐渣状；一锻即裂。
严重过烧的钢，只能报废回炉重新冶炼。
局部过烧的钢，当制造不太重要的零件时，可以将过烧部 分切去，其余部分还可使用。 ⒉ 防止措施 严格控制加热温度，特别要控制高温停留时 间及出炉温度。
Seite 31
Seite 28
⒉ 防止措施
①严格控制金属加热温度，缩短高温保温时间；
②锻造时应保证足够大的变形量。
Seite 29
四、过烧(burning) 当坯料加热到接近其熔化温度，并在此温 度下保留时间过长时，将出现过烧现象。 金属过烧后，①晶粒粗大，②晶界熔化， ③形成氧化物，④出现裂纹。
部分钢的过烧温度见表3-2。
Seite 15
氧化过程实质是扩散过程。即炉气中氧以原子状态吸附到
钢料表层后向内扩散，而钢料表层中的铁则以离子状态由
内部向表面扩散，扩散的结果使钢的表层变成为氧化铁。
由于氧化皮的熔融和氧化皮与铁的膨胀系数不同，因此在
氧化物层内产生很大的内应力。会发生氧化皮的机械分离 ，从而加速金属的氧化。
Seite 16
①电阻炉加热：利用电流通过炉内的电热体产生的热量进行
加热。该法受电热体的使用温度的限制，热效率较低。在电阻 炉内辐射传热是加热金属的主要方式。
Seite 9
②接触电加热：是以低压大电流直接通过金属坯料，由金属
坯料自身的电阻在通电时产生的热量而加热。常采用低电压
大电流的方法。
其优点是：加热速度快、金属烧损少、加热范围不受限制、
⒉ 氧化的影响因素
主要有：炉气性质、加热温度、加热时间、化学成分。
①炉气性质 火焰加热的炉气通常由氧化性气体（O2
第3章锻造的加热规范
• 加热不同的金属工件需要不同的温度； • 许多盐各有其不同的熔点，对于从250～ 1300℃之间的任何温度都可以找到适当 的盐或几种盐的混合物，使盐的溶液在 这一温度时蒸发得很少，而同时又呈液 体流动状态。
• 热浴炉按热源位于盐槽的外部和内部的 不同而分成外热式和内热式两种。 • 内热式盐浴炉有用管状电热元件加热的， 有用电极加热的。 • 盐浴炉加热的升温快、加热均匀、可以 实现金属坯料整体或局部的无氧化加热。 • 热效率低、辅助材料消耗大，劳动条件 差。
f — 电流频率(Hz)； μ— 金属的相对磁导率。对于钢材，当温度在磁性转 变点(760℃左右)以下时，μ 值为变数；当温度在760℃ 以上，可取μ＝1； ρ— 金属的电阻系数，在不同温度下，不同。
• 当毛坯处于热态时( μ＝1)，电流穿透深 度与电流频率的平方根成反比。所以， 电流频率越高，则电流穿透深度越小， 趋肤效应越明显。 • 因毛坯表面的热量必须依靠热传导方式 逐渐传到毛坯中心，故当加热时间给定 时，为了保证毛坯表面和中心所需的温 差，必须减小毛坯尺寸； • 当毛坯温差和尺寸给定时，就要延长加 热时间。加热时间增长，会降低加热质 量。
• 钢料在火焰炉内加 热时，炉气成分中 的O2、CO2、H2O 等 气体与钢料表面之 间会产生氧化与脱 碳。 • 可逆过程，向右是 氧化反应，向左是 还原反应。其中O2、 CO2、H2O 是氧化性 气体，CO、H2 为还 原性气体。
• 所谓空气消耗系数又称空气过剩系数：燃料燃烧实 际供给的空气量与理论计算空气量之比。 • 要无氧化，则须使炉气成分中不存在O2， 而炉气 中的O2 含量多少，与空气消耗系数有关。 • 空气充足（α大） ，炉气中除含有惰性气体N2 外， 还有大量CO2、H2O 及过剩O2，则呈氧化性。 • 空气不足（α小） ，除含N2、CO2、H2O 外，还有 还原性气体H2、CO 等，仍具有一定的氧化性。随 着空气进给量的减少，即空气消耗系数α降低，炉 气中H2、CO 含量增加，而CO2、H2O 减少。
感应加热表面淬火常见缺陷分析及预防方法 (1)
感应加热表面淬火常见缺陷分析及预防方法硬度不足火软点、软带1.淬火件含碳量过低应预先化验材料化学成分，保证淬火件ωc＞0.4%2.表面氧化、脱碳严重淬火前要清理零件表面的油污、斑迹和氧化皮3. 加热温度太低或加热时间太短正确调整电参数和感应器与工件件相对运动速度，以提高加热温度和延长保温时间。
可以返淬，但淬前应进行感应加热退火。
4.零件旋转速度和零件（感应器）移动速度不协调而形成软带调整零件转速和零件（或感应器）移动速度。
5.感应圈高度不够火感应器中有氧化皮适当增加感应圈高度，经常清理感应器。
6.汇流条之间距离太大调整汇流条之间距离为1-3mm。
7.淬火介质中优杂质或乳化剂老化更滑淬火介质。
8.冷却水压力太低锅冷却不及时增加水压，加大冷却水流量，加热后及时喷水冷却。
9.零件在感应器中的位置偏心或零件弯曲严重调整零件和感应器的相对位置，使个边间隙相等；如是零件弯曲严重，淬火钱应进行校直处理。
淬硬层深不足1.频率过高导致涡流透入深度过浅调整电参数，降低感应加热频率。
2.连续淬火加热时零件与感应器之间相对运动速度过快采用预热-加热淬火。
3.加热时间过短可以返淬，但返淬前应金属感应加热退火。
淬硬层剥落产生的原因是表面淬硬层硬度梯度太大，或硬化层太浅，表面马氏体组织导致体积膨胀等。
应对措施是正确调整电参数，采用预热-加热淬火，加深过渡层深度。
淬火开裂1.钢中碳和锰的含量偏高可在试淬试调整工艺参数，也可调整淬火介质，2.钢中夹杂物多、呈网状或成分有偏析或含有有害元素多检查非金属夹杂物含量和分布状况，毛坯需要反复锻造。
3.倾角处或键槽等尖角处加热时出现瞬时高温而淬裂中尖角倒圆，淬火前用石棉绳火金属棒料堵塞沟槽、空洞。
4.冷却速度过大而且不均匀降低水压，减少喷水量，缩短喷水时间。
5. 淬火介质选择不当更具工艺要求选择合适的淬火介质。
6.回火不及时或回火不足淬火后应及时回火，淬火与回火之间的停留时间，对于碳钢或铸件不应超过4h，合金钢不应超过0.5h。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大型锻造毛坯件感应加热时间的决定因数
在锻造或冲压前使用加热通常为1200—1300℃，实际允许的毛坯表面和中心部的温度差在100―150℃。
在中频电炉加热终了与开锻以前的间隔时间里，由于向外界介质的散热和热传导的作用，毛坯的稳定已很均匀。
成型毛坯透热炉感应加热时间的计算，主要是确定在保证径向温差不大于给定值时，所需要的最短加热时间，对一定的感应器来说，生产率要求越高，加热时间则要求越短，单位面积功率势必增大，则相应地增大径向温差，根据最短的加热时间与生产率的要求，来确定中频电炉感应器的长度，但是感应器的长度由于受到结构与制造的制约而不能无限加长，中频炉必要时就需增加感应加热设备来满足生产率的要求。
在计算时必须考虑到在推导计算式时没有顾及到的下列两种情况。
由于加热时间较长，单位面积功率很小，因此，中频电炉向周围空间的热损失对沿截面温度分布的特性发生重大影响，由于存在热损失，使有效层范围内的温度差比计算所得的小，使计算所得加热时间短。
由于加热开始时毛坯的铁磁性比加热终了时要大，因此用加热开始时的单位面积功率会使计算所得的加热时间短。
为了缩短感应加热时间，可采用一种快速加热的方法，即在开始加热时用大功率，快速地把毛坯表面加热都最终温度，然后把功率降到维持毛坯表面温度不变的数值，这种快速加热的方法，在开始加热时表面和中心的温度差较大，热量快速向中心部分传导，通常不采用次方法。