1 锻造是什么意思
锻造是在加压设备及工(模)具的作用下,使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形,以获得一定几何尺寸、形状的零件(或毛坯)并改善其组织和性能的加工方法。《中国冶金百科全书·金属塑性加工》指出锻造是用锤击或压制的方法对坯料施加压力,使之产生塑性变形的金属塑性加工方法。
锻造的主要原材料为金属棒料、铸锭等。这些原材料在其冶炼、浇注和结晶 过程中,不可避免地会产生气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷,因而,铸造工艺很难
制造出能胜任需要承受冲击或交变应力的工作环境的零部件(例如传动主轴、齿 圈、连杆、轨道轮等)。但是,金属棒料或铸锭在经过锻造加工后,其组织、性 能均能得到有效的改善和提高。同时,由于金属的塑性变形和再结晶,可使粗大 晶粒细化,得到致密的金属组织,从而提高锻件的力学性能。此外,在零件设计时,若正确选用零件的受力方向与纤维组织方向,还可以提高锻件的抗冲击性能。
2 锻造工艺的优缺点
锻造工艺的优点如下:
①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,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;
②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板材、型材或焊接件外,一般多采用锻件。
锻造工艺的缺点如下:
①锻件通常采用实心锻制,材料、机加工成本高,如某锻件厂蒸汽发生器水 室封头的毛坯质量约为270t,零件最终交货质量约为40t;
②锻制设备成本相比铸造设备更高;
③锻 件模具成本相比铸件模具更高。
3 锻造工艺分类
根据锻件的尺寸和形状、采用的工装模具结构和锻造设备的不同,锻造主要 可分为自由锻、模锻、辗环。
(1)自由锻:自由锻是指用简单的通用性工具,或在锻造设备的上、下砧之间直接对坯料 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。自由锻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,以获得合格锻件。
(2)模锻:模锻是指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。
(3)辗环:辗环,又称为环形轧制,是借助辗环机使环件产生连续局部塑性变形,进而 实现壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。辗压扩孔时的应力应
变和变形流动情况与芯轴扩孔相同,其特点是:工具是旋转的,变形是连续的, 辗压扩孔时一般压下量较小,故具有表面变形的特征。
辗环是连续局部塑性成型工艺,是轧制技术和机械制造技术的交叉与结合, 与传统的自由锻工艺、模锻工艺等相比,辗环可大幅度降低设备吨位和投资,具
有振动冲击小、节能节材、生产效率高、生产成本低等显著优点,属于无缝环件 的先进加工技术,在航空、航天、船舶、电力、石化以及其他机械等诸多工业领
域日益得到广泛应用。
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来源:军工锻造行业深度报告:千锤百炼锻精品国防建设助发展-220715(36页).pdf
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