锻造加工用料
锻造加工用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢,其次是铝、镁、铜、钛等及其合金,铁基高温合金,镍基高温合金,钴基高温合金的变形合金也采用锻造或轧制方式完成,只是这些合金由于其塑性区相对较窄,所以锻造难度会相对较大,不同材料的加热温度,开锻温度与终锻温度都有严格的要求。
材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。金属在变形前的横断面积与变形后的横断面积之比称为锻造比。
正确地选择锻造比、合理的加热温度及保温时间、合理的始锻温度和终锻温度、合理的变形量及变形速度对提高产品质量、降低成本有很大关系。
五金是离散为主、流程为辅的制造业,生产过程主要是金属加工和部件的装配。五金制造主要有:毛坯铸造、冲压制造、机械加工,加工环节包括铸造、锻造、原材料分割、铁线折弯、车、铣、刨、磨或钣金成型等加工工艺。五金类产品种类繁多,规格各异。
目前材料市场所经营的五金类产品共有十余类上百种产品。包括:锁类、拉手类、门窗类五金、家庭装饰小五金类、水暖五金类、建筑装饰小五金类、工具类、卫浴五金、厨房五金等。“由于材料品种繁多,不同尺寸、不同颜色、不同规格的搭配,给物料管理造成了一定困难。
锻造的首道工序
今天我来说说锻造的首道工序:下料。首先不用多说,一个锻造企业,先从钢厂采购圆钢材,我们先做出产品,就必须先将钢材切断,那这个切断的过程,可以称之为:下料;下料方式根据设备的不同有很多种:锯床、剪切机、圆盘锯等。
那么考虑到成本和下料精度,我们选择不同的下料方式,这个就需要我们编制下料工艺了,下料工艺包含:用什么设备,用什么工装,用什么夹具,需要关注哪些参数,如:材质,规格,原材料硬度,下料重量等,如果用锯床,我需要用到带锯条;如果用剪切机,我需要用固定刀口和活动刀口工装;如果是圆盘锯,我需要圆锯片等。
先说说锯床下料,锯床分为普通带锯床和数控带锯床下料,普通锯床效率低下,现在比较流行的是数控带锯床下料,速度快,自动化程度高,可以一次性锯多个产品,下料重量:根据密度和体积的乘积,有一个通用公式就是:6.16?H?外圆的平方,如果需要下3kg的料坯,我可以选择直径50圆,60圆,70圆都可以,就可以计算出他的高度H了,这样下料重量和规格都出来了;考虑到产品的用途,我们需要是低碳钢还是中碳钢等,对应的后面热处理方式也会不同;
剪切机下料,主要用到刀口工装,利用剪切力,将圆钢剪断,速度快,效率可达到数控带锯床的2-3倍,但产品断面平整度太差,一般用在锻造精度不高的产品,还有考虑到剪切应力的影响,容易产生端面裂纹等质量问题,所以,要求对圆钢材的来料硬度必须满足一定的要求;
圆盘锯下料,综合了数控带锯床和剪切机的优点,速度快,断面平整,下料精度高,但设备成本交大,圆锯片损耗较大,主要用于下料精度较高的产品,如精锻和闭式锻造不产生飞边的那种,对下料重量控制的比较严格,公差可以控制在±5g左右,锯床下料可以控制在±20g左右,剪切机下料重量控制在±40g乃至更高。
锻造加工过程中的摩擦特点
锻造是一种非稳态的、间歇工艺过程,润滑剂总是受到变化的接触压力和锻造速度的作用锻造加工工艺种类繁多,金属材料的锻造工艺通常分为锻粗、冲孔和拔长等。锻造润滑油剂是一种能起到降低锻造负荷,促进金属在模具中流动,防止模具卡死,减少模具磨损,并具有降热和脱模等作用的工艺介质。
1、温锻特点。温锻加工的特点是兼有冷锻压和热锻压的优点,其变形抗力要比冷锻压小得多,而坯料的温度又比热压低(相变温度以下),加工表面质量比热锻压要好得多。由于温锻时模具承受的负荷也比较高,又在高的温度下连续工作而导致模具的硬度下降,特别是模顶端范围的凸缘半径处,硬度明显下降,致使耐磨性能降低,所以加工时突出的问题是模具寿命短。温锻润滑的目的,首先是充分冷却模具,使模具保持适当的温度,这样可以防止模具温度过高,引起模具的硬度下降。其次是减少模具的摩擦与磨损,降低加工负荷,提高模具的使用寿命,保证产品质量。
2、热锻特点。随着机械工业,特别是汽车工业的发展,模锻件需求量不断增加,促使热精密模锻工艺更迅速的发展。良好的模具润滑剂是保证精密锻件质量的重要配套材料。热锻热挤压工艺主要采用石墨型润滑剂,包括油基石墨和水基石墨,从减少烟雾、改善操作环境等考虑,水基石墨得到更为广泛的应用。
3、冷锻特点。坯料在冷锻时要产生变形和加工硬化,使锻模承受高的荷载,因此,需要使用高强度的锻模和采用防止磨损和黏结的硬质润滑膜处理方法。另外,为防止坯料裂纹,需要时进行中间退火以保证需要的变形能力。对于冷锻,目前较成功的润滑方法是对坯料表面进行“磷化-皂化”处理。所谓“磷化”就是用化学方法在金属材料表面生成磷酸锌及磷酸铁多孔状的薄膜。所谓“皂化”就是用脂肪酸皂类作为润滑剂,使之与磷化层中的磷酸锌发生化学反应生成硬脂酸锌的润滑处理方法。
既然锻造件的质量问题包括外观质量和内部质量问题,而各种问题之间又有可能是互相联系的,因此分析的着眼点,要考虑到锻件缺陷与力学性能的联系,锻件缺陷本身的互相影响。锻造加工厂锻造前需要有一套锻造方案或者工序,进而在锻造加工时采用这样的工序来进行锻造所需的锻件。它具体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。
此外,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。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合适的材料。
锻造件加工,锻件所用的钢锭装入炉内的位置应根据炉型、炉底尺寸、装炉方式及被加热钢锭的尺寸重量等确定其距炉子的火墙、前后墙、烧嘴等的距离。严禁火焰直射被加热锻件金属的表面。锻件在锻造前加热时应使用垫铁。垫铁高度应不低于炉子下排烧嘴的高度。直径或边长小于150mm的锻件钢坯加热时可不使用垫铁。
锻件采用的钢锭入炉前的表面温度低于400℃的称为冷l钢锭,400-550℃的称为半热钢锭,高于500℃的称为热钢锭。冷热钢锭(坯)同装一炉时,其料间间距必须大于一个毛坯的直径或边长。应尽量避免冷热钢锭混装一炉。严禁在已加热好的锻件坯料旁装放冷l钢锭(坯)。严禁将锭身实际温度低于0℃的钢锭(坯)直接装炉加热。经检验合格的热钢锭运到锻件生产车间时,应避免冷风直吹,应及时装炉,不得拖延装炉时间。
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