用于制造近终形的不同锻造工艺

从根本上讲,锻造是使用锤打、压制或轧制对金属进行成形和定型的工艺。 此工艺从铸锭开始,首先将铸锭加热到其塑性变形温度,然后在两个模具之间锻造成所需的形状和尺寸。

在热锻过程中,钢锭尺寸的减小会致使铸态粗晶粒结构分解并被更细的晶粒取代。 这样可为锻造制品形成完好的中心区域,同时提供出色的整体结构完整性。 因此,通过消除铸态结构增强了机械属性,并且还提高了密度和均匀度。 此外,锻造可提供一种方式来调整晶粒流,以获得最需要的定向强度。

两种主要的开模锻造工艺是压锻和锤锻。 这两者都涉及在连接夯槌的顶模与连接锤砧或压台的底模之间对加热的金属零件进行定型。 两种工艺之间的主要区别包括:

1. 尺寸 – 锤锻受到尺寸的限制。 通常认为这种工艺的重量上限是500-650千克。 超过此尺寸时,压锻更具优势,这是因为液压设备能够产生几乎无限大的力量。

2. 材料属性 – 锤锻涉及到高速击打材料,从而产生较慢速的压锻工艺更细的晶粒结构和更好的机械属性。 但是,压锻具有更好的形变和控制力,从而可提升材料的可加工性和属性稳定性。

3. 公差 – 锤锻能够以较小的锻造公差获得更接近的终形,因此对于高成本或难以加工的合金,采用锤锻工艺会有巨大的优势。

根据合金的类型和尺寸,将从单独的铸锭通过铸造(必要时可进一步挤压或热轧)生产棒料。 棒料是一种方便的贮存产品的方式,能够立即供应各种直径尺寸的众多钢种,并且不会延误交货时间。 它非常适用于将需要后续加工的应用,而且还能灵活地供应所需的精确棒料直径和长度。 但是,对于有些零件,锻造是一种颇具吸引力的工艺,因为它能够提升部分属性以更接近于终形。

近终形锻造

近终形锻造不仅能够节省所用的材料,而且能够通过控制产品晶粒流来显著提升结构完整性。

1. 在平模之间将加热的钢坯粗锻到最大直径尺寸。

2. 用“刀”具标出开始位置。

3. 按照所需的尺寸执行第一步。

4. 按照所需的尺寸执行第二步。

5. 对粗锻件进行旋锻,以获得更光滑的表面并保持最小的余量。

锻造可生产出可预见和一致的产品,并具有:

– 通过机械热变形而改善的晶粒尺寸和流动特性

– 优异的冶金和机械性能,以及增强的定向强度

– 更高水平的结构完整性

定型锻造 – 通过将锻造工艺特意定向到需要最大强度的方向来实现对微观结构的定向排列。 这样还能够实现较经过后续加工的锻造棒料更高的延性及耐冲击和耐疲劳性。

开模锻造

1. 首先按照重量将型材切割至所需的尺寸,然后通过镦锻获得结构完整性和定向晶粒流。

2. 对工件进行冲压,然后通过冲孔获得环轧所需的初始“圈饼”形状。

3. 完成预制件并准备好制造环。

4. 将“销钉”或芯棒穿过预制件,让环打开。 这种工艺有时被称为“辗轧”。

5. 在辗轧工艺中间歇地通过在平模和压台下锻造来控制环的厚度。

环轧

这种工艺通常用于制造无缝锻环。 这样能制造出从像垫圈一样的扁平零件,到高高的圆柱形状等配置的各种无缝环。 最简单且最常用的形状是矩形截面环,但是可以使用定型工具来制造具有复杂的定制形状,且内径和/或外径上有轮廓线的无缝滚环。

1. 这种工艺从一个圆形的金属预制件开始,而该预制件之前曾通过镦锻获得了结构完整性和定向晶粒流,然后通过冲孔形成了一个空心环。 随后将预制件放在芯棒辊上。

2. 在环轧工艺中,首先用惰辊将预制件压到驱动辊上。

3. 然后惰辊在压力下移向一个持续转动以减小壁厚的驱动辊,从而增大环的直径(内径和外径)。 轴向辊在轧制过程中控制着环的高度。 此工艺持续,直至获得所需的尺寸。

4. 此工艺持续,直至获得所需的尺寸。

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