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大型鋼錠鍛造工藝的現(xiàn)狀與發(fā)展
文章來(lái)源:sjzwx 更新時(shí)間:2014-01-16 09:19:18
鋼錠的鍛造是屬于繁w勞動(dòng)的工藝過(guò)程。同時(shí),機(jī)器制造業(yè)的發(fā)展,要求提高大型機(jī)器零件的質(zhì)量,并要求在生產(chǎn)中盡可能得到巨大的經(jīng)濟(jì)效益。降低金屬消耗,是和改善鋼鍵質(zhì)量,改進(jìn)鋼錠外形和降低工藝廢料聯(lián)系著的,這是科學(xué)和生產(chǎn)所面Ili的主要任務(wù)之一。因此,特別要注意研制能保證高質(zhì)量鍛件的特殊形狀的鋼錠。眾所周知,隨著鋼錠重量的增加,金屬的不均勻性也隨之增加。因it,目前都在探尋消除不均勻性增長(zhǎng)的途徑,與此有關(guān)的是增加鋼鍵錠身錐度和降低鋼錠的相對(duì)高度。然而,減少鋼錠的相對(duì)高度,會(huì)增加切頭去尾量,并給鋼錠中心的鍛透造成了0外的困難。為了鑲造這樣的鋼錠,要求有不進(jìn)行擻粗的新工藝過(guò)程圖。鍛造鋼錠的發(fā)展趨勢(shì),在于進(jìn)一步完善鋼錠的形狀,使其適用于鍛件的尺寸和外形。主要的是要改變鋼錠的冒口、水口及橫截而。人們?cè)噲D大量采用冒口比例小的鋼錠;澆鑄了一些冒口重量為15-18%的鋼’錠,來(lái)代替冒口重量為20-25%的鋼錠。但這不能被認(rèn)為是很適當(dāng)?shù),因(yàn)樵?a href="http://m.lincell.cn/news/113.html">鍛造過(guò)程中,投有把握將冒口下面的疏松去掉。在大家所知道的一些著作中,對(duì)鋼錠底部杯狀水口部份變化的可能性進(jìn)行了研究,其目的是為丫減少底部切尾量。從而促證減少制作w件時(shí)的金屬消耗。有人提出用有四形底部鋼錠代替有杯形底部鋼錠。這種有凹形底部的形狀,對(duì)空心鑲件和實(shí)ALI鑲件都進(jìn)行了試驗(yàn),對(duì)于空心鍛件來(lái)說(shuō),可節(jié)約金屬5-7%,對(duì)于實(shí)心鍛件來(lái)說(shuō),可節(jié)約金屬4%。但是,這些著作的作者,沒(méi)有考慮到鋼錠模底盤(pán)的壽命。在澆鑄時(shí)不加墊襯,這將降低底盤(pán)壽命。改變鋼錠模結(jié)構(gòu)及其制造費(fèi)用應(yīng)與鍛造時(shí)所得到的效益相比較。如果帶凹形底部的鋼tt的平衡是良好的,則就能得到效益。從心部鍛透這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)說(shuō),三瓣形鋼錠是值得注意的。但是,必須從制造和利用鋼錠模的觀點(diǎn),在經(jīng)濟(jì)_L提出其使用的很據(jù),并考慮到,在使用凸形砧拔長(zhǎng)的初步工序片,即可獲得三瓣形的截面形狀。改變鋼鍵水口的杯形底部后,即可減少鋼錠水口端的去尾量。如果杯形向錠身過(guò)渡的半徑大于杯的高度,則t粗時(shí)就不必切掉底部。較大的過(guò)渡半徑,可以消除鍛粗時(shí)金屬的壓人現(xiàn)象。這樣,保證了鑲件質(zhì)量,而杯形部分的金屬,在切料頭時(shí)即可切掉,這種情況通常是不可避免的。這種杯狀結(jié)構(gòu)的水口部份,能將金屬消耗降低3-4%,而不減少水口一壽命。采用特殊的鋼錠錠形,同樣是值得嘗試的。用無(wú)冒口鋼錠制造空乙鍍件的效果是很好的,無(wú)RA鋼錠是澆注在側(cè)錐度的、用冷卻器代樸冒口的鋇le模內(nèi)的。(參見(jiàn)圖1)。在這種情況下,縮孔集中在鋼鍵錠身的中心.保證在縮孔周圍有一個(gè)高質(zhì)量的金屬那。這種鋼錠在K粗時(shí),可使縮孔的得到焊合,或減少縮孔all原有尺寸。這樣,在沖孔時(shí),縮孔缺陷就可完全去掉。這種工藝可大量降低金屬消耗。金屬消耗系數(shù)從1_6~二.冬降至工.25-1.3的范圍內(nèi),這等于每一噸鍛件節(jié)約200^300公斤金屬。完善鍛造鋼錠的形狀—這是提高鍛造生產(chǎn)效率最有發(fā)展前途的方向之一。而冷卻器則保證鋼錠上部快速地結(jié)晶,井在扶長(zhǎng)和徽粗之前,應(yīng)該認(rèn)為取消鋼rL的倒棱工序,是提高鋼鍵鍛造生產(chǎn)率的備用方案。鋼鍵倒棱的目的,是提高鑄造金屬表面層的機(jī)械性能,防止其快速冷卻和降低塑性,事實(shí)上,在倒棱工序中小的壓下量對(duì)金屬的機(jī)械性能的影響,是不重要的。同時(shí),也沒(méi)有觀察出碘鉚和低合金iff鋼錠棱角處的塑性性能,有什么急劇的降低。多年以來(lái),不it棱鍛造的經(jīng)驗(yàn)表明,沿著鋼錠的各棱,從未發(fā)生斷裂的情況。與經(jīng)過(guò)倒棱的鍛件相比,未經(jīng)倒棱的鍛件表面缺陷的數(shù)量并未增加。因此,這道工序是具有傳統(tǒng)的性質(zhì),而不具有工藝的性質(zhì)、在高合金鋼的不倒棱鍛造方面,目前尚無(wú)經(jīng)驗(yàn)。應(yīng)該認(rèn)為鍛造大型和特大型鋼鍵而不徽粗,是發(fā)展鍛造生產(chǎn)的特征,F(xiàn)在使用凸型砧沿鉚錠軸線壓下,使用的例子,只用一個(gè)上凸型砧的,和用上下兩個(gè)凸型砧的‘這種冶金附具的成功使用,證明了這種工藝具有發(fā)展前途。不例梭和不嫩粗,大大地減少了鍛造周期,并減少了火次和火耗。最近的將來(lái),在關(guān)于研究最合適的砧子形狀,壓下量與鋼錠重量和截面的關(guān)系,壓下方法與成品鍛件質(zhì)量之間的關(guān)系方面,必須找出解答。從使用自動(dòng)化的鑲造成套設(shè)備的觀點(diǎn)出發(fā),廣泛地采用這種工藝是合理的,在鍛造車間引進(jìn)這種鍛造成套設(shè)備,是首要的任務(wù)。計(jì)算變形過(guò)程的可能性,是鍛造生產(chǎn)的一項(xiàng)特殊任務(wù),這種計(jì)算能將能耗減至最低限度,并R工藝師能計(jì)算適合于任何具體鍛件TJ壓下次數(shù)和壓下量。眾所周知,任何熱金屬變形.都伴隨著強(qiáng)化,在鍛造溫度區(qū)間產(chǎn)生的強(qiáng)化,與該溫度的金屬理服極限相比,可達(dá)S050/0和5。%以上。但在高ffi變形時(shí)。會(huì)產(chǎn)生去強(qiáng)化過(guò)程,這一過(guò)程在變形I寸來(lái)不及進(jìn)行。但在兩次壓下之間或鍛造完畢以后,去強(qiáng)化過(guò)程仍繼續(xù)進(jìn)行:在鍛造后經(jīng)過(guò)60-120沙,鋼的去強(qiáng)化過(guò)趣通常就結(jié)束-r,圖2所示的典型去強(qiáng)化曲線證實(shí)了這一點(diǎn)。可以看出,在不r的變形速度下,變形抗力是不同的。在變形結(jié)束后;應(yīng)力開(kāi)始降低或發(fā)生去強(qiáng)化。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,應(yīng)力達(dá)到常數(shù);即達(dá)到屈服極限的最低值,低于該數(shù)值時(shí),塑性變形即無(wú)法進(jìn)行。囚此變形抗力0一a:十Cv其中,C7.-屈服極限,。,—強(qiáng)化對(duì)于每種金屬來(lái)說(shuō),屈服極限是強(qiáng)度特性。它只與溫度有關(guān)。變形抗力取決子變形速度、變形程度(變形量)和各次壓下之間的時(shí)間間隔。考慮這種情況時(shí),可以制定能保證最小變形抗力的壓下制度,從而,能正確地選用設(shè)備。同時(shí),可以產(chǎn)生汁算最低能-k消耗的工藝過(guò)程的可能性。在已知溫度卜,用拉力試捧可容易地確定金屬的屈服極限(參見(jiàn)圖2)。如果在最高溫度下進(jìn)行試捧的試驗(yàn),則有可能用這個(gè)試樣的階tB式冷卻,來(lái)確定較低溫度下的MIT服極限〔參見(jiàn)圖3)。圖4表示某些鋼種的屈服極限曲線與溫度的關(guān)系。圖中,r變形—變形時(shí)間:最佳—兩次壓下間最佳間隔時(shí)間。已經(jīng)確定:在奧氏體狀態(tài)下,變形抗力與相應(yīng)的屈服極限的比例是一個(gè)常數(shù),即二二。oust(常數(shù))口r在這一基礎(chǔ)匕,繪制了鋼種的相對(duì)強(qiáng)化的一曲系列線(參見(jiàn)圖5)。根據(jù)變形速度和變形程度,從上述的關(guān)系式,即可找到變形抗力。在鍛造時(shí)和特別在各次壓下之間的間隔時(shí)間的實(shí)際過(guò)程中,金屬可能冷卻,從而增加了變形抗力(參看圖6)。因此,設(shè)計(jì)的壓下制度與壓下次數(shù),必須保證最小的能耗,即在最小的變形抗力時(shí),開(kāi)始下一次的壓下。除了節(jié)約能量以外,這種壓下制度,有利于提高塑性,從而能達(dá)到最大的可能壓下量,這是因?yàn)樽冃问窃谌?qiáng)化時(shí)開(kāi)始的。在使用自動(dòng)化的鍛造綜合設(shè)備時(shí),這種計(jì)算壓下量的方法是必需的。在現(xiàn)實(shí)的溫度條件下,考慮去強(qiáng)化的規(guī)律性,可以在自動(dòng)化鍛造時(shí),確定活動(dòng)橫梁的空程量的大小,并保證鍛件高度尺寸的準(zhǔn)確性。