大型鋼錠鍛造工藝的現狀與發展

文章來源：sjzwx 更新時間：2014-01-16 09:19:18

 鋼錠的鍛造是屬于繁w勞動的工藝過程。同時，機器制造業的發展，要求提高大型機器零件的質量，并要求在生產中盡可能得到巨大的經濟效益。降低金屬消耗，是和改善鋼鍵質量，改進鋼錠外形和降低工藝廢料聯系著的，這是科學和生產所面Ili的主要任務之一。因此，特別要注意研制能保證高質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的途徑，與此有關的是增加鋼鍵錠身錐度和降低鋼錠的相對高度。然而，減少鋼錠的相對高度，會增加切頭去尾量，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，要求有不進行擻粗的新工藝過程圖。鍛造鋼錠的發展趨勢，在于進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。人們曾試圖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，來代替冒口重量為20-25%的鋼錠。但這不能被認為是很適當的，因為在鍛造過程中，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，對鋼錠底部杯狀水口部份變化的可能性進行了研究，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，對空心鑲件和實ALI鑲件都進行了試驗，對于空心鍛件來說，可節約金屬5-7%，對于實心鍛件來說，可節約金屬4%。但是，這些著作的作者，沒有考慮到鋼錠模底盤的壽命。在澆鑄時不加墊襯，這將降低底盤壽命。改變鋼錠模結構及其制造費用應與鍛造時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。從心部鍛透這個觀點來說，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，在經濟_L提出其使用的很據，并考慮到，在使用凸形砧拔長的初步工序片，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。如果杯形向錠身過渡的半徑大于杯的高度，則t粗時就不必切掉底部。較大的過渡半徑，可以消除鍛粗時金屬的壓人現象。這樣，保證了鑲件質量，而杯形部分的金屬，在切料頭時即可切掉，這種情況通常是不可避免的。這種杯狀結構的水口部份，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。用無冒口鋼錠制造空乙鍍件的效果是很好的，無RA鋼錠是澆注在側錐度的、用冷卻器代樸冒口的鋇le模內的。(參見圖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高質量的金屬那。這種鋼錠在K粗時，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，縮孔缺陷就可完全去掉。這種工藝可大量降低金屬消耗。金屬消耗系數從1_6~二.冬降至工.25-1.3的范圍內，這等于每一噸鍛件節約200^300公斤金屬。完善鍛造鋼錠的形狀—這是提高鍛造生產效率最有發展前途的方向之一。而冷卻器則保證鋼錠上部快速地結晶，井在扶長和徽粗之前，應該認為取消鋼rL的倒棱工序，是提高鋼鍵鍛造生產率的備用方案。鋼鍵倒棱的目的，是提高鑄造金屬表面層的機械性能，防止其快速冷卻和降低塑性，事實上，在倒棱工序中小的壓下量對金屬的機械性能的影響，是不重要的。同時，也沒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，不it棱鍛造的經驗表明，沿著鋼錠的各棱，從未發生斷裂的情況。與經過倒棱的鍛件相比，未經倒棱的鍛件表面缺陷的數量并未增加。因此，這道工序是具有傳統的性質，而不具有工藝的性質、在高合金鋼的不倒棱鍛造方面，目前尚無經驗。應該認為鍛造大型和特大型鋼鍵而不徽粗，是發展鍛造生產的特征。現在使用凸型砧沿鉚錠軸線壓下，使用的例子，只用一個上凸型砧的，和用上下兩個凸型砧的‘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，在關于研究最合適的砧子形狀，壓下量與鋼錠重量和截面的關系，壓下方法與成品鍛件質量之間的關系方面，必須找出解答。從使用自動化的鑲造成套設備的觀點出發，廣泛地采用這種工藝是合理的，在鍛造車間引進這種鍛造成套設備，是首要的任務。計算變形過程的可能性，是鍛造生產的一項特殊任務，這種計算能將能耗減至最低限度，并R工藝師能計算適合于任何具體鍛件TJ壓下次數和壓下量。眾所周知，任何熱金屬變形.都伴隨著強化，在鍛造溫度區間產生的強化，與該溫度的金屬理服極限相比，可達S050/0和5。%以上。但在高ffi變形時。會產生去強化過程，這一過程在變形I寸來不及進行。但在兩次壓下之間或鍛造完畢以后，去強化過程仍繼續進行:在鍛造后經過60-120沙，鋼的去強化過趣通常就結束-r,圖2所示的典型去強化曲線證實了這一點。可以看出，在不r的變形速度下，變形抗力是不同的。在變形結束后;應力開始降低或發生去強化。經過一段時間后，應力達到常數;即達到屈服極限的最低值，低于該數值時，塑性變形即無法進行。囚此變形抗力0一a:十Cv其中，C7.-屈服極限，。，—強化對于每種金屬來說，屈服極限是強度特性。它只與溫度有關。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間間隔。考慮這種情況時，可以制定能保證最小變形抗力的壓下制度，從而，能正確地選用設備。同時，可以產生汁算最低能-k消耗的工藝過程的可能性。在已知溫度卜，用拉力試捧可容易地確定金屬的屈服極限(參見圖2)。如果在最高溫度下進行試捧的試驗，則有可能用這個試樣的階tB式冷卻，來確定較低溫度下的MIT服極限〔參見圖3)。圖4表示某些鋼種的屈服極限曲線與溫度的關系。圖中，r變形—變形時間:最佳—兩次壓下間最佳間隔時間。已經確定:在奧氏體狀態下，變形抗力與相應的屈服極限的比例是一個常數，即二二。oust(常數)口r在這一基礎匕，繪制了鋼種的相對強化的一曲系列線(參見圖5)。根據變形速度和變形程度，從上述的關系式，即可找到變形抗力。在鍛造時和特別在各次壓下之間的間隔時間的實際過程中，金屬可能冷卻，從而增加了變形抗力(參看圖6)。因此，設計的壓下制度與壓下次數，必須保證最小的能耗，即在最小的變形抗力時，開始下一次的壓下。除了節約能量以外，這種壓下制度，有利于提高塑性，從而能達到最大的可能壓下量，這是因為變形是在去強化時開始的。在使用自動化的鍛造綜合設備時，這種計算壓下量的方法是必需的。在現實的溫度條件下，考慮去強化的規律性，可以在自動化鍛造時，確定活動橫梁的空程量的大小，并保證鍛件高度尺寸的準確性。