大型鍛件的鍛造工藝及熱處理工藝

一、大型鍛件的基本任務(wù)

  大型鍛件通常采用自由鍛來制造。自由鍛是指采用通用工具或者直接在鍛造設(shè)備(液壓機(jī))的上、下砧間鍛造。金屬只有部分表面受到工具限制，其余則為自由表面，原材料為鋼錠。

  自由鍛的基本任務(wù)是經(jīng)濟(jì)地獲得所需鍛件的形狀、尺寸和內(nèi)部質(zhì)量。大型鍛件(尤其是重要鍛件)和特殊鋼的鍛造則以改善內(nèi)部質(zhì)量為主。鋼錠經(jīng)過鍛造，粗大的鑄造組織被打碎，非金屬夾雜物及異相質(zhì)點(diǎn)被分散；內(nèi)部缺陷鍛合，致密性可以提高，金屬的纖維流向在鍛件截面上正確分布，因而大大提高了金屬力學(xué)性能，尤其是塑性指標(biāo)和沖擊韌度。

  制定工藝包括：繪制鍛件圖，確定坯料重量和尺寸，確定鍛造工具，選擇鍛造主、輔設(shè)備，確定加熱、冷卻和熱處理規(guī)范，確定工時(shí)定額，填寫工藝卡片等。

二、大型鍛件的基本工藝

  (1)鐓粗。減小坯料高度增大橫截面的工藝稱為鍛粗。

  (2)拔長(zhǎng)。減小坯料截面增加長(zhǎng)度的工序稱為拔長(zhǎng)。

  (3)沖孔。在坯料中沖出通孔或不通孔的工藝稱為沖孔。

  (4)擴(kuò)孔。減小空心坯料壁厚，增大內(nèi)、外徑的工藝稱為擴(kuò)孔。

  (5)芯軸拔長(zhǎng)。減小空心壞料壁厚增加長(zhǎng)度的工藝稱為芯軸拔長(zhǎng)。在上、下V形砧中進(jìn)行，用于鍛造長(zhǎng)筒形鍛件。

  (6)錯(cuò)移。將壞料一部分軸線對(duì)另一部分軸線平行移動(dòng)的工藝稱為錯(cuò)移，主要用于曲軸鍛件鍛造。

  (7)扭轉(zhuǎn)。將坯料的一部分相對(duì)于另一部分繞公共軸線旋轉(zhuǎn)一定角度的工藝稱為扭轉(zhuǎn)。用夾叉扭轉(zhuǎn)可得到曲柄位于不同平面內(nèi)的曲軸鍛件，這時(shí)整個(gè)坯料首先在一個(gè)平面內(nèi)鍛造成形，然后扭轉(zhuǎn)。

  (8)切割。將壞料分離(剁料)或部分分離(劈料)的工藝稱為切割，用于下料和切除料頭等。切割長(zhǎng)軸類鍛件時(shí)要考慮冷縮現(xiàn)象。

  (9)彎曲。改變坯料軸線形狀的工藝稱為彎曲。用于鍛造單鉤、吊鉤等鍛件。

三、大型鍛件鍛后冷卻及熱處理

   大型鍛件的鍛后熱處理，也稱毛坯熱處理或第一熱處理，通常和鍛后冷卻結(jié)合在一起，統(tǒng)稱鍛后熱處理。

1、大型鍛件鍛后熱處理的目的

  由于大型鍛件斷面尺寸大，生產(chǎn)過程復(fù)雜，大型鍛件熱處理應(yīng)考慮以下特點(diǎn)：鍛件的組織與性能很不均勻；鍛件晶粒度粗大不均；鍛件內(nèi)部存在著較大殘余應(yīng)力；一些鍛件易產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷。因此，大型鍛件熱處理(含鍛后冷卻)的目的是：

  1)改善鍛件內(nèi)部組織，提高其化學(xué)成分均勻性，細(xì)化晶粒。為超聲波探傷和最終熱處理創(chuàng)造內(nèi)部的組織條件。

  2)減少應(yīng)力，降低硬度，以免在機(jī)械加工時(shí)變形，有利于切削加工。

  3)預(yù)防鍛件出現(xiàn)白點(diǎn)。

   4)對(duì)于不再進(jìn)行最終熱處理的鍛件，應(yīng)保證達(dá)到規(guī)定的力學(xué)性能要求。

2、大型鍛件熱處理工藝

  大型鍛件熱處理工藝的基本原理：

  1)采用一次或兩次高溫正火和兩次或三次較低溫度的過冷，在過冷溫度下保持足夠的時(shí)間，使心部組織得到充分的轉(zhuǎn)變，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，并使氫由里向外擴(kuò)散。

  2)在620～650℃作長(zhǎng)期保溫，擴(kuò)散氫，降低組織應(yīng)力。如鋼內(nèi)氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，應(yīng)取消去氫時(shí)間，縮短保溫時(shí)間。