锻造工艺过程及模具设计锻造用原材料及坯料准备.pptx
《锻造工艺过程及模具设计锻造用原材料及坯料准备.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《锻造工艺过程及模具设计锻造用原材料及坯料准备.pptx(76页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 2.1 2.1 锻造用原材料锻造用原材料锻造用坯料一般为棒、板、管状的黑色金锻造用坯料一般为棒、板、管状的黑色金属、有色金属和贵金属。属、有色金属和贵金属。圆柱体毛坯要考虑高径比圆柱体毛坯要考虑高径比H/d,H/d,当高径比当高径比H/dH/d22时,要预制坯,防止在成形过程中时,要预制坯,防止在成形过程中弯曲失稳,或产生弯曲,形成折叠;弯曲失稳,或产生弯曲,形成折叠;H/dH/d较小时,可采用板料下料。较小时,可采用板料下料。薄板毛坯采用普通冲裁落料或精密冲裁下薄板毛坯采用普通冲裁落料或精密冲裁下料料第1页/共76页黑色金属黑色金属种种 类类 举举 例例 普通碳素结构钢普通碳素结构钢 Q1
2、95Q195、Q215Q215、Q235 Q235 优质碳素结构钢优质碳素结构钢 1010、2020、3030、40 40 合金结构钢合金结构钢铬钢铬钢 20Cr20Cr、30Cr30Cr、40Cr 40Cr 铬钼钢铬钼钢 20CrMo20CrMo、30CrMo30CrMo、40CrMo 40CrMo 铬镍钼钢铬镍钼钢 20CrNiMo20CrNiMo、30CrNiMo 30CrNiMo 铬锰钢铬锰钢 20CrMn20CrMn、30CrMn 30CrMn 不锈钢不锈钢 奥氏体钢奥氏体钢 0Cr18Ni90Cr18Ni9、0Cr17Ni11MoZ0Cr17Ni11MoZ、00Cr18Ni10 0
3、0Cr18Ni10 马氏体钢马氏体钢1Cr131Cr13、2Cr132Cr13、3Cr133Cr13、1Cr17Ni2 1Cr17Ni2 铁素体钢铁素体钢 1Cr171Cr17、0Cr13 0Cr13 部分冷锻用钢第2页/共76页冷锻用材料冷锻用材料 状状 态态 钢钢热轧退火状态;热轧退火状态;热轧退火后的剥皮材或无心磨削坯料;热轧退火后的剥皮材或无心磨削坯料;经小变形量拉拔的棒材;退火状态的拉拔棒材;经小变形量拉拔的棒材;退火状态的拉拔棒材;铸锭;铸锭;锻坯锻坯 有色金属有色金属热轧棒材;热轧棒材;热轧板材;热轧板材;退火状态的挤压坯料;退火状态的挤压坯料;退火状态的拉拔坯料;退火状态的拉拔
4、坯料;铸件铸件冷锻用材料状态第3页/共76页冷锻用钢的尺寸公差冷锻用钢的尺寸公差圆钢外径圆钢外径 mm mm 允差允差 mm mm 圆度圆度 mm mm d 9.00 d 9.00+0+0-0.03-0.03 0.015 0.015 9.0d 18.0 9.0d 18.0+0+0-0.04-0.04 0.02 0.02 d18.0 d18.0+0+0-0.05-0.05 0.025 0.025 剥皮料、无心磨削料的直径公差为0.050.1mm0.050.1mm。棒材弯曲度1%1%。管材壁厚差0.3mm0.3mm。薄壁管的精度要高一些。第4页/共76页锻造用钢的宏观缺陷锻造用钢的宏观缺陷表面缺陷
5、一般包括裂纹、疤痕、折表面缺陷一般包括裂纹、疤痕、折叠和夹杂等。叠和夹杂等。内部缺陷包括低倍缺陷和显微缺陷。内部缺陷包括低倍缺陷和显微缺陷。低倍缺陷主要有残余缩孔、疏松、气孔、低倍缺陷主要有残余缩孔、疏松、气孔、裂纹、树枝晶偏析、异金属夹杂等。显裂纹、树枝晶偏析、异金属夹杂等。显微组织缺陷主要有非金属夹杂物和晶粒微组织缺陷主要有非金属夹杂物和晶粒度不合格度不合格第5页/共76页(1)折叠折叠是轧材表面的常见缺陷,折痕方向为轧制方向,边缘弯曲不齐,有时存在一些折叠是轧材表面的常见缺陷,折痕方向为轧制方向,边缘弯曲不齐,有时存在一些氧化物夹杂物。这些夹杂物一般较长,在棒材两侧对称分布。氧化物夹杂物
6、。这些夹杂物一般较长,在棒材两侧对称分布。若棒材表面存在折叠,必须剥皮去掉。否则将使大批成形件成为废品若棒材表面存在折叠,必须剥皮去掉。否则将使大批成形件成为废品。第6页/共76页(2)划痕材料纵向划痕的产生是由于在轧制、挤压、拉拔过程中,表面金属的流动受到孔型材料纵向划痕的产生是由于在轧制、挤压、拉拔过程中,表面金属的流动受到孔型或模具上某种机械阻碍(如毛刺、斑痕及积瘤)而形成的。或模具上某种机械阻碍(如毛刺、斑痕及积瘤)而形成的。在低温下形成的划痕,其根部有轻微的变形,附近没有脱碳和氧化现象。在低温下形成的划痕,其根部有轻微的变形,附近没有脱碳和氧化现象。划痕能使棒材、板材报废,是造成冷锻
7、成形件开裂的主要原因划痕能使棒材、板材报废,是造成冷锻成形件开裂的主要原因。第7页/共76页(3)发纹 发纹一般顺着钢材的纤维方向,长短不一,细如发丝,头部较浅较尖。往往在发纹发纹一般顺着钢材的纤维方向,长短不一,细如发丝,头部较浅较尖。往往在发纹中可以发现夹杂物,发纹的周围无氧化脱碳现象。中可以发现夹杂物,发纹的周围无氧化脱碳现象。钢材表面的发纹是冷锻成形用钢的一个重大缺陷。在冷锻成形后开裂的零件中,多钢材表面的发纹是冷锻成形用钢的一个重大缺陷。在冷锻成形后开裂的零件中,多数由于产生这种缺陷引起。数由于产生这种缺陷引起。第8页/共76页钢的低倍组织钢的低倍组织(1)(1)偏析偏析(2)(2)
8、缩孔残余缩孔残余(3)(3)白点白点第9页/共76页(1)(1)偏析偏析偏析是钢锭在凝固过程中产生的化学成份以偏析是钢锭在凝固过程中产生的化学成份以及杂质的不均匀现象。及杂质的不均匀现象。主要类型有方框偏析、点状偏析和枝晶偏析。主要类型有方框偏析、点状偏析和枝晶偏析。碳化物偏析会降低钢的锻造性能,严重者在碳化物偏析会降低钢的锻造性能,严重者在热加工过程中零件内部产生较大的拉应力,热加工过程中零件内部产生较大的拉应力,引起锻件开裂。引起锻件开裂。严重硫偏析的存在,会造成材料强度的显著严重硫偏析的存在,会造成材料强度的显著降低,在零件加工后服役使用的过程中,易降低,在零件加工后服役使用的过程中,易
9、产生早期脆性断裂。产生早期脆性断裂。第10页/共76页(2)(2)缩孔残余缩孔残余缩孔:钢锭在凝固过程中,由于各部分结晶先后不同以及体积收缩,在钢锭头部的缩孔:钢锭在凝固过程中,由于各部分结晶先后不同以及体积收缩,在钢锭头部的轴心处形成缩孔。轴心处形成缩孔。缩孔残余:钢锭在开坯时未能全部去掉缩孔,缩孔残留在随后锻轧好的钢材之中,缩孔残余:钢锭在开坯时未能全部去掉缩孔,缩孔残留在随后锻轧好的钢材之中,这就是缩孔残余。这就是缩孔残余。第11页/共76页(3 3)白点)白点白点是由于钢中存在一定量的氢和各种应力(组织应力、温度应力、塑性变形后的白点是由于钢中存在一定量的氢和各种应力(组织应力、温度应
10、力、塑性变形后的残余应力等)共同作用产生的。残余应力等)共同作用产生的。白点是隐藏在锻坯内部的一种缺陷,在钢坯的纵向断口上呈圆形或椭圆形的银白色白点是隐藏在锻坯内部的一种缺陷,在钢坯的纵向断口上呈圆形或椭圆形的银白色斑点,在横向断口上呈细小裂纹,显著降低钢的韧性。斑点,在横向断口上呈细小裂纹,显著降低钢的韧性。第12页/共76页非金属夹杂物非金属夹杂物非金属夹杂物在钢中破坏了金属基体的连续性,使材料的塑性和韧性降低;非金属夹杂物在钢中破坏了金属基体的连续性,使材料的塑性和韧性降低;当夹杂物呈链条状分布,或者沿着晶界分布时,对金属的力学性能,特别是动当夹杂物呈链条状分布,或者沿着晶界分布时,对金
11、属的力学性能,特别是动载荷下的力学性能的影响更为严重,常常由于应力集中而导致零件突然断裂。载荷下的力学性能的影响更为严重,常常由于应力集中而导致零件突然断裂。第13页/共76页钢中常见的非金属夹杂物(1)(1)硫化物硫化物(2)(2)硅酸盐夹杂物硅酸盐夹杂物(3)(3)氧化物氧化物(4)(4)夹渣夹渣第14页/共76页(1)硫化物若钢中含锰量较低,硫与铁化合生成硫化铁,硫若钢中含锰量较低,硫与铁化合生成硫化铁,硫化铁与铁形成共晶体。化铁与铁形成共晶体。热脆:硫化铁熔点只有热脆:硫化铁熔点只有985985,经常存在于晶界,经常存在于晶界处。一般钢材在处。一般钢材在80012008001200轧制
12、或锻造时,由轧制或锻造时,由于共晶体的熔化,导致钢材沿晶界开裂,这种现于共晶体的熔化,导致钢材沿晶界开裂,这种现象称为象称为“热脆热脆”。当钢中含锰量较高时可优先形成硫化锰,可减轻当钢中含锰量较高时可优先形成硫化锰,可减轻硫的有害影响。硫的有害影响。如果钢中存在较多的硫化物,将显著降低材料的如果钢中存在较多的硫化物,将显著降低材料的疲劳性能,尤其是横向力学性能。疲劳性能,尤其是横向力学性能。第15页/共76页(2)硅酸盐夹杂物硅酸盐夹杂物可分为塑性和脆性两种。硅酸盐夹杂物可分为塑性和脆性两种。塑性硅酸盐的形态与硫化锰相似,也沿着钢材轧制方向延伸,呈长条状。塑性硅酸盐的形态与硫化锰相似,也沿着钢
13、材轧制方向延伸,呈长条状。脆性硅酸盐也沿着金属流动方向分布,在金属变形时容易发生脆裂。脆性硅酸盐也沿着金属流动方向分布,在金属变形时容易发生脆裂。第16页/共76页(3)氧化物钢中氧化物主要有钢中氧化物主要有FeOFeO、SiOSiO2 2及及AlAl2 2OO3 3等等 FeOFeO很脆,热加工过程中几乎不发生变形,只有在很大的压力下才稍呈椭圆形。很脆,热加工过程中几乎不发生变形,只有在很大的压力下才稍呈椭圆形。SiOSiO2 2在钢中很少单独存在,经常与其它氧化物形成复杂化合物。在钢中很少单独存在,经常与其它氧化物形成复杂化合物。AlAl2 2OO3 3在显微镜的明场下观察呈暗灰带紫色,它
14、的外形不规则,常以细小颗粒积聚在显微镜的明场下观察呈暗灰带紫色,它的外形不规则,常以细小颗粒积聚成群分布。成群分布。AlAl2 2OO3 3硬度高、脆性大,外形有棱角。在钢中起到尖锐的缺口作用。硬度高、脆性大,外形有棱角。在钢中起到尖锐的缺口作用。第17页/共76页(4)夹渣夹渣是用肉眼可观察到的大块夹杂物。夹渣是用肉眼可观察到的大块夹杂物。夹渣通常是由于冶炼以及浇注过程中,钢液表面的炉渣,或者从出钢槽、钢水包等夹渣通常是由于冶炼以及浇注过程中,钢液表面的炉渣,或者从出钢槽、钢水包等内壁剥落的耐火材料,在钢液凝固前未能浮出,存留在钢锭内部。内壁剥落的耐火材料,在钢液凝固前未能浮出,存留在钢锭内
15、部。钢材中存在大块肉眼可见的夹杂物是不允许的钢材中存在大块肉眼可见的夹杂物是不允许的 第18页/共76页钢的晶粒度钢的晶粒度一般指钢的奥氏体晶粒大小,奥氏体钢的晶粒度一般指钢的奥氏体晶粒大小,奥氏体晶粒度包括本质晶粒度和实际晶粒度两种。晶粒度包括本质晶粒度和实际晶粒度两种。本质晶粒度是指钢加热到本质晶粒度是指钢加热到930930时所具有的奥氏时所具有的奥氏体晶粒的大小。它表示该钢的奥氏体晶粒长大倾体晶粒的大小。它表示该钢的奥氏体晶粒长大倾向。向。实际晶粒度是指钢在某一具体热处理条件下所获实际晶粒度是指钢在某一具体热处理条件下所获得的奥氏体晶粒的大小。它主要取决于加热温度得的奥氏体晶粒的大小。它
16、主要取决于加热温度和热加工工艺过程制度。和热加工工艺过程制度。第19页/共76页4545钢在不同回火温度下晶粒度与冲击韧钢在不同回火温度下晶粒度与冲击韧度和硬度的关系度和硬度的关系序号序号回火温度回火温度/晶粒度(晶粒度(78级)级)晶粒度(晶粒度(12级)级)ak(J/cm2)HBak(J/cm2)HB 1315102.7 24217.0 267 2425132.023421.0 212 3540164.020731.0 212 4650209.0 18770.0 184 第20页/共76页钢的实际晶粒度钢的实际晶粒度过大,会显著地恶化钢材的塑性。钢的实际晶粒度过大,会显著地恶化钢材的塑性。
17、钢材的晶粒度较大时,其加工性能较好,淬透性可以提高钢材的晶粒度较大时,其加工性能较好,淬透性可以提高。第21页/共76页钢的显微组织(1)(1)珠光体形态珠光体形态(2)(2)表面脱碳层表面脱碳层(3)(3)再结晶组织再结晶组织第22页/共76页(1)珠光体形态粗大片状珠光体不利于冷锻加工成形,而细小的球状珠光体可显著地提高钢材塑性粗大片状珠光体不利于冷锻加工成形,而细小的球状珠光体可显著地提高钢材塑性变形的能力。变形的能力。钢材的金相组织由粗变细,由片状变为球状,冷锻成形时不易开裂。钢材的金相组织由粗变细,由片状变为球状,冷锻成形时不易开裂。对珠光体含量较多的中碳钢和中碳合金钢,在冷锻前必须
18、进行球化处理,以便获得对珠光体含量较多的中碳钢和中碳合金钢,在冷锻前必须进行球化处理,以便获得均匀细致的珠光体。均匀细致的珠光体。第23页/共76页(2)表面脱碳层钢材表面的脱碳层影响零件的强度及疲劳性能,降低零件的使用寿命。钢材表面的脱碳层影响零件的强度及疲劳性能,降低零件的使用寿命。对冷锻成形用毛坯一般要求在退火后车加工剥皮;退火后不车加工剥皮,那么每边对冷锻成形用毛坯一般要求在退火后车加工剥皮;退火后不车加工剥皮,那么每边脱碳层深度不得大于其直径的脱碳层深度不得大于其直径的1.5%1.5%。第24页/共76页(3)再结晶组织对于某些零件,为了保证其有较高的韧度和塑性,需要采用再结晶退火处
19、理。对于某些零件,为了保证其有较高的韧度和塑性,需要采用再结晶退火处理。再结晶处理时,要控制的主要参数是加热温度。再结晶处理时,要控制的主要参数是加热温度。钢材再结晶时的初始温度与冷锻形变的程度也有关。钢材再结晶时的初始温度与冷锻形变的程度也有关。第25页/共76页有色金属和贵金属有色金属和贵金属纯铝、纯铜成形容易;纯铝、纯铜成形容易;合金成份高的铝合金变形性能差,难于成形;合金成份高的铝合金变形性能差,难于成形;黄铜的变形抗力相当于低碳钢;黄铜的变形抗力相当于低碳钢;纯镍、银等成形容易纯镍、银等成形容易。第26页/共76页精锻用有色金属和贵金属精锻用有色金属和贵金属种种 类类 举举 例例 铝
20、及其合金铝及其合金 纯铝纯铝L2、L4、L6;防锈铝;防锈铝LF21;锻铝;锻铝LD2、LD10、LD31;硬铝;硬铝LY12、超硬铝、超硬铝LC4 铅及其合金铅及其合金 纯铅、铅合金纯铅、铅合金 锌及其合金锌及其合金 纯锌、锌合金纯锌、锌合金 锡及其合金锡及其合金 纯锡、锡合金纯锡、锡合金 铜及其合金铜及其合金 纯铜纯铜T2、无氧铜、无氧铜TU1、黄铜、黄铜H65、H80、H96、锌白铜锌白铜Bzu1520、白铜、白铜B19 贵金属贵金属铂、金、银、镍、钛、白金铂、金、银、镍、钛、白金 第27页/共76页有色金属和贵金属的缺陷(1 1)铝合金的氧化膜)铝合金的氧化膜 在熔炼工程中,敞露的熔体
21、液面与大气中的水蒸气或其它金属氧化物相互作用在熔炼工程中,敞露的熔体液面与大气中的水蒸气或其它金属氧化物相互作用形成的氧化膜,在浇注时被卷入液体金属内部,铸锭经轧制或锻造,其内部的氧化形成的氧化膜,在浇注时被卷入液体金属内部,铸锭经轧制或锻造,其内部的氧化物被拉成条状或片状,降低了横向力学性能物被拉成条状或片状,降低了横向力学性能。第28页/共76页(2 2)粗晶环)粗晶环 铝合金、镁合金挤压棒材,在其圆断面的铝合金、镁合金挤压棒材,在其圆断面的外层区域,常出现粗大晶粒,称为粗晶环。粗晶外层区域,常出现粗大晶粒,称为粗晶环。粗晶环的产生与许多因素有关,其中主要是由于挤压环的产生与许多因素有关,
22、其中主要是由于挤压过程中金属与挤压筒之间的摩擦过大。过程中金属与挤压筒之间的摩擦过大。有粗晶环的棒料,锻造时容易开裂,如粗有粗晶环的棒料,锻造时容易开裂,如粗晶环保留在锻件表层,会降低锻件的性能。因此,晶环保留在锻件表层,会降低锻件的性能。因此,锻前须将粗晶环车去锻前须将粗晶环车去第29页/共76页2.22.2下料和下料方法下料和下料方法下料是自由锻和模锻的第一道工序。下料是自由锻和模锻的第一道工序。不同的下料方式,直接影响着锻件的精度、材料的消耗、模具与设备的安全以及后不同的下料方式,直接影响着锻件的精度、材料的消耗、模具与设备的安全以及后续工序过程的稳定。续工序过程的稳定。第30页/共76
23、页下料方法的优缺点传统的下料方法的下料品质均不太理想,断口不齐,坯料的长度与品质重复精度低。传统的下料方法的下料品质均不太理想,断口不齐,坯料的长度与品质重复精度低。离子束切割、电火花线切割等新型下料方法,能锯切很硬的材料,剪切品质很好,但成本高,不宜用于大离子束切割、电火花线切割等新型下料方法,能锯切很硬的材料,剪切品质很好,但成本高,不宜用于大批量生产。批量生产。金属带锯下料既能得到高的下料精度,又能适应大批量生产。金属带锯下料既能得到高的下料精度,又能适应大批量生产。第31页/共76页 传统的下料方式传统的下料方式:第32页/共76页坯料体积和余量计算坯料体积应以制件本身的体积为基础,加
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 锻造 工艺 过程 模具设计 原材料 坯料 准备
限制150内