【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 l/b= h=7 r=14 h/r= 查《實(shí)用鍛壓手冊(cè)》得 a=5 r=5 R=2 （ 1）坯料在上下平 砧 間或鐓粗平板間進(jìn)行的的鐓粗稱為 平砧 鐓粗 (2) 平面鐓粗的變形分析。用平砧 鐓粗圓柱坯料時(shí)，隨著高度 (軸向 )的減 小，金屬不斷向四周流動(dòng)。由于坯料與 工具接觸存在著摩擦。鐓粗后坯粗側(cè)表 面將變成 鼓形，同時(shí)造成坯料內(nèi)部變形 分布不均勻。 通過(guò)采用對(duì)稱面網(wǎng)格法的 鐓粗實(shí)驗(yàn)可以看到網(wǎng)格在鐓粗后的變形 程度大小，經(jīng)分析沿坯料對(duì)稱面可劃分 三個(gè)變形區(qū)。 Ⅰ區(qū)：難度形區(qū)，因?yàn)樵搮^(qū)受端面摩擦影響最大 ，變形十分困難 。 Ⅱ區(qū)：大變形區(qū)，該區(qū)受摩擦的影響較小，應(yīng)力狀態(tài)有利變形故變形程度最大。 Ⅲ區(qū)：小變形區(qū)，其變形程度介于Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)之間。因鼓形部分存在切向拉應(yīng)力，容易引起縱向裂紋。 （ 3） 不同高徑比的坯料鐓粗分析：對(duì)不同高徑比尺寸的坯料進(jìn)行鐓粗時(shí)產(chǎn)生的鼓形，鼓形特征和內(nèi)部變形分布也不同。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 ① 鐓粗高徑比 H0/D0=~ 的坯料時(shí)開始在坯料兩端形成雙鼓型產(chǎn)生 ⅠⅡⅢⅣ變形區(qū)其中 ⅠⅡⅢ 區(qū)間同前面所述，而坯料中部的 Ⅳ 區(qū)均勻變形該區(qū)幾乎不受摩擦的影響內(nèi)部變形均勻，側(cè)面保持圓柱形。 ② 鐓粗的高徑比 H0/D0=~ 的坯料時(shí)，由于開始的雙鼓形逐漸向單鼓形過(guò)度。 ③ 鐓粗的高徑比 ≤ 的坯料時(shí)，子產(chǎn)生單鼓形 3 個(gè)變形區(qū)。 ④ 鐓粗的高徑比 H0/D0≤ 的坯料坯料時(shí)由于上下工序變形區(qū)相接觸，而在繼續(xù)變形時(shí)，該區(qū)也產(chǎn)生一定的變形，鼓形也逐漸減小 坯料在鐓粗 過(guò)程中，鼓形是不斷變化的，其變化規(guī)律如圖 310 所示，鐓粗開始階段鼓形逐漸增大，當(dāng)達(dá)到最大值后又逐漸減小，如果坯料體積相等高坯料比矮坯料產(chǎn)生的鼓形要大。 （ 4）減小鐓粗鼓形的措施。鐓粗時(shí)，坯料側(cè)面產(chǎn)生鼓形使坯料內(nèi)部變形不均勻，這必然導(dǎo)致鍛件晶粒大小不勻， 這必然導(dǎo)致導(dǎo)致鍛件鍛件晶粒大小不均勻， 也使鍛件的性能不均勻。而且出現(xiàn)鼓形后，不但要增加整形工序，還可能引起縱裂。這些對(duì)于低塑性金屬和對(duì)晶粒度有嚴(yán)格要求的合金鋼鍛件影響極大。 在鐓粗圓盤鍛件在鍛件中部變形程度很大有利于焊合缺陷得到細(xì)晶粒組織，而在鍛件兩端屬 于難變形區(qū)，得到粗晶組織，因此為了減小鼓形，提高鐓粗是變形均勻性在鍛造生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生以下措施： ① 使用潤(rùn)滑劑和預(yù)熱裝置，鐓粗時(shí)變形不均勻都是由于工具與坯料接觸面的摩擦影響和與工具接觸部分的金屬降溫快使 ? S 引起的故在鐓粗低塑性材料時(shí)用玻璃粉和太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 石墨粉等潤(rùn)滑劑并把鐓粗用工具預(yù)熱到 200~300℃ ② 采用凹形坯料，采用凹形坯料鐓粗時(shí)可以明顯提高鐓粗時(shí)允許的變形程度，這是因?yàn)榘夹闻髁乡叴謺r(shí)徑向有壓應(yīng)力分量，對(duì)側(cè)表面開裂起阻止作用，并減小鼓形使坯料變形均勻，凹形坯料可以有局部變形獲得。 ③ 采用軟金屬墊鐓粗 ,坯料放在兩 個(gè)軟金屬墊之間進(jìn)行鐓粗，軟墊比較 容易變形流動(dòng)，對(duì)坯料產(chǎn)生的向外主 動(dòng)摩擦力，促使坯料向外流動(dòng)而不易 1形成難變形區(qū)，使坯料變形均勻。 ④ 采用疊料鐓粗和套環(huán)內(nèi)鐓粗，疊料鐓粗主要用于扁平的圓盤鍛件，套環(huán)內(nèi)鐓粗太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 主要是在外圓加以碳鋼外套，靠套環(huán)的徑向壓力來(lái)減小坯料由于變形不均勻而引起的附加壓力鐓粗后將外套去掉，這種方法主要是應(yīng)用與鐓粗低塑性合金鋼。 6 坯料質(zhì)量和尺寸的計(jì)算 （ 1） 坯料質(zhì)量的的計(jì)算 G 坯 =G 鍛 +G 燒 G 鍛 =VDρ = G 燒 =G 鍛 ％ = G 坯 = （ 2）坯料尺寸的計(jì)算 V 坯 =G 坯 /ρ = D0=(～ )3 坯V =～ H0= 4V 坯 /π D02= 查閱 《 金屬材料手冊(cè) 》 取 D0=30mm H0/DO= 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 HO/D0 符合技術(shù)要求。 7 鋼加熱時(shí)的性能變化 隨著鋼的加熱溫度升高，鋼的塑性提高，而強(qiáng)度的硬度降低。但加熱與力學(xué)性能的變化并不是均勻的，當(dāng)溫度在 200～ 400℃ 范圍內(nèi)，屬于鋼的藍(lán)脆區(qū)。在此區(qū)間，是強(qiáng)度極限的高峰值，而塑性缺屬于低值區(qū)；當(dāng)溫度超過(guò)此區(qū)時(shí)，隨溫度的升高，會(huì)使鋼的強(qiáng)度極 限下降，塑性缺不斷提高，在接近融化點(diǎn)溫度時(shí)，塑性會(huì)急劇下降。所以根據(jù)金屬材料的塑性進(jìn)行鍛造成型，就是利用其加熱過(guò)程中強(qiáng)度降低和塑性提高這一特性得以實(shí)現(xiàn)。 氧化形式 當(dāng)鋼在加熱過(guò)程中，尤其在高溫時(shí)，鋼表面層中的鐵與加熱爐中的氧化性氣體如O CO H2O、 SO2 等發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，促使鋼表面層金屬杯氧化，從而形成氧化皮，該現(xiàn)象稱為氧化 影響氧化的因素 加熱時(shí)形成氧化的的主要因素有爐氣成分，加熱溫度，加熱時(shí)間和鋼的化學(xué)成分等。 （ 1）爐氣成分的影響 爐氣成分不同，則產(chǎn)生的氧化程度不同，一般爐氣成分可分為以下三種 ① 氧化性氣體促使金屬氧化，并形 成較厚的氧化皮。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 ② 中性氣體會(huì)使金屬表面生成較薄 的氧化皮。 ③ 還原性氣體將有可能不產(chǎn)生氧化 皮。 （ 2）加熱溫度的影響 鋼隨著加熱溫度的升高 ,氧化速度變快，形成的氧化皮也變厚。而一般情況下溫度低于 600℃ 時(shí)，氧化速度很慢，而當(dāng)溫度提高到 900℃ 以上時(shí)，氧化速度就會(huì)快速增加。 （ 3）加熱時(shí)間的的影響 加熱時(shí)間與氧化皮形成正比關(guān)系，即鋼加熱時(shí)間 越長(zhǎng)，則鋼的氧化程度越嚴(yán)重，形成氧化皮就越厚。 (4)氧化化學(xué)成分的影響 在碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 ％ 時(shí)含碳量的增加與形成氧化太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 的程度成反比，因?yàn)楹剂浚茉阡摫砻娈a(chǎn)生還原性氣體（ CO),所以能減弱氧化氣體對(duì)鋼表面的氧化。在鋼中含有 Cr、 Ni、 Al、 Mo 等合金元素時(shí)，因這些元素在表面形成致密的氧化薄膜，加熱時(shí)又能牢固地附在鋼表面，起到保護(hù)作用，從而減少氧化。 防止和減少氧化的措施 （ 1）鋼加熱在不產(chǎn)生開裂的前提下，盡量采用快速加熱，縮短加熱時(shí)間，特別是高溫階段的時(shí) 間。 （ 2）控制爐氣成分，盡量防止空氣進(jìn)入，以減少氧化性氣體的的含量。 （ 3)在模鍛和高合金鋼及有色金屬的鍛造中，采用少無(wú)氧加熱的措施，應(yīng)用保護(hù)介質(zhì)的加熱方式方法。 由于高溫加熱時(shí)，鋼表面層中的碳和爐氣中的氧化性氣體及某些還原性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即造成鋼表面含碳量減少，此現(xiàn)象稱為脫碳。影響脫碳的因數(shù)和防止脫碳的措施和氧化相同。 過(guò)熱 當(dāng)鋼加熱一定溫度時(shí)并在此溫度停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起金屬晶粒急劇長(zhǎng)大的現(xiàn)象稱為 過(guò)熱。 (1)影響過(guò)熱的因素 其主要因數(shù)是加熱溫度和保溫時(shí)間。如果加熱溫都過(guò)高，則晶粒就越粗大。一般把晶粒急劇長(zhǎng)大的溫度稱為過(guò)熱溫度。 (2)化學(xué)成分對(duì)過(guò)熱的影響 過(guò)熱溫度與鋼的化學(xué)成分有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，只要加熱溫度為超過(guò)鋼的晶粒長(zhǎng)大多熱溫度時(shí)，加熱時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)晶粒粗話并無(wú)影響。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 過(guò)燒 當(dāng)金屬加熱溫度接近熔點(diǎn)時(shí)，金屬晶粒間的低熔點(diǎn)物資首先開始融化，同時(shí)，由于爐氣中的氧化性氣體滲入，使晶粒間的物質(zhì)被氧化，并子啊晶粒周圍形成硬殼，破壞了晶粒間的聯(lián)系，此現(xiàn)象稱為過(guò)燒。 過(guò)燒的主要影響因數(shù)是溫度。為了防止過(guò)燒現(xiàn)象的產(chǎn)生，鋼的最高加熱溫度一般應(yīng)比熔點(diǎn)低 100℃ .低碳鋼不能超過(guò) 1300℃ ～ 1350℃ 、中碳鋼不能超過(guò) 1150℃～1200℃ 、高合金鋼和合金鋼更容易過(guò)燒，加熱時(shí)需謹(jǐn)慎。 防止過(guò)熱或者過(guò)燒的措施 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 (1)制定合理的加熱規(guī)范，并嚴(yán)格執(zhí)行。 (2)應(yīng)用儀器、儀表正確可靠的掌握爐溫。 (3)減少和控制爐內(nèi)空氣過(guò)剩，高溫時(shí)應(yīng)減弱爐內(nèi)氧化性氣體。 (4)火焰加熱時(shí)，應(yīng)盡可能防止坯料與火焰的距離，避免火焰直接噴射坯料，造成局部過(guò)熱或者過(guò)燒。 加熱過(guò)程中金屬內(nèi)部的裂紋 在加熱時(shí)，由于鋼錠和鋼坯等金屬表里溫度差，從而形成溫度應(yīng)力。溫差越大，所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力越大。同時(shí)，被加熱金屬內(nèi)部組織狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變時(shí)，使金屬體積發(fā)生變化，便形成組織應(yīng)力。因此組織應(yīng)力和溫度應(yīng)力的大小同時(shí)受加熱溫度的影響。如果采用超過(guò)金屬允許的加熱溫度時(shí)，此時(shí)兩種應(yīng)力的作用便可能超過(guò)金屬的抗拉強(qiáng)度，迫使金屬內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。因此為了防止裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)根據(jù)不同鋼號(hào)的材料和截面尺寸，正確合理的制定加熱規(guī)范，并嚴(yán)格執(zhí)行加熱時(shí)采用的低溫區(qū)緩慢加熱，高溫區(qū)快速加熱 的方法。 8 鋼的加熱規(guī)范及鍛造溫度范圍 鍛造材料的加熱時(shí)鍛造生產(chǎn)工藝中一個(gè)必不可少的工序。金屬坯料的正確加熱方法，必須達(dá)到以鋼在加熱過(guò)程中部產(chǎn)生裂紋、過(guò)熱和過(guò)燒，并且溫度均勻、氧化脫碳少、加熱時(shí)間短和節(jié)省燃料等為原則來(lái)制定合理的加熱規(guī)范和確定正確的鍛造溫度范圍。 加熱規(guī)范是指鋼在加熱時(shí)，從裝爐開始到出爐前的整個(gè)過(guò)程中，對(duì)爐溫和料溫隨時(shí)間的變化做出規(guī)定。一般常用爐溫隨時(shí)間的變化曲線來(lái)表示。 加熱規(guī)范的主要內(nèi)容有裝爐溫度、加熱速度、加熱溫度、爐溫和料溫之間的最大差值 、各階段的保溫時(shí)間和加熱過(guò)程中的總時(shí)間，此外還有裝爐量和裝爐方式以及其太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 他操作說(shuō)明。 擬定加熱規(guī)范主要是合理的確定加熱溫度，加熱速度和加熱時(shí)間。 加熱溫度 加熱溫度包括裝爐溫度和各階段的保溫溫度以及出爐溫度。 （ 1）裝爐溫度 開始預(yù)熱階段，由于鋼料溫度低，塑性差，同時(shí)還存在藍(lán)脆區(qū)，為避免溫度應(yīng)力過(guò)大而才生裂紋，必須規(guī)定鋼料裝爐時(shí)的溫度。裝爐溫度的高低取決溫度應(yīng)力，即鋼的導(dǎo)熱性和坯料的大小。如果鋼的導(dǎo)熱性好和斷面尺寸小，可以不限裝爐溫度；反之對(duì)導(dǎo)熱性差和斷面尺寸大的的鋼料則因 控制裝爐溫度。 （ 2）保溫溫度 保溫的目的在于使鋼料熱透，時(shí)之組織轉(zhuǎn)變完全一致從而提高鋼的塑性。保溫溫度的高低與鋼料的性能和坯料的尺寸有關(guān)。 （ 3）出爐溫度 出爐溫度是由坯料的始端溫度確定。一般出爐溫度可比規(guī)定的始端溫度高一些，因?yàn)榭紤]到從出爐到開始鍛造，溫度要有一定的下降。 加熱速度 加熱速度是指金屬在加熱過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)溫度升高的度數(shù)，或單位時(shí)間內(nèi)金屬熱透的深度。 加熱速度可分為加熱爐可能的的加熱速度和金屬允許的加熱速度兩種。前者是按最大的供熱能力升溫加熱時(shí)所決 定的加熱速度，后者是金屬在加熱時(shí) u產(chǎn)生加熱裂紋是的加熱速度。 一般鍛造生產(chǎn)中，在低溫階段因金屬塑性較低而升溫不應(yīng)太快，加熱速度必須按金屬必須按金屬允許的加熱速度確定。擋在高溫時(shí)。金屬塑性提高，不會(huì)產(chǎn)生加熱裂紋，則可按爐子可能加熱速度加熱，一結(jié)束加熱時(shí)間。 加熱時(shí)間 加熱時(shí)間是指坯料凱斯加熱到達(dá)要求溫度所需的時(shí)間。總加熱時(shí)間是預(yù)熱、加熱、保溫 3 段時(shí)間的的總和。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 加熱時(shí)間的確定在生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式和查表兩種方法。 （ 1）經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法 由于鋼坯計(jì)算加熱方法誤差較大，使 用時(shí)須結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際甲乙修正。 ① 室式爐加熱時(shí)間計(jì)算法 Τ 室爐 =α K1D D Τ 室爐 — 加熱時(shí)間， h； α─ 鋼環(huán)化學(xué)成分因素，碳鋼和低碳鋼取 α =10，高碳鋼和合金鋼取 α =20； K1─ 鋼坯在爐內(nèi)裝爐方式因素。 D─ 坯料偶的直徑或邊長(zhǎng)， cm。 ② 連續(xù)爐加熱時(shí)間計(jì)算法 Τ 連爐 =α 1D Τ 連爐 ─ 加熱時(shí)間， h。 α 1─ 鋼坯化學(xué)成分