鍛壓制鋼鍛件的工藝流程一般包括以下幾個主要步驟:
原材料準備
選材:根據鍛件的使用要求和性能特點,選擇合適的鋼材品種和規格。例如,制造高強度機械零件可能選用中碳鋼或合金鋼;對耐腐蝕性有要求的則選用不銹鋼等。鋼材的質量直接影響鍛件的性能,需確保其化學成分、物理性能符合標準。
檢驗:對采購的鋼材進行嚴格檢驗,包括外觀檢查(如表面是否有裂紋、結疤等缺陷)、尺寸測量(確保規格符合要求)以及理化性能檢測(分析化學成分、檢驗力學性能等)。只有檢驗合格的鋼材才能進入后續加工環節。
下料:按照鍛件的尺寸和重量要求,將鋼材切割成合適的坯料。常用的下料方法有剪切、鋸切、氣割等。剪切適用于斷面較規整、厚度較小的坯料;鋸切精度較高,適用于各種形狀和尺寸的坯料;氣割則常用于大厚度鋼材的下料。
加熱
加熱目的:提高鋼材的塑性,降低其變形抗力,使鋼材在鍛造過程中更容易流動和成型,減少鍛造力和設備損耗,同時改善鍛件的內部組織和性能。
加熱設備:常見的加熱設備有電阻爐、燃氣爐和燃油爐等。電阻爐加熱溫度控制精確,加熱均勻,但加熱速度相對較慢,適用于對加熱質量要求高、批量較小的生產;燃氣爐和燃油爐加熱速度快,生產效率高,適合大規模生產。
加熱工藝:根據鋼材的種類和坯料的尺寸,確定合適的加熱溫度和加熱時間。加熱速度不宜過快,以免產生過大的熱應力導致坯料開裂。一般來說,碳鋼的始鍛溫度在 1100 - 1250°C 之間,終鍛溫度不低于 800°C;合金鋼的始鍛溫度和終鍛溫度相對較低。
鍛造
自由鍛造:利用簡單的通用性工具,通過人力或設備使坯料在抵鐵間或模具間產生塑性變形,獲得所需形狀和尺寸的鍛件。自由鍛靈活性大,適用于單件、小批量生產,如大型軸類、齒輪坯等。常見的自由鍛工序有鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉等。
模鍛:將加熱后的坯料放入固定在模鍛設備上的鍛模模膛內,在設備的沖擊力或壓力作用下,坯料在模膛內被迫塑性流動,從而獲得與模膛形狀一致的鍛件。模鍛生產效率高,鍛件尺寸精度高、表面質量好,適用于大批量生產,如汽車發動機的連桿、曲軸等。根據模鍛設備的不同,可分為錘上模鍛、熱模鍛壓力機模鍛、摩擦壓力機模鍛等。
胎膜鍛:在自由鍛設備上使用可移動的模具(胎膜)進行鍛造的方法。胎膜鍛介于自由鍛和模鍛之間,具有一定的靈活性和生產效率,適用于中、小批量生產,如一些形狀較復雜的非標準件。
冷卻
空冷:將鍛件放在空氣中自然冷卻。這種冷卻方式速度較快,適用于低碳鋼和一些低合金鋼鍛件,能獲得較細的晶粒組織和良好的綜合力學性能。
坑冷:把鍛件放入坑中或砂箱中,周圍用干砂、石棉灰等保溫材料覆蓋,使其緩慢冷卻。坑冷適用于中碳鋼和中合金鋼鍛件,可減少鍛件的內應力,防止產生裂紋。
爐冷:將鍛件放入加熱爐中,隨爐緩慢冷卻至室溫。爐冷冷卻速度最慢,適用于高碳鋼、高合金鋼和大型鍛件,能有效消除內應力,改善鍛件的內部組織和性能。
后續加工
切邊和沖孔:對于模鍛件,在鍛造后需要去除飛邊(鍛造過程中在模具分型面處形成的多余金屬)和沖孔連皮(沖孔時留在孔內的金屬薄片)。切邊和沖孔一般在壓力機上使用專用的切邊模和沖孔模進行。
校正:由于鍛造過程中可能會產生變形,導致鍛件的尺寸和形狀不符合要求,因此需要進行校正。校正可在專用的校正設備上進行,也可在鍛造設備上通過局部施壓的方式進行。
熱處理:通過適當的熱處理工藝,如正火、退火、淬火、回火等,進一步改善鍛件的內部組織和性能,提高其強度、硬度、韌性等力學性能,消除鍛造過程中產生的內應力。不同的鋼材和鍛件要求采用不同的熱處理工藝。
表面處理:為了提高鍛件的耐腐蝕性、耐磨性和美觀度,可對鍛件進行表面處理,如鍍鋅、鍍鉻、發黑、磷化等。表面處理的方法和工藝根據鍛件的使用要求和客戶需求來選擇。
檢驗
外觀檢驗:檢查鍛件的表面質量,如是否有裂紋、折疊、疤痕、氣孔等缺陷,測量鍛件的尺寸和形狀,確保其符合設計圖紙的要求。
理化性能檢驗:對鍛件進行化學成分分析、力學性能測試(如拉伸試驗、沖擊試驗、硬度測試等),檢驗其化學成分和力學性能是否符合標準和設計要求。
無損檢測:采用無損檢測方法,如超聲波檢測、磁粉檢測、滲透檢測、射線檢測等,檢測鍛件內部是否存在裂紋、夾雜、疏松等缺陷,確保鍛件的內部質量。只有經過各項檢驗合格的鍛壓制鋼鍛件,才能進入下一道工序或交付使用。