鍛造的基本分類
鍛造可以按以下幾種方法分類:
(1)按鍛造所用工具及模具安置情況不同分類。
(2)按鍛造成形溫度分類。
(3)按模鍛工具及工件的相對運動方式分類。
鍛造前的準備包括原材料選擇、算料、下料、加熱、計算變形力、選擇設(shè)備、設(shè)計模具。鍛造前還需選擇好潤滑方法及潤滑劑。
鍛造用材料涉及面很寬,既有多種牌號的鋼及高溫合金,又有鋁、鎂、欽、銅等有色金屬;既有經(jīng)過 一次加工成不同尺寸的棒材和型材,又有多種規(guī)格的 錠料;除了大量采用適合我國資源的國產(chǎn)材料外,又有來自國外的材料。所鍛材料大多數(shù)是已列人國家標 準的。也有不少是研制、試用及推廣的新材料。眾所 周知,產(chǎn)品的質(zhì)量往往與原材料的質(zhì)量密切相關(guān),因此對鍛造工作者來說,必須具有廣泛深入的材料知識,要善于根據(jù)工藝要求選擇最合適的材料。
算料與下料是提高材料利用率,實現(xiàn)毛坯精化的重要環(huán)節(jié)之一。過多材料不僅造成浪費,而且加劇模膛磨損和能量消耗。下料若不稍留余量,將增加工藝 調(diào)整的難度,增加廢品率。此外,下料端面質(zhì)量對工 藝和鍛件質(zhì)量也有影響。
加熱的目的是為了降低鍛造變形力和提高金屬塑性。但加熱也帶來一系列問題,如氧化、脫碳、過熱及過燒等。準確控制始鍛及終鍛溫度,對產(chǎn)品組織與性能有極大影響?;鹧鏍t加熱具有費用低,適應性強的優(yōu)點,但加熱時間長,容易產(chǎn)生氧化和脫碳,勞動條件也需不斷改善。感應加熱具有加熱迅速、氧化少的優(yōu)點,但對 產(chǎn)品形狀尺寸及材質(zhì)變化的適應性差。加熱工序的能耗在鍛造生產(chǎn)耗能中占舉足輕重的地位,應予充分述重視。
鍛造成形是在外力作用下產(chǎn)生的。因此,正確計算變形力,是選擇設(shè)備、進行模具校核的依據(jù)。對變形體內(nèi)部進行應力應變分析,也是優(yōu)化工藝過程和控制鍛件組織性能所不可缺少的。變形力的分析方法主要有四種。主應力法雖不十分嚴密,但比較簡單直觀,可以計算出總壓力及工件 與工具接觸面上的應力分布,可以直觀地看出工件的 高徑比和摩擦因數(shù)對其影響;滑移線法對于平面應變 問題是嚴格的,對于工件局部變形求解應力分布比較直觀,但適用范圍較窄,近來已很少有文獻報道;上限法可以給出高估的載荷,從學術(shù)角度不很嚴密,能 給出的信息量遠少于有限元法,因而近來也很少應用;有限元法不僅可以給出外載荷及工件外形的變化,還可以給出內(nèi)部的應力應變分布,預報可能出現(xiàn) 的缺陷,是一個功能很強的方法。前些年,由于計算所需機時很長,網(wǎng)格重劃等技術(shù)問題有待完善,應用 范圍僅限于高等學校和科學研究單位,近年來由于計 算機的普及和運算速度迅速提高,及有限元分析的商 業(yè)軟件日趨完善,該方法越來越成為基本的分析計算工具。
減少摩擦,不僅可以節(jié)約能源,還可以提高模具壽命。由于變形比較均勻,有助于提高產(chǎn)品的組織性能,減少摩擦的重要措施之一就是采用潤滑。由于鍛造的方式不同及工作溫度的差異,所用潤滑劑也不同。玻璃潤滑劑多用于高溫合金及鈦合金鍛造。對鋼的熱鍛,水基石墨是應用得很廣泛的潤滑劑,對于冷鍛,由于壓強很高,鍛前往往還需要進行磷酸鹽或草酸鹽處理。