鍛造基本工序

鍛造和板料沖壓總稱為鍛壓。鍛壓是對金屬坯料施加一外力，使之產生塑性變形，從而獲得具有一定尺寸、形狀和內部組織的毛坯或零件的一種壓力加工方法。

      鍛造能消除金屬鑄錠中的一些鑄造缺陷，使其內部晶粒細化，組織致密，力學性能顯著提高。所以重要的機器零件和工具部件，如車床主軸、高速齒輪、曲軸、連桿、鍛模、和刀桿等大都采用鍛造制坯。

3.1 鍛 造

鍛造的工藝方法主要有自由鍛、模鍛和胎膜鍛。生產時，按鍛件質量的大小，生產批量的多少選擇不同的鍛造方法。

3.1.1自由鍛

鍛造時，金屬坯料受上下抵鐵的壓縮變形，而向四周為自由的塑性流動，故稱為自由鍛。由于工件的尺寸和形狀要靠操作技術來保證，所以自由鍛要求工人有較高的技術水平。

自由鍛生產率低，加工余量大，但工具簡單，通用性大，故被廣泛用于鍛造形狀較簡單的單件、小批生產的鍛件。

3.1.1.1坯料的加熱

金屬材料在一定溫度范圍內，隨溫度的上升其塑性會提高，變形抗力會下降，用較小的變形力就能使坯料穩(wěn)定地改變形狀而不出現(xiàn)破裂，所以鍛造時要對工件加熱。

（1）始鍛溫度與終鍛溫度 允許加熱達到的最高溫度稱為始鍛溫度，停止鍛造的溫度稱為終鍛溫度。由于化學成分的不同，每種金屬材料始鍛和終鍛溫度都是不一樣的。幾種常用金屬材料的鍛造溫度范圍見表3-1所示。

表3-1常用金屬材料的鍛造溫度范圍

材料種類 始鍛溫度/℃ 終鍛溫度/℃

低碳鋼 1200~1250 800

中碳鋼 1150~1200 800

合金結構鋼 1100~1180 850

鍛件的溫度可用儀表測定，在生產中也可根據(jù)被加熱金屬的火色來判別，如碳鋼的加熱溫度與火色的關系如下：

溫度(℃) 1300 1200 1100 900 800 700 小于600

火色 白色 亮黃 黃色 櫻紅 赤紅 暗紅 黑色

（2）加熱缺陷 對鍛件加熱不當，則會產生以下缺陷。 1）過熱 加熱溫度超過該材料的始鍛溫度，或在高溫下保溫過久，金屬材料內部的晶粒會變得粗大，這種現(xiàn)象稱為過熱。過熱使鍛坯的塑性下降，可鍛性變差。可通過重結晶退火的方法使晶粒重新細化。

2）過燒 加熱溫度遠遠高于始鍛溫度，接近該材料的熔點，晶粒邊界發(fā)生嚴重氧化而使晶粒間失去結合力，這種現(xiàn)象稱為過燒。過燒的坯料一經鍛打即會碎裂，是不可修復的缺陷。

3)氧化和脫碳 加熱時鋼料與高溫的氧、二氧化碳和水蒸氣接觸，使坯料表面產生氧化皮和脫碳層。每次加熱的氧化燒損量約占坯料總重量的2~3%，下料計算時必須加上這個燒損量。

（3）加熱爐 鍛件加熱可采用一般燃料如焦炭、重油等進行燃燒，利用火焰加熱，也可采用電能加熱。典型的電能加熱設備是高效節(jié)能紅外箱式爐，其結構如圖3-1所示。它采用硅碳棒為發(fā)熱元件，并在內壁涂有高溫燒結的輻射涂料，加熱時爐內形成高輻射均勻溫度場，因此升溫快，單位耗電低，達到節(jié)能目的。紅外爐采用無級調壓控制柜與其配套，具有快速啟動，精密控溫，送電功率和爐溫可任意調節(jié)的特點。

自由鍛設備有空氣錘、蒸汽-空氣錘和水壓機等，分別適合小、中和大型鍛件的生產。

（1）空氣錘的結構和工作原理 空氣錘的結構如圖3-2 所示，由錘身、壓縮缸、工作缸、傳動機構、操縱機構、落下部分及砧座等組成?？諝忮N的公稱規(guī)格是以落下部分的質量來表示的。落下部分包括了工作活塞、錘桿、錘頭和上抵鐵。例如65Kg空氣錘，是指其落下部分質量為65Kg，而不是指它的打擊力。

空氣錘的工作原理亦如圖3-2所示，電動機通過減速機構帶動曲柄連桿機構轉動，曲柄連桿機構把電動機的旋轉運動轉化為壓縮活塞的上下往復運動，壓縮活塞通過上下旋閥將壓縮空氣壓入工作缸的下部或上部，推動落下部分的升降運動，實現(xiàn)錘頭對鍛件的打擊。

（2）空氣錘的操作 通過踏桿或手柄操縱配氣機構（上、下旋閥），可實現(xiàn)空轉、懸空、壓緊、連續(xù)打擊和單次打擊等操作。

1）空轉 轉動手柄，上、下旋閥的位置使壓縮缸的上下氣道都與大氣連通，壓縮空氣不進入工作缸，而是排入大氣中，壓縮活塞空轉。

2）懸空 上懸閥的位置使工作缸和壓縮缸的上氣道都與大氣連通，當壓縮活塞向上運行時，壓縮空氣排入大氣中，而活塞向下運行時，壓縮空氣經由下旋閥，沖開一個防止壓縮空氣倒流的逆止閥，進入工作缸下部，使錘頭始終懸空。懸空的目的是便于檢查尺寸，更換工具，清潔整理等。

3）壓緊 上下旋閥的位置使壓縮缸的上氣道和工作缸的下氣道都與大氣連通，當壓縮活塞向上運行時，壓縮空氣排入大氣中，而當活塞向下運行時，壓縮缸下部空氣通過下旋閥并沖開逆止閥，轉而進入上下旋閥連通道內，經由上旋閥進入工作缸上部，使錘頭向下壓緊鍛件。與此同時，工作缸下部的空氣經由下旋閥排入大氣中。壓緊工件可進行彎曲、扭轉等操作。