鍛造與鍛打
鍛造與鑄造、機(jī)械加工一樣,是很主要的金屬加工方法。在鍛造設(shè)備上借助工具或模具產(chǎn)生的沖擊力或靜壓力,使坯料產(chǎn)生局部或全部塑性變形,以獲得一定幾何形狀、尺寸、質(zhì)量及力學(xué)性能的鍛件,這種加工方法稱為鍛造。
與其他加工方法比較,鍛造加工具有較高的生產(chǎn)效率,且可消除零件或毛坯的內(nèi)部缺陷。鍛件的形狀、尺寸穩(wěn)定性好,并具有較高的綜合力學(xué)性能。單就加工而言,鍛件的內(nèi)部質(zhì)量?jī)?yōu)于任何一種金屬加工工藝。
▲不同加工方法得到的零件低倍宏觀流線
鍛件的最大優(yōu)勢(shì)是韌性好、纖維組織合理、鍛件間性能變化小。
鍛造生產(chǎn)的不足:不能直接鍛制成形狀較復(fù)雜的零件;鍛件的尺寸精度不夠高;鍛造生產(chǎn)所需的重型機(jī)器設(shè)備和復(fù)雜的工模具對(duì)于廠房基礎(chǔ)要求較高,初次投資費(fèi)用大。
冷鍛與熱鍛
按加工時(shí)溫度不同,鍛造分為冷鍛與熱鍛。
冷鍛:對(duì)處于室溫的金屬材料進(jìn)行壓力加工的鍛造工藝。
熱鍛:金屬材料被加熱到再結(jié)晶溫度以上,固相線以下的狀態(tài)時(shí)進(jìn)行壓力加工的鍛造工藝。
再結(jié)晶溫度:粗略的計(jì)算可取該金屬的熔點(diǎn)之0.4倍為再結(jié)晶溫度。
此外還有溫鍛,溫度介于冷鍛與熱鍛之間。
自由鍛與模鍛
按成型是否用模具,鍛造通常分為自由鍛、模鍛和胎模鍛。
自由鍛指鍛造時(shí),金屬胚料收到上下抵鐵的壓力,向四周(水平方向上)產(chǎn)生自由的塑性變形。自由鍛的基本工序包括鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移及鍛接等。
區(qū)別于自由鍛,模鍛是將加熱后的金屬坯料固定放置在模鍛設(shè)備上的鍛模內(nèi)鍛造成型的。金屬胚料的塑性變形受模具型腔的限制,是“不自由”的。
胎模鍛指在自由鍛設(shè)備上使用可移動(dòng)模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法,是介于自由鍛和模鍛之間的一種工藝。
鍛打也是鍛造,之所以說(shuō)鍛打而不說(shuō)鍛造,更多是為了與機(jī)軋相提而論,用于描述鋼材(主要是模具鋼材)的成型方法。與上面的鍛造最大的區(qū)別是,鍛打造鋼是各個(gè)方向都要捶打,而鍛造零件時(shí),用力的方向與零件成型的方向一致。前者是為了改善內(nèi)部組織與性能,后者更多是為了得到一個(gè)特定的形狀。
機(jī)軋,也就是軋制,指在軋機(jī)上,通過(guò)軋輥對(duì)金屬的碾壓改變其形狀的煉鋼方法。 鍛打,是將金屬加熱以后,多次捶打,通過(guò)鍛錘的沖擊力改變內(nèi)部組織與形狀的煉鋼方法。
鍛打的注意事項(xiàng):鍛打時(shí)堅(jiān)持多向鐓拔,反復(fù)鐓粗、拔長(zhǎng),將網(wǎng)狀碳化物和共晶碳化物打碎,消除碳化物的不均勻性。鍛后應(yīng)注意緩冷并及時(shí)退火。
通常來(lái)講,軋制的鋼材,縱向的強(qiáng)度要大于橫向的強(qiáng)度(即所謂的“各向異性”),為了保證在各個(gè)受力方向都有最佳的機(jī)械強(qiáng)度(達(dá)到“各項(xiàng)同性”),鍛造作為一個(gè)良好解決方案的好處在于:可以消除鋼鐵在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷,優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu),同時(shí)取得完整的金屬流線,使后續(xù)的加工件具備較好的機(jī)械性能。
舉例來(lái)說(shuō),Cr12型高碳高鉻冷作模具鋼結(jié)晶過(guò)程中析出的碳化物極其穩(wěn)定,以常規(guī)熱處理方法無(wú)法細(xì)化。用鍛打的方法就可以打碎共晶碳化物,改變其不均勻的分布狀態(tài),起到細(xì)化作用,從源頭上保證了模具的強(qiáng)度、韌性及使用壽命。
鍛造不僅使鋼中的碳化物分布均勻、強(qiáng)韌性提高,而且在模具中形成合理的流線排列,促使各方向淬火變形趨向一致。因此,模具鋼,特別是精密模具和重載模具的毛坯,必須進(jìn)行合理的改鍛,這不僅關(guān)系到制造加工的效率和熱處理的質(zhì)量,而且可以顯著提高模具的使用壽命。
總體而言,鍛打料的品質(zhì)大大優(yōu)于機(jī)軋料,但實(shí)際的市場(chǎng)情況可能會(huì)有所不同。
市面所見(jiàn)的鍛打模具鋼材,大部分都是小廠生產(chǎn)。小廠生存不易,都是低價(jià)競(jìng)爭(zhēng),低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)很大概率上會(huì)發(fā)生偷工減料,導(dǎo)致在材質(zhì)上首先就不達(dá)標(biāo);其次,即使成分達(dá)標(biāo),小廠囿于設(shè)備能力和技術(shù)實(shí)力,鋼材本身的品質(zhì)有先天缺陷;鍛打后需要及時(shí)配合預(yù)先熱處理,很多小廠的熱處理能力也不過(guò)關(guān)。
在這種情形下,鍛打料的質(zhì)量就可想而知。加工或熱處理開(kāi)裂并不鮮見(jiàn)。用戶購(gòu)買鍛打料,初衷是為了追求更好的材料性能,但結(jié)果也許正好相反。
這并不是說(shuō)鍛打鋼料的性能優(yōu)勢(shì)就沒(méi)有了,只是市場(chǎng)現(xiàn)狀如此,如果一味追求鍛打料,材料的風(fēng)險(xiǎn)反而提升。
在初軋、鍛造制程及熱處理等諸環(huán)節(jié)正規(guī)作業(yè)的前提下,鍛打鋼料的品質(zhì)毫無(wú)疑問(wèn)是優(yōu)于機(jī)軋鋼料。
〔關(guān)于鍛打鋼料的市場(chǎng)部分,或有偏頗,歡迎大家留言指正。〕
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