大型缸體鍛件鍛造工藝ppt

1、大型缸體鍛件鍛造工藝 小組成員： 段凱旋 090101020053 劉亞南 090101020054 韓寶峰 090101020049 成品件尺寸圖： 目錄： 一，鋼錠選型：冶煉方法，錠型，鋼錠規(guī)格尺寸的選擇 二，加熱規(guī)范：鍛造溫度范圍，加熱曲線及說明 三，鍛造工藝：選用工具及設(shè)備、自由鍛工序及每步工序壓下量、斜 比、火次等工藝參數(shù)，及鍛件圖 四，熱處理工藝：選擇適當(dāng)熱處理工藝，給定相應(yīng)參數(shù) 五，冷卻規(guī)范：給出冷卻方法并說明原因 六，鍛件鍛造時(shí)相關(guān)工藝問題 錠型的選擇及尺寸： 各尺寸如下： 錠型：圓柱形； 下料方式：因?yàn)槭且澡T錠為原材料，其內(nèi)部組織、成分不均勻，通常要用自 由鍛方法進(jìn)行開坯，然

2、后以剁割法將錠料兩端切除。 材料利用率的確定： 鋼錠材料20mnnimo為合金鋼，故 采用室式煤氣爐加熱剛，燒損率 ： 取 =25%30% =7%10% 冒口錠底 =2.0%2.5% 燒損 = 1+100% 冒口錠底燒損 =29% =10% =2.5% 冒口錠底燒損 =1 29% 10%=%2.558.5 鋼錠的密度 鋼錠質(zhì)量 各尺寸如下： 鋼錠總質(zhì)量260噸，冒口質(zhì)量65.415噸，定身質(zhì)量194.743噸，底部質(zhì)量 6.842噸。 徑向尺寸：h1=1468mm h2=250mm h3=409mm hs=3514mm h0 =5721mn 軸向尺寸： dt=3102mm db=2787mm

3、d1=2760mm d2=2978mm d3=2324mm d4=930mm d5=910mm db = 580mm 3 =7.85g cm 152 =260t 58.5% g g 鍛 錠 二、加熱規(guī)范： 20mnnimo為合金結(jié)構(gòu)鋼，查課本中25可知，鋼的過熱溫度為1300度，所 以始鍛溫度定為1200度；終鍛溫度定為800度。 以煤氣和天然氣為燃料在加熱爐內(nèi)加熱，燒損率查表得 為了避免直接裝入高溫爐的坯料因加熱速度過快而引起斷裂，坯料應(yīng)由煉 鋼車間送來的熱鋼錠直接加熱，所以大型鋼坯所以裝爐爐溫定為650 為了提高加熱速度，減少加熱時(shí)間，防止過熱過燒等現(xiàn)象產(chǎn)生，常常采用 提高溫度頭的方法。溫

4、度頭是指設(shè)定的爐溫高出始鍛溫度之?dāng)?shù)值。 保溫的目的是減小坯料斷面溫差，防止因溫度應(yīng)力而引起破壞。 加熱速度:提高加熱速度可以縮短，加熱時(shí)間從而提高生產(chǎn)率。但加熱速度 過快容易使坯料產(chǎn)生各種質(zhì)量缺陷，所以應(yīng)在滿足坯料質(zhì)量的情況下盡量 提高加熱速度，減少加熱時(shí)間。 =2.5% 燒損 為了防止大鍛件溫差過大所以選擇五鍛式加熱方法，其加熱圖形如下： 鍛造工藝: 下料下料滾圓滾圓鐓粗鐓粗拔長拔長鐓粗鐓粗沖子沖孔沖子沖孔擴(kuò)孔擴(kuò)孔芯軸拔長芯軸拔長平整端面平整端面 成形設(shè)備選擇：成形設(shè)備選擇： 鍛件成形時(shí)變形力p=pf 圓截面鐓粗時(shí)hd=0.5 無潤滑，故=0.5 查取 = 89mpa 可得變形力 p=89【

5、1+（0.53110）（33420）】 =10249kn 鍛錘打擊力過小且不確定性太大故選擇水壓機(jī)進(jìn)行加壓處理 鋼錠尺寸過大宜選用空心沖子沖孔 工具設(shè)備：水壓機(jī)，空心沖子，沖墊，型砧，心軸等。 p=1+ d 3h 鍛造比： 鍛造比：由鍛件直徑高度和鍛造比根據(jù)公式 k=k1+k2=（d1d2）+（d3d4）=l2l1+l4l3 其中l(wèi)4=3420mm d4=3110mm d=1650mm 又因?yàn)殓叴植恍∮?.2，拔長不小于2.3 此處分別取二者為2.3和2.4 所以鍛造比為4.7 求得d3=4818mm；l3=1425mm 火次及原因： 本鍛件共有三個(gè)火次： 一、坯料加熱 二、一次鐓粗拔長后工件

6、回爐加熱 三、沖孔后擴(kuò)孔需要加熱 第一次：將工件加熱到始鍛溫度，為一次鐓粗拔長做準(zhǔn)備 第二次：將低溫的工件再次加熱，為二次鐓粗拔長做準(zhǔn)備 第三次：為防止坯料爆裂，每次擴(kuò)孔量不宜過大，取a=25mm。 沖孔后擴(kuò)孔一至二次，故需再加熱一次 為保證沖孔時(shí)鋼錠沒有過大的變形需保證 d3d=35 可得沖孔的直徑d=1550mm 自由鍛工序及每步工序壓下量： 工件第一次加熱燒損（燒損率=2.5%）后 鋼錠的體積v=0.97d hs4=24.8m 將工件進(jìn)行簡單的自由鍛變?yōu)橥雀叨鹊膱A柱體，塑性變形形體不變。 鐓粗時(shí)鐓粗比在23之間即 hsl1=23 （d1d2）= l2l1 = 2.3 hs =3514m

7、m 取l1=1560mm 則l2=3600mm d1=4427mm d2=2920mm 第一次鐓粗時(shí)的下壓量 為 hsl1=1950mm 第二次鐓粗時(shí)的下壓量 為l2l3=2140mm 第一次拔長時(shí)的下壓量 為d1d2 =1507mm 第二次拔長時(shí)的下壓量 為d3d4 =1708mm 熱處理與冷卻工藝： 通常大型鍛件的熱處理和冷卻是結(jié)合在一起進(jìn)行的。 由于大型鍛件的斷面尺寸大且生產(chǎn)過程復(fù)雜，大型鍛件熱處理應(yīng)考慮 以下特點(diǎn)：1）鍛件的組織與性能很不均勻；2）鍛件晶粒度粗大不 均;3）鍛件內(nèi)部存在較大應(yīng)力；4）一些鍛件容易產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷。 因此大型鍛件熱處理除了消除應(yīng)力，降低硬度以外，主要目的首先是

8、 預(yù)防鍛件出現(xiàn)白點(diǎn)，其次是提高化學(xué)成分的均勻性，調(diào)整細(xì)化鍛件的 組織。目前一致的看法是認(rèn)為：白點(diǎn)是由鋼中的氫和內(nèi)應(yīng)力共同作用 的結(jié)果。防止白點(diǎn)最常用的方法是在剛冷卻至650至540度時(shí)利用氫氣 擴(kuò)散速度快保溫停留。為了使鋼鍛件有較好的力學(xué)性能和切削加工性 能，并防止白點(diǎn)產(chǎn)生，采用退火的熱處理方法。 熱處理目的： 一、消除鍛造應(yīng)力，降低鍛件的表面硬度，提高其切削加工性能。 二、對于不再進(jìn)行最終熱處理（或產(chǎn)品熱處理）的工件，通過鍛后熱 處理還應(yīng)使鍛件達(dá)到產(chǎn)品技術(shù)條件所要求的各種性能指標(biāo)。 三、調(diào)整與改善大型鍛件在鍛造過程中所形成的過熱與粗大組織，降 低大型鍛件內(nèi)部化學(xué)成分與金相組織的不均勻，細(xì)化鋼

9、的奧氏體晶粒； 提高鍛件的超聲波探傷，消除草狀波，使得鍛件中的各種內(nèi)部缺陷都 能夠較清晰地顯示出來，以杜絕不合格鍛件向下道工序的轉(zhuǎn)移。 四、對各類重要大型鍛件來說，在制訂鍛后熱處理工藝時(shí)，必須首先 考慮的是防止和消除白點(diǎn)問題。為此，必須知道制作此鍛件的大型鋼 錠的冒口端取樣定氫結(jié)果，用以作為鋼中平均含量的數(shù)據(jù)，然后通過 大鍛件的擴(kuò)氫計(jì)算確定為保證鍛件中不出現(xiàn)白點(diǎn)缺陷所必須的去氫退 火時(shí)間，并在鍛后熱處理工藝中給予安排。這是在制訂大型鍛件鍛后 熱處理工藝時(shí)最為重要和必須首先解決的問題，必須做到。 冷卻方法： 一、水冷：由于水的冷卻能力很強(qiáng)，所以鍛件的表面和中心的冷卻速 度差別很大，使鍛件截面上產(chǎn)

10、生較大的溫度。 二、油冷：廣泛采用的一種方式，油的冷卻能力比水小。 空冷：空冷雖然較為安全，但為達(dá)到所要求的力學(xué)性能，往往需要提 高鋼的淬透性，就必須采用加有更多合金元素的合金鋼，就使成本大 為提高。 三、間隙冷卻：水冷，油冷，空冷的冷卻能力都局限在一定的范圍之 內(nèi)，因而不能完全滿足各種直徑和不同鋼種大鍛件的冷卻要求，而將 幾種冷卻方法結(jié)合起來，是解決這一問題的有效方法。 1）水油間隙冷卻：操作復(fù)雜，不易控制。 2）水油間隙冷卻：這種冷卻方式廣泛地應(yīng)用于中碳鋼及中碳合金 鋼制造的較小鍛件。 3）油空間隙冷卻：對于一些重要的合金鋼大型鍛件可采用。第一 次油冷時(shí)間必須保證鍛件從油中提出時(shí)不致引起油

11、趙火，而心部冷卻 到貝氏體形成溫度區(qū)間以下，冷卻時(shí)間不宜過長。 四、噴霧冷卻：噴霧冷卻就是利用壓縮空氣吹到與其成一定角度的水 柱上，使水的方向改變并使之成霧狀，然后利用霧化了的水和風(fēng)對緩 慢轉(zhuǎn)動(dòng)的軸類零件進(jìn)行冷卻，水壓和風(fēng)壓可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整，有 些工廠還在噴霧裝置上設(shè)置噴水冷卻裝置，這樣使冷卻速度可以在水 冷到自然空冷的寬廣的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整 熱處理與冷卻工藝的選擇： 大型鍛件防止白點(diǎn)的鍛后冷卻和熱處理工藝有：等溫冷卻、起伏等溫 冷卻和起伏等溫退火。 其中，等溫冷卻適用于白點(diǎn)敏感性低的碳鋼及低合金鋼鍛件; 起伏等溫冷卻適用于白點(diǎn)敏感性較高的小截面合金鋼鍛件； 起伏等溫退火適用于白點(diǎn)敏感性較高的大截面合金鋼鍛件。 查資料得知：一般鋼中cr、ni、mo等元素增加鋼的白點(diǎn)敏感度，并且 本鍛件屬于大截面合金鋼鍛件。所以本工件宜選用第三種熱處理冷卻 工藝。 補(bǔ)充鍛件鍛造時(shí)相關(guān)工藝問題： 1）鋼錠的加熱時(shí)間 冷鋼錠在室式爐中加熱到1200度所需的加熱時(shí)間可按下式確定： 式中 d鋼料的直徑和厚度（m） k裝爐方式系數(shù)（參考圖219） a與鋼化學(xué)成分有關(guān)的系數(shù)，碳鋼a=10；高碳鋼和高合金鋼a=20。 該公式的加熱時(shí)間還可分為0850度與8501200度兩個(gè)階段計(jì)算。第一階 段系數(shù)k1,碳鋼k1=5；合金鋼k1=13.3；第二階段系數(shù)k2，碳鋼k2=5；合金鋼 k2=6.7。 =a