閥門鍛造基礎(chǔ)知識(shí)大

鑄造和鍛造是兩個(gè)不同的加工工藝。

鑄造是把沒(méi)有形狀的金屬液變成有形狀的固體。鑄造閥門就是澆鑄所成的

閥門。

鍛造主要是在高溫下用擠壓的方法成型。可以細(xì)化制件中的晶粒。鍛造閥

門就是鍛打出來(lái)的。

鍛造的種類

（-）根據(jù)變形溫度分類

當(dāng)溫度超過(guò)300-400℃（鋼的藍(lán)脆區(qū)），達(dá)到700-80CH：時(shí)，變形阻力將

急劇減小，變形能也得到很大改善。根據(jù)在不同的溫度區(qū)域進(jìn)行的鍛造，

針對(duì)鍛件質(zhì)量和鍛造工藝要求的不同，可分為冷鍛、溫鍛、熱鍛三個(gè)成型

溫度區(qū)域。鋼的開始再結(jié)晶溫度約為727P,但普遍采用80CTC作為劃分

線，高于800T的是熱鍛；在300~80CTC之間稱為溫鍛或半熱鍛。不加熱

在室溫下的鍛造叫冷鍛。

在低溫鍛造時(shí)，鍛件的尺寸變化很小。在70CTC以下鍛造，氧化皮形成少，

而且表面無(wú)脫碳現(xiàn)象。因此，只要變形能在成形能范圍內(nèi)，冷鍛容易得到

很好的尺寸精度和表面光潔度。只要控制好溫度和潤(rùn)滑冷卻，700。（2以下的

溫鍛也可以獲得很好的精度。熱鍛時(shí)，由于變形能和變形阻力都很小，可

以鍛造形狀復(fù)雜的大鍛件。要得到高尺寸精度的鍛件，可在900-100CH：溫

度域內(nèi)用熱鍛加工。另外，要注意改善熱鍛的工作環(huán)境。鍛模壽命（熱鍛

2-5干個(gè)，溫鍛1-2萬(wàn)個(gè)，冷鍛2-5萬(wàn)個(gè)）與其它溫度域的鍛造相比是較

短的，但它的自由度大，成本低。

坯料在冷鍛時(shí)要產(chǎn)生變形和加工硬化，使鍛模承受高的荷載，因此，需要

使用高強(qiáng)度的鍛模和采用防止磨損和粘結(jié)的硬質(zhì)潤(rùn)滑膜處理方法。另外，

為防止坯料裂紋，需要時(shí)進(jìn)行中間退火以保證需要的變形能力。為保持良

好的潤(rùn)滑狀態(tài)，可對(duì)坯料進(jìn)行磷化處理。在用棒料和盤條進(jìn)行連續(xù)加工時(shí)，

目前對(duì)斷面還不能作潤(rùn)滑處理，正在研究使用磷化潤(rùn)滑方法的可能。

（二）根據(jù)還料的移動(dòng)方式分類

根據(jù)坯料的移動(dòng)方式，鍛造可分為自由鍛、微粗、擠壓、模鍛、閉式模鍛、

閉式鍛鍛。

1、自由鍛

定義：利用沖擊力或壓力使金屬在上下砧面間各個(gè)方向自由變形，不受任

何限制而獲得所需形狀及尺寸和一定機(jī)械性能的鍛件的一種加工方法，簡(jiǎn)

稱自由鍛。

特點(diǎn)：自由鍛造所用工具和設(shè)備簡(jiǎn)單，通用性好，成本低。同鑄造毛坯相

比，自由鍛消除了縮孔、縮松、氣孔等缺陷，使毛坯具有更高的力學(xué)性能。

鍛件形狀簡(jiǎn)單，操作靈活。因此，它在重型機(jī)器及重要零件的制造上有特

別重要的意義。

分類：主要有手工鍛造和機(jī)械鍛造兩種。手工自由鍛生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)

度大，僅用于修配或簡(jiǎn)單、小型、小批鍛件的生產(chǎn)。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)器自由鍛已成為鍛造生產(chǎn)的主要方法，在重型機(jī)械

制造中，它具有特別重要的作用。而產(chǎn)生的鍛件形狀和尺寸主要由操作工

的技術(shù)水平?jīng)Q定。

主要設(shè)備：自由鍛造的設(shè)備分為鍛錘和液壓機(jī)兩大類。生產(chǎn)中使用的鍛錘

有空氣錘和蒸汽-空氣錘，有些廠還使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少的彈簧錘、夾板

錘、杠桿錘和鋼絲錘等。液壓機(jī)是以液體產(chǎn)生的靜壓力使坯料變形的，是

生產(chǎn)大型鍛件的唯一方式。

基本工序：自由鍛造的基本工序包括徽粗、拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)

移、切割及鍛接等。

2、模鍛

定義：模鍛是指在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造

方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)

率高。

特點(diǎn)：在模鍛錘或壓力機(jī)上用鍛模將金屬坯料鍛壓加工成形的工藝。模鍛

工藝生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，尺寸精確，加工余量小，并可鍛制形狀復(fù)

雜的鍛件；適用于批量生產(chǎn)。但模具成本高，需有專用的模鍛設(shè)備，不適

合于單件或小批量生產(chǎn)。

分類：根據(jù)設(shè)備不同，模鍛分為錘上模鍛，曲柄壓力機(jī)模鍛，平鍛機(jī)模鍛，

摩擦壓力機(jī)模鍛等。

制備：模鍛用的鍛模，由上下兩個(gè)模塊組成，模膛4是鍛模的工作部分，上

下模各一半。用燕尾和楔1、2固定在錘砧和工作臺(tái)上；并以鎖扣3或?qū)е?/p>

導(dǎo)向,防止上下模塊錯(cuò)位。金屬坯料按模膛的形狀變形。

工序、工藝過(guò)程：模鍛的工序?yàn)橹婆鳌㈩A(yù)鍛和終鍛。終鍛模的模膛是按鍛

件的尺寸、形狀，并加上余量和偏差確定的。

（三）根據(jù)鍛模的運(yùn)動(dòng)方式分類

根據(jù)鍛模的運(yùn)動(dòng)方式，鍛造又可分為擺輾、擺旋鍛、輕鍛、楔橫軋、輾環(huán)

和斜軋等方式。擺輾、擺旋鍛和輾環(huán)也可用精鍛加工。為了提高材料的利

用率，餛鍛和橫軋可用作細(xì)長(zhǎng)材料的前道工序加工。與自由鍛一樣的旋轉(zhuǎn)

鍛造也是局部成形的，它的優(yōu)點(diǎn)是與鍛件尺寸相比，鍛造力較小情況下也

可實(shí)現(xiàn)形成。包括自由鍛在內(nèi)的這種鍛造方式，加工時(shí)材料從模具面附近

向自由表面擴(kuò)展，因此，很難保證精度，所以，將鍛模的運(yùn)動(dòng)方向和旋鍛

工序用計(jì)算機(jī)控制，就可用較低的鍛造力獲得形狀復(fù)雜、精度高的產(chǎn)品，例

如生產(chǎn)品種多、尺寸大的汽輪機(jī)葉片等鍛件。

鍛造設(shè)備的模具運(yùn)動(dòng)與自由度是不一致的，根據(jù)下死點(diǎn)變形限制特點(diǎn)，鍛

造設(shè)備可分為下述四種形式：

(1)限制鍛造力形式：油壓直接驅(qū)動(dòng)滑塊的油壓機(jī)；

(2)準(zhǔn)沖程限制方式：油壓驅(qū)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的油壓機(jī)；

(3)沖程限制方式：曲柄、連桿和楔機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑塊的機(jī)械式壓力機(jī)；

(4)能量限制方式：利用螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋和磨擦壓力機(jī)。

為了獲得高的精度應(yīng)注意防止下死點(diǎn)處過(guò)載，控制速度和模具位置。因?yàn)?/p>

這些都會(huì)對(duì)鍛件公差、形狀精度和鍛模壽命有影響。另外，為了保持精度，

還應(yīng)注意調(diào)整滑塊導(dǎo)軌間隙、保證剛度，調(diào)整下死點(diǎn)和利用補(bǔ)助傳動(dòng)裝置

等措施。

此外，根據(jù)滑塊運(yùn)動(dòng)方式還有滑塊垂直和水平運(yùn)動(dòng)(用于細(xì)長(zhǎng)件的鍛造、

潤(rùn)滑冷卻和高速生產(chǎn)的零件鍛造)方式之分，利用補(bǔ)償裝置可以增加其它

方向的運(yùn)動(dòng)。上述方式不同，所需的鍛造力、工序、材料的利用率、產(chǎn)量、

尺寸公差和潤(rùn)滑冷卻方式都不一樣，這些因素也是影響自動(dòng)化水平的因素。

鍛造的重要性

鍛造生產(chǎn)是機(jī)械制造工業(yè)中提供機(jī)械零件毛坯的主要加工方法之一。通過(guò)

鍛造，不僅可以得到機(jī)械零件的形狀，而且能改善金屬內(nèi)部組織，提高金

屬的機(jī)械性能和物理性能。一般對(duì)受力大、要求高的重要機(jī)械零件，大多

采用鍛造生產(chǎn)方法制造。如汽輪發(fā)電機(jī)軸、轉(zhuǎn)子、葉輪、葉片、護(hù)環(huán)、大

型水壓機(jī)立柱、高壓缸、軋鋼機(jī)軋餛、內(nèi)燃機(jī)曲軸、連桿、齒輪、軸承、

以及國(guó)防工業(yè)方面的火炮等重要零件，均采用鍛造生產(chǎn)。

因此，鍛造生產(chǎn)廣泛的應(yīng)用于冶金、礦山、汽車、拖拉機(jī)、收獲機(jī)械、石

油、化工、航空、航天、兵器等工業(yè)部門，就是在日常生活中，鍛造生產(chǎn)

亦具有重要位置。從某種意義上說(shuō)，鍛件的年產(chǎn)量，模鍛件在鍛件總產(chǎn)量

中所占的比例，以及鍛造設(shè)備大小和擁有量等指標(biāo)，在一定程度上反映了

一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平。

鍛造用材

鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及

其合金。材料的原始狀態(tài)有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態(tài)金屬。金屬在變

形前的橫斷面積與變形后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、

合理的加熱溫度及保溫時(shí)間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量

及變形速度對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本有很大關(guān)系。

一般的中小型鍛件都用圓形或方形棒料作為坯料。棒料的晶粒組織和機(jī)械

性能均勻、良好，形狀和尺寸準(zhǔn)確，表面質(zhì)量好，便于組織批量生產(chǎn)。只

要合理控制加熱溫度和變形條件，不需要大的鍛造變形就能鍛出性能優(yōu)良

的鍛件。鑄錠僅用于大型鍛件。鑄錠是鑄態(tài)組織，有較大的柱狀晶和疏松

的中心。因此必須通過(guò)大的塑性變形，將柱狀晶破碎為細(xì)晶粒，將疏松壓

實(shí)，才能獲得優(yōu)良的金屬組織和機(jī)械性能。

經(jīng)壓制和燒結(jié)成的粉末冶金預(yù)制坯，在熱態(tài)下經(jīng)無(wú)飛邊模鍛可制成粉末鍛

件。鍛件粉末接近于一般模鍛件的密度，具有良好的機(jī)械性能，并且精度

高，可減少后續(xù)的切削加工。粉末鍛件內(nèi)部組織均勻，沒(méi)有偏析，可用于

制造小型齒輪等工件。但粉末的價(jià)格遠(yuǎn)高于一般棒材的價(jià)格，在生產(chǎn)中的

應(yīng)用受到一定限制。對(duì)澆注在模膛的液態(tài)金屬施加靜壓力，使其在壓力作

用下凝固、結(jié)晶、流動(dòng)、塑性變形和成形，就可獲得所需形狀和性能的模

鍛件。液態(tài)金屬模鍛是介于壓鑄和模鍛間的成形方法，特別適用于一般模

鍛難于成形的復(fù)雜薄壁件。

鍛造用料除了通常的材料，如各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、

銅、鈦等及其合金之外，鐵基高溫合金，銀基高溫合金，鉆基高溫合金的

變形合金也采用鍛造或軋制方式完成，只是這些合金由于其塑性區(qū)相對(duì)較

窄，所以鍛造難度會(huì)相對(duì)較大，不同材料的加熱溫度，開鍛溫度與終鍛溫

度都有嚴(yán)格的要求。

鍛造工藝流程

不同的鍛造方法有不同的流程，其中以熱模鍛的工藝流程最長(zhǎng)，一般順序

為：鍛坯下料；鍛坯加熱；餛鍛備坯；模鍛成形；切邊；沖孔；矯正；中

間檢驗(yàn)，檢驗(yàn)鍛件的尺寸和表面缺陷；鍛件熱處理，用以消除鍛造應(yīng)力，

改善金屬切削性能；清理，主要是去除表面氧化皮；矯正；檢查，一般鍛

件要經(jīng)過(guò)外觀和硬度檢查，重要鍛件還要經(jīng)過(guò)化學(xué)成分分析、機(jī)械性能、

殘余應(yīng)力等檢驗(yàn)和無(wú)損探傷。

鍛件特點(diǎn)

與鑄件相比，金屬經(jīng)過(guò)鍛造加工后能改善其組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。鑄造組

織經(jīng)過(guò)鍛造方法熱加工變形后由于金屬的變形和再結(jié)晶，使原來(lái)的粗大枝

晶和柱狀晶粒變?yōu)榫Я］^細(xì)、大小均勻的等軸再結(jié)晶組織，使鋼錠內(nèi)原有

的偏析、疏松、氣孔、夾渣等壓實(shí)和焊合，其組織變得更加緊密，提高了

金屬的塑性和力學(xué)性能。鑄件的力學(xué)性能低于同材質(zhì)的鍛件力學(xué)性能。此

外，鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續(xù)性，使鍛件的纖維組織與鍛件外

形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學(xué)性能與長(zhǎng)的使用

壽命采用精密模鍛、冷擠壓、溫?cái)D壓等工藝生產(chǎn)的鍛件，都是鑄件所無(wú)法

比擬的鍛件是金屬被施加壓力，通過(guò)塑性變形塑造要求的形狀或合適的壓

縮力的物件。這種力量典型的通過(guò)使用鐵錘或壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。鑄件過(guò)程建造

了精致的顆粒結(jié)構(gòu)，并改進(jìn)了金屬的物理屬性。在零部件的現(xiàn)實(shí)使用中，

一個(gè)正確的設(shè)計(jì)能使顆粒流在主壓力的方向。鑄件是用各種鑄造方法獲得

的金屬成型物件，即把冶煉好的液態(tài)金屬，用澆注、壓射、吸入或其它澆

鑄方法注入預(yù)先準(zhǔn)備好的鑄型中，冷卻后經(jīng)落砂、清理和后處理等，所得

到的具有一定形狀，尺寸和性能的物件。

鍛造過(guò)程注意事項(xiàng)

(1)鍛造加工過(guò)程包括：將材料切割成所需尺寸、加熱、鍛造、熱處理、

清理和檢驗(yàn)。在小型人工鍛造中，所有這些操作都由數(shù)名鍛工上手和下手

在狹小場(chǎng)所內(nèi)進(jìn)行。他們都暴露于相同的有害環(huán)境和職業(yè)性危害中；在大

型鍛造車間，危害隨工作崗位的不同而各異。工作條件盡管工作條件因鍛

造形式不同而各異，但具有某些共同特點(diǎn)：中等強(qiáng)度的體力勞動(dòng)，干熱的

小氣候環(huán)境，產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，空氣受煙霧污染。

(2)工人們同時(shí)暴露于高溫空氣和熱輻射下，導(dǎo)致熱量在體內(nèi)積累，熱量

加上代謝的熱量，會(huì)造成散熱失調(diào)和病理變化。8小時(shí)勞動(dòng)的排汗量將隨小

氣體環(huán)境、體力消耗以及熱適應(yīng)性程度的不同而異一般在1.5-5升之間，

或甚至更高。在較小鍛造車間或離熱源較遠(yuǎn)處，貝哈二氏熱應(yīng)激指數(shù)通常

為55?95;但在大型鍛造車間，靠近加熱爐或落錘機(jī)的工作點(diǎn)可能高達(dá)

150~190o易引起缺鹽和熱痙攣。在寒冷季節(jié)，暴露于小氣候環(huán)境的變化

中可能在一定程度上促進(jìn)其適應(yīng)性，但迅速而過(guò)于頻繁的變化，可能構(gòu)成

對(duì)健康的危害。大氣污染：作場(chǎng)所的空氣中可能含有煙塵、一氧化碳、二

氧化碳、二氧化硫，或者還含有丙烽醛，其濃度取決于加熱爐燃料的種類

和所含雜質(zhì)，以及燃燒效率、氣流和通風(fēng)狀況。噪聲和振動(dòng):型鍛錘必然會(huì)

產(chǎn)生低頻率噪聲和振動(dòng)，但也可能有一定的高頻成分，其聲壓級(jí)在95-115

分貝之間。工作人員暴露于鍛造振動(dòng)中，可能造成氣質(zhì)性和功能性失調(diào)，

會(huì)降低工作能力和影響安全。

鍛造生產(chǎn)危險(xiǎn)因素及主要原因

在鍛造生產(chǎn)中，易發(fā)生的外傷事故，按其原因可分為三種：機(jī)械傷一一工

具或工件直接造成的刮傷、碰傷；燙傷；電觸傷。

從安全技術(shù)勞動(dòng)保護(hù)的角度來(lái)看，鍛造車間的特點(diǎn)是：

(1)鍛造生產(chǎn)是在金屬灼熱的狀態(tài)下進(jìn)行的(如低碳鋼鍛造溫度范圍在

1250~750工之間)，由于有大量的手工勞動(dòng)，稍不小心就可能發(fā)生灼傷。

(2)鍛造車間里的加熱爐和灼熱的鋼錠、毛坯及鍛件不斷地發(fā)散出大量的

輻射熱(鍛件在鍛壓終了時(shí)，仍然具有相當(dāng)高的溫度)，工人經(jīng)常受到熱

輻射的侵害。

(3)鍛造車間的加熱爐在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵排入車間的空氣中，不但

影響衛(wèi)生，還降低了車間內(nèi)的能見(jiàn)度(對(duì)于燃燒固體燃料的加熱爐，情況

就更為嚴(yán)重)，因而也可能會(huì)引起工傷事故。

(4)鍛造生產(chǎn)所使用的設(shè)備如空氣錘、蒸汽錘、摩擦壓力機(jī)等，工作時(shí)發(fā)

出的都是沖擊力。設(shè)備在承受這種沖擊載荷時(shí)，本身容易突然損壞(如鍛

錘活塞桿的突然折斷)，而造成嚴(yán)重的傷害事故。

(5)壓力機(jī)(如水壓機(jī)、曲柄熱模鍛壓力機(jī)、平鍛機(jī)、精壓機(jī))剪床等,

在工作時(shí)，沖擊性雖然較小，但設(shè)備的突然損壞等情況也時(shí)有發(fā)生，操作

者往往猝不及防，也有可能導(dǎo)致工傷事故。

(6)鍛造設(shè)備在工作中的作用力是很大的，如曲柄壓力機(jī)、拉伸鍛壓機(jī)和

水壓機(jī)這類鍛壓設(shè)備，它們的工作條件雖較平穩(wěn)，但其工作部件所發(fā)生的

力量卻是很大的，如我國(guó)已制造和使用了12000t的鍛造水壓機(jī)。就是常