第一章锻造用原材料准备

利用高速旋转的砂轮片与坯料之间发生剧烈的摩擦并产生高热 使金属软化甚至局部溶化，在磨削作用下切断坯料。
下料特点：小尺寸坯料，设备简单，操作方便，下料长度精确， 却面平整，无毛刺及斜口，切割不受坯料硬度显著，但砂轮片消 耗较大。
砂轮锯结构
F
电机功率：5～10KW
锯片线切割速度50～60m/s
砂轮片厚4～6mm
三、钢锭的主要缺陷 五种
1.偏析 1）定义：钢锭各处成分和杂质分布不均匀的现象。
分为枝晶偏析和区域偏析。
2）偏析消除 区域偏析：反复镦粗－拔长。 枝晶偏析：锻造、再结晶、高温扩散、锻后热处理消除。
2.夹杂 1)定义：不溶解于金属基体的非金属化合物，称之为
夹杂。常见的夹杂物主要有硫化物、氧化物、硅酸盐等。
3.气体 钢中常见的气体主要有：氧、氢、氮等。其中氧与
氮以其化合物形式存在，钢液中气体含量较多时，会形成 气泡。
氢的危害最为严重，含量较高形成白点和氢脆缺陷。 减轻钢中气体含量措施：加强脱氧、炉外精炼、真空除气。
4.缩孔和缩松 缩孔的形成：收缩引起，得不到补缩时变产生缩孔或 缩松。 减轻的措施：设计冒口、增加变形量及其锻比。
中心等轴晶区 表面细等轴晶游离，枝晶熔断， 液面上凝壳晶体的沉积形成。
3.存在三个不 均匀性
物理性能不均匀：缩孔、气孔、裂纹 结晶组织不均匀：粗细不均 化学成分不均匀：偏析
表面清理：打磨溅疤等表面缺陷。
4.钢锭清理
碳钢 冒口占钢锭18～25％。
切除冒口和底部
底部占钢锭5～7％
合金钢 冒口占钢锭25～30％。 底部占钢锭7～10％
1－1 锻造用钢锭及型材 一、模铸钢锭的内部结构
冒口区：占钢锭重量18～25％。 1.结构组成 锭身区：有用部分。
底部区：占钢锭重量5～7％。
锻造或轧制前 要“掐头去尾”
2.组织演化 表面细等轴晶区 表面受到激冷，产生较大的过 冷，再加上模壁形核和液体金 属对流作用形成。
分为三个区 中部柱状晶区 单向导热和顺序凝固造成。
4.结疤 形成：浇注时，钢液飞溅而凝固在钢锭表面，轧制过
程被辗轧成薄膜而附在轧材表面。
5.碳化物偏析
形成：碳含量高的合金钢，由于钢中的碳化物在开坯和 轧制过程未被打碎和不均匀分布形成碳化物偏析,有些还 出现锭型偏析。
6.白点
形成：钢中氢含量较高时，在热压力加工冷却太快时容 易产生白点。
7.非金属夹杂 钢中的一些夹杂物轧制时被压碎或轧成条状，夹杂
5.溅疤 形成：浇注时钢液冲击钢锭模底部产生飞溅到模壁
上，溅珠不能和钢锭凝固成一体形成溅疤。溅疤在锻造过 程会形成夹层。
四、型材常见缺陷 轧制、挤压锻造过程产生的缺陷。分为8种。
1.划痕：轧制等加工过程表面划出的伤痕，形成划痕。 2.发裂：钢锭皮下气孔被压扁拉长破裂形成的发状裂 纹。 3.折叠：轧制表面金属被翻入内层并被拉长，形成折叠。
二、连铸钢锭
。 连铸是将成分、温度 合格的钢液通过连铸机直 接铸成钢坯的工艺。钢坯 形状主要有截面为圆形和 方形和异型截面等。
连续铸造的特点：
连铸设备工作照片
1．节省工序缩短流程； ２．提高金属收得率，模铸 钢锭－开坯切头切尾金属损 失达１０～２０％，连续铸 造损失仅１～２％； ３．降低能量消耗，热装和 直接轧制避免再加热工序； 4.生产易于实现机械化和自 动化； ５．几乎所有钢种均可连铸， 产品质量日益提高。
物破坏基体连续性，影响力学性能。
8.粗晶环 铝和镁合金的挤压棒材，在其横断面的外层环形区域，
常出现粗大晶，成为粗晶环。
1－2 下料方法
常用下料方法主要有: 剪切下料，冷折下料，切削下料，熔割下料，锤上下料等
1.剪切法
1）特点：生产率高，操作简单，切口无金属损耗，端面 局部被压扁，端面不平整，剪切面常有毛刺。
金属棒料 剪切法下料示意图
压缩区 断裂区
塑剪区 拉缩区
2）剪切方式
分为
冷剪切法 热剪切法 高碳钢和合金钢加热400～700℃。
剪切材料及其剪切状态如表1-1所示（P10）
3）剪切下料过程 分为三个阶段：
裂纹出现阶段 裂纹扩展阶段 断裂
影响剪切质量的影响
刀刃利钝程度 刀片间隙 支承情况 材料性质
断面变形
端面弯曲
端面出现锯齿状 出现裂纹
刀刃较钝，发 生大塑性变形
刀口间隙大， 刀口间隙过小， 塑性差材料容
坯料弯曲
上下裂纹不重 易产生裂纹
合。
4）改善剪切质量的措施 采用预热剪：提高塑性，减少裂纹缺陷 带支承剪切下料：避免了弯曲。 轴向加压剪切法：改善断面平整度。
动模
带支承剪切
固定模
动刀片 定刀片
轴
向
三、锯切法 利用锯进行下料的方法。 主要的方法有：圆盘锯、带锯、弓形锯。 下料特点：尺寸精确、锯割端面平整。生产效率低，锯口损耗大。 使用范围：各种钢、有色合金及其高温合金一般高温回火态下料。
圆盘锯床 锯片厚度：3～8mm，圆片圆周速度0.5～1m/s 锯割最大直径：750mm
带锯锯床
四、砂轮片切割法
轴向加力
加
弹性区
力
剪切变形区
塑变区
5）剪切力计算
P（N）K F
式中F：截面积（mm2），
τ：剪切强度（MPa），一般τ＝（0.7～0.8）σb 。 K：系数，考虑刀片磨钝和间隙的变化，一般K取1.0～1.2
二、冷折法 先开一缺口，在外力作用下折断。下料效率高，工具简单，用于
硬度较高的材料。
折断法下料示意图
砂轮下料缺点： 材料消耗大；噪音大；安 全性差。
五、气割法 利用气割器或普通焊枪，溶化局部坯料切断坯料。 特点：设备简单，可以在野外工作， 可切割各种断面，切口平整度及坯 料精度差，含碳量高坯料需要预热， 下料生产率低，劳动条件差，技术 操作要求高。
六、其它下料方法
电机械切割
电火花切割