锻造知识

一、锻造过程质量控制

1,锻造

◆什么叫做锻造：

□在加压设备及工（模具）的作用下，使坯料产生局

部或全部的塑性变形，以获得一定的几何形状，形

状和质量的锻件的加工方法称为锻造.

◆锻造的分类：

□自由锻造

只用简单的通用性工具，或在锻造设备上、下砧间直

接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻

件.

模锻

利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法.

□自由锻造的方法

镦粗：使毛坯高度减小，横断面积增大的锻造工序.

局部镦粗：在坯料上某一部分进行的镦粗.

镦粗的过程控制:

1.为了防止镦粗时产生纵向弯曲,圆柱体坯料的高度与直径之比不应超过

2.5-3,且镦粗前坯料端面应平整,并与轴心线垂直. 镦粗时要把坯料围绕着轴心线不断转动坯料发生弯曲时必须立即矫正。

芯棒拔长：

它是在空心毛坯中加芯棒进行拔长以减小空心处径（壁厚）而增加其长度的锻造工序，用于锻造长筒类锻件.

芯棒拔长的过程控制:

1.芯棒拔长都应以六角形为主要变形阶段

即圆→六角→圆,芯棒拔长应尽可能在V

型下砧或110°下槽中进行.

2.翻转角度要准确,打击量在均匀,发现有壁

厚不均匀及两端面过度歪斜现象,应及时

把芯棒抽出,用矫正镦粗法矫正毛坯.

3.芯棒加工应有1/100～2/100日锥度.

拔长：使毛坯横断面积减小，长度增加的

锻造工序.

拔长锻造工艺参数的选择就是要在保证质量的前提下提高效率

1. 每次锤击的压下量应小于坯料塑性所允许的数值，并避免产生折叠，因此每次压缩后的锻件宽度与高度之比应小于2~

2.5，b/h＜2~2.5，否则翻转90°再锻造时容易产生弯曲和折叠。

2.每次送进量与单次压下量之比应大于1~1.5，即L/△h/2＞1~1.5生产中一般采用L=(0.6~0.8)

h (h为坯料高度)。如图

3. 为保证得到平滑的表面质量，每次送进量应小于（0.75~0.8）B(B为砧宽)要避免在锻件的同一变形位置反复锤击。

4.方形坯料的对角线倒棱形锤击时,应打击得轻一些可加大送进量（和砧宽相等）减小

压下量。避免中心部位产生裂纹。

5.防止端部产生内凹和夹层，拔长坯料端部时，坯料端部应留出足够的长度或锻成圆

鼓形。如图

园形断面方形断面当B/H >1.5时，

A > 0.4B

当B/H﹤1.5时，A > 0.5B

A>0．3D

6.为了提高生产率和保证锻件质量，拨长过程应以方形断面为主，如果坯料原始截面

为圆形，最终断面也是圆形，应按圆形→方形→八角形→圆形的顺序进行拨长，并以方形拨长为主要变形阶段。也可采用型砧拨长，生产效率更高.

7.上下砧的边缘应作出适当圆角，防止表面夹层.

8. 对长坯料应从中间向面端拨长，可将疏松和偏折区挤到顶部去。短坯料可从一端开始拨长，向前推进.

9.为保证锻件质量,避免出现折纹,每次送进后的打击压下量不能太大,应使单边压下量△H/2小于送进量L即2L/△H＞1

如图》》

冲孔：在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工

序。

冲孔要求:

1.实心冲子冲孔，冲孔坯料尺寸应符合以下条件，以避免冲孔发生“走样”、裂纹和孔冲偏等质量问题。如图所示：

✶当Do／d1≥5时,可取Ho=H

✶当Do／d1＜5时,应取Ho=（1.1-1.2）H

2.冲孔前坯料必须镦粗，使端面平整、高度减小直径增大.

3.冲子必须放正，打击方向应和冲头端面垂直.

4.在冲子的冲孔内应撒上煤末或木炭粉，以便取出冲头.

5.在冲孔过程中要不断地移动冲头并且让坯料绕轴心线传动，以避免孔位置偏斜

6.冲头要经常在水中冷却.

扩孔：减小空心毛坯壁厚而增加其内、外径

的锻造工序。

冲头扩孔：是利用冲头锥面引起的径向分力

而进行扩孔的一种方法。

✶冲头扩孔应注意以下几方面

1.冲头扩孔时，由于坯料切向受拉应力，容

易胀裂，每次扩孔量不宜太大。

如图：

2.冲孔扩孔时坯料的高度尺寸：H1=1.05H (H1为扩孔前坯料H为扩孔后高度).

3.为防止内孔胀裂，每次扩孔量不宜太大每次冲孔后允许扩孔1~2次一般取20~40mm 当需要多次扩孔时应中间加热，每次加热一次允许扩孔2~3次.

4.马架扩孔时，芯轴应随孔径的扩大而逐步更换，芯轴直径应尽量可能选大.

二、锻件缺陷分类

✶为了保证质量，对于金属锻件，必须进行质量检验。对检验出有缺陷的锻件，根据使用要求（检验标准）和缺陷的程度，确定其合格、报废或经过修补后使用。

✶锻件缺陷分类的方法很多，下面介绍比较实用的两种分类方法：

1，锻件缺陷表现形式分类

✶锻件的缺陷如按其表现形状来区分，可分为外部的、内部的、和性能的三种。

✶外部缺陷如几何尺寸和形状不符合要求，表面裂纹，折迭、缺肉、错差、模锻不足、表面麻坑、表面气泡和桔皮状表面。这类缺陷显露在锻件的外表面上，比较容易发现或观察到。

✶内部缺陷又可以细分为低倍缺陷和显微缺陷两类。前者如内裂、缩孔、疏松、白点、锻造流纹紊乱、偏析、粗晶、石状断口、异金属夹杂等；后者如脱碳、增碳、带状组织、铸造组织残留和碳化物偏析不符合要求等，内部缺陷存在于锻件的内部，原因复杂，不易辨认，常常给生产造成较大的困难。

✶反映在性能方面的缺陷，如温室强度、塑性、韧性或疲劳性能等不符合；或者高温瞬时强度，持久强度、持久塑性、蠕变强度不符合要求等。性能方面的缺陷，只有在进行了性能试验之后，才能确切知道。

✶值得注意的是，外部、内部和性能方面的缺陷这三者之间，常常有不可分割的联系。

例如，过热和过烧表现于外部为裂纹的形式；表现于内部则为晶粒粗大或脱碳，表现的性能方面则为塑性和韧性和降低。因此，为了准确确定锻件缺陷的原因，除了必须辨明它们的形态和特征之外，还应注意拭出它们之间的内在联系。

按生产缺陷的工序或过程分类

✶锻件缺陷按其产生于那个过程来区分，可分为：原材料生产过程产生的缺陷、锻造过程产生的缺陷和热处理过程产生的缺陷。按照锻造过程中各工序的顺序，还可将锻造过程中产生的缺陷，细分为以下几类：由下料产生的缺陷；由加热产生的缺陷；

由锻造产生的缺陷；由冷却产生的缺陷和由清理产生缺陷等。不同的工序可以产生形式的缺陷，但是，同一种形式的缺陷也可以来自不同的工序。由于产生锻件缺陷的原因往往与原材料生产过程和锻造热处理过程有关。

三、引发锻件缺陷的主要原因造

一、原材料的主要缺陷及其引起的锻件缺陷

锻造用的原材料为铸锭、轧材、挤材及锻坯。而轧材、挤材及锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工成的半成品。一般情况下，铸锭的内部缺陷或表面缺陷的出现有时是不可避免的。例如，内部的成分与组织偏析等。原材料存在的各种缺陷，不仅会影响锻件的成形，而且将影响锻件的最终质量。

由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷通常有

1.表面裂纹

表面裂纹多发生在轧制棒材和锻制棒材上，一般呈直线形状，和轧制或锻造的主变形方向一致。造成这种缺陷的原因很多，例如钢锭内的皮下气泡在轧制时一面沿变形方向伸长，一面暴露到表面上和向内部深处发展。又如在轧制时，坯料的表面如被划伤，冷却时将造成应力集中，从而可能沿划痕开裂等等。这种裂纹若在锻造前不去掉，锻造时便可能扩展引起锻件裂纹。

2.折叠

折叠形成的原因是当金属坯料在轧制过程中，由于轧辊上的型槽定径不正确，或因型槽磨损面产生的毛刺在轧制时被卷入，形成和材料表面成一定倾角的折缝。对钢材，折缝内有氧化铁夹杂，四周有脱碳。折叠若在锻造前不去掉，可能引起锻件折叠或开裂。

3.结疤

结疤是在轧材表面局部区域的一层可剥落的薄膜。

结疤的形成是由于浇铸时钢液飞溅而凝结在钢锭表面，轧制时被压成薄膜，贴附在轧材的表面，即为结疤。锻后锻件经酸洗清理，薄膜将会剥落而成为锻件表面缺陷。

4.层状断口

层状断口的特征是其断口或断面与折断了的石板、树皮很相似。

层状断口多发生在合金钢（铬镍钢、铬镍钨钢等），碳钢中也有发现。这种缺陷的产生是由于钢中存在的非金属夹杂物、枝晶偏析以及气孔疏松等缺陷，在锻、轧过程中沿轧制方向被拉长，使钢材呈片层状。如果杂质过多，锻造就有分层破裂的危险。层状断口越严重，钢的塑性、韧性越差，尤其是横向力学性能很低，所以钢材如具有明显的层片状缺陷是不合格的。

5.亮线（亮区）

亮线是在纵向断口上呈现结晶发亮的有反射能力的细条线，多数贯穿整个断口，大多数产生