大型缸体锻件锻造工艺ppt.ppt

大型缸体锻件锻造工艺 小组成员 段凯旋090101020053刘亚南090101020054韩宝峰090101020049 成品件尺寸图 目录 一 钢锭选型 冶炼方法 锭型 钢锭规格尺寸的选择二 加热规范 锻造温度范围 加热曲线及说明三 锻造工艺 选用工具及设备 自由锻工序及每步工序压下量 斜比 火次等工艺参数 及锻件图四 热处理工艺 选择适当热处理工艺 给定相应参数五 冷却规范 给出冷却方法并说明原因六 锻件锻造时相关工艺问题 锭型的选择及尺寸 各尺寸如下 锭型 圆柱形 下料方式 因为是以铸锭为原材料 其内部组织 成分不均匀 通常要用自由锻方法进行开坯 然后以剁割法将锭料两端切除 材料利用率的确定 钢锭材料20mnnimo为合金钢 故采用室式煤气炉加热刚 烧损率 取 钢锭的密度钢锭质量各尺寸如下 钢锭总质量260吨 冒口质量65 415吨 定身质量194 743吨 底部质量6 842吨 径向尺寸 h1 1468mmh2 250mmh3 409mmhs 3514mmh0 5721mn轴向尺寸 dt 3102mmdb 2787mmd1 2760mmd2 2978mmd3 2324mmd4 930mmd5 910mmdb 580mm 二 加热规范 20mnnimo为合金结构钢 查课本中2 5可知 钢的过热温度为1300度 所以始锻温度定为1200度 终锻温度定为800度 以煤气和天然气为燃料在加热炉内加热 烧损率查表得为了避免直接装入高温炉的坯料因加热速度过快而引起断裂 坯料应由炼钢车间送来的热钢锭直接加热 所以大型钢坯所以装炉炉温定为650 为了提高加热速度 减少加热时间 防止过热过烧等现象产生 常常采用提高温度头的方法 温度头是指设定的炉温高出始锻温度之数值 保温的目的是减小坯料断面温差 防止因温度应力而引起破坏 加热速度 提高加热速度可以缩短 加热时间从而提高生产率 但加热速度过快容易使坯料产生各种质量缺陷 所以应在满足坯料质量的情况下尽量提高加热速度 减少加热时间 为了防止大锻件温差过大所以选择五锻式加热方法 其加热图形如下 锻造工艺 下料 滚圆 镦粗 拔长 镦粗 冲子冲孔 扩孔 芯轴拔长 平整端面 成形设备选择 锻件成形时变形力p p f圆截面镦粗时h d 0 5无润滑 故 0 5查取 89mpa可得变形力p 89 1 0 5 3110 3 3420 10249kn锻锤打击力过小且不确定性太大故选择水压机进行加压处理钢锭尺寸过大宜选用空心冲子冲孔工具设备 水压机 空心冲子 冲垫 型砧 心轴等 锻造比 锻造比 由锻件直径高度和锻造比根据公式k k1 k2 d1 d2 d3 d4 l2 l1 l4 l3其中l4 3420mmd4 3110mmd 1650mm又因为镦粗不小于2 2 拔长不小于2 3此处分别取二者为2 3和2 4所以锻造比为4 7求得d3 4818mm l3 1425mm 火次及原因 本锻件共有三个火次 一 坯料加热二 一次镦粗拔长后工件回炉加热三 冲孔后扩孔需要加热第一次 将工件加热到始锻温度 为一次镦粗拔长做准备第二次 将低温的工件再次加热 为二次镦粗拔长做准备第三次 为防止坯料爆裂 每次扩孔量不宜过大 取a 25mm 冲孔后扩孔一至二次 故需再加热一次为保证冲孔时钢锭没有过大的变形需保证d3 d 3 5可得冲孔的直径d 1550mm 自由锻工序及每步工序压下量 工件第一次加热烧损 烧损率 2 5 后钢锭的体积v 0 97 d hs 4 24 8m 将工件进行简单的自由锻变为同等高度的圆柱体 塑性变形形体不变 镦粗时镦粗比在2 3之间即hs l1 2 3 d1 d2 l2 l1 2 3hs 3514mm取l1 1560mm则l2 3600mmd1 4427mmd2 2920mm第一次镦粗时的下压量为hs l1 1950mm第二次镦粗时的下压量为l2 l3 2140mm第一次拔长时的下压量为d1 d2 1507mm第二次拔长时的下压量为d3 d4 1708mm 热处理与冷却工艺 通常大型锻件的热处理和冷却是结合在一起进行的 由于大型锻件的断面尺寸大且生产过程复杂 大型锻件热处理应考虑以下特点 1 锻件的组织与性能很不均匀 2 锻件晶粒度粗大不均 3 锻件内部存在较大应力 4 一些锻件容易产生白点缺陷 因此大型锻件热处理除了消除应力 降低硬度以外 主要目的首先是预防锻件出现白点 其次是提高化学成分的均匀性 调整细化锻件的组织 目前一致的看法是认为 白点是由钢中的氢和内应力共同作用的结果 防止白点最常用的方法是在刚冷却至650至540度时利用氢气扩散速度快保温停留 为了使钢锻件有较好的力学性能和切削加工性能 并防止白点产生 采用退火的热处理方法 热处理目的 一 消除锻造应力 降低锻件的表面硬度 提高其切削加工性能 二 对于不再进行最终热处理 或产品热处理 的工件 通过锻后热处理还应使锻件达到产品技术条件所要求的各种性能指标 三 调整与改善大型锻件在锻造过程中所形成的过热与粗大组织 降低大型锻件内部化学成分与金相组织的不均匀 细化钢的奥氏体晶粒 提高锻件的超声波探伤 消除草状波 使得锻件中的各种内部缺陷都能够较清晰地显示出来 以杜绝不合格锻件向下道工序的转移 四 对各类重要大型锻件来说 在制订锻后热处理工艺时 必须首先考虑的是防止和消除白点问题 为此 必须知道制作此锻件的大型钢锭的冒口端取样定氢结果 用以作为钢中平均含量的数据 然后通过大锻件的扩氢计算确定为保证锻件中不出现白点缺陷所必须的去氢退火时间 并在锻后热处理工艺中给予安排 这是在制订大型锻件锻后热处理工艺时最为重要和必须首先解决的问题 必须做到 冷却方法 一 水冷 由于水的冷却能力很强 所以锻件的表面和中心的冷却速度差别很大 使锻件截面上产生较大的温度 二 油冷 广泛采用的一种方式 油的冷却能力比水小 空冷 空冷虽然较为安全 但为达到所要求的力学性能 往往需要提高钢的淬透性 就必须采用加有更多合金元素的合金钢 就使成本大为提高 三 间隙冷却 水冷 油冷 空冷的冷却能力都局限在一定的范围之内 因而不能完全满足各种直径和不同钢种大锻件的冷却要求 而将几种冷却方法结合起来 是解决这一问题的有效方法 1 水 油间隙冷却 操作复杂 不易控制 2 水 油间隙冷却 这种冷却方式广泛地应用于中碳钢及中碳合金钢制造的较小锻件 3 油 空间隙冷却 对于一些重要的合金钢大型锻件可采用 第一次油冷时间必须保证锻件从油中提出时不致引起油赵火 而心部冷却到贝氏体形成温度区间以下 冷却时间不宜过长 四 喷雾冷却 喷雾冷却就是利用压缩空气吹到与其成一定角度的水柱上 使水的方向改变并使之成雾状 然后利用雾化了的水和风对缓慢转动的轴类零件进行冷却 水压和风压可以根据要求进行调整 有些工厂还在喷雾装置上设置喷水冷却装置 这样使冷却速度可以在水冷到自然空冷的宽广的范围内进行调整 热处理与冷却工艺的选择 大型锻件防止白点的锻后冷却和热处理工艺有 等温冷却 起伏等温冷却和起伏等温退火 其中 等温冷却适用于白点敏感性低的碳钢及低合金钢锻件 起伏等温冷却适用于白点敏感性较高的小截面合金钢锻件 起伏等温退火适用于白点敏感性较高的大截面合金钢锻件 查资料得知 一般钢中cr ni mo等元素增加钢的白点敏感度 并且本锻件属于大截面合金钢锻件 所以本工件宜选用第三种热处理冷却工艺 补充锻件锻造时相关工艺问题 1 钢锭的加热时间冷钢锭在室式炉中加热到1200度所需的加热时间可按下式确定 式中d 钢料的直径和厚度 m k 装炉方式系数 参考图2 19 a 与钢化学成分有关的系数 碳钢a 10 高碳钢和高合金钢a 20 该公式的加热时间还可分为0 850度与850 1200度两个阶段计算 第一阶段系数k1 碳钢k1 5 合金钢k1 13 3 第二阶段系数k2 碳钢k2 5 合金钢k2 6 7