2025年锻造工实际操作考试题及答案

2025年锻造工实际操作考试题及答案一、实操题（40分）1.请以直径φ150mm、长度500mm的45钢坯料为例，完成自由锻拔长至直径φ100mm、长度800mm的操作（要求分步描述操作流程，包含关键参数控制与质量检查要点）。操作流程及关键参数控制：（1）坯料加热：采用箱式电阻炉加热，装炉前清理表面氧化皮。45钢始锻温度1200℃±10℃，终锻温度800℃±20℃。加热时按“低温装炉-分段升温”原则，室温至600℃升温速率≤100℃/h，600℃至1200℃升温速率≤150℃/h，达到1200℃后保温1.5h（保温时间按有效厚度1.2min/mm计算，坯料有效厚度150mm，150×1.2=180min=3h？此处需修正：实际保温时间通常为每100mm厚度0.8-1.2h，φ150mm坯料半径75mm，有效厚度约150mm，故保温时间1.5-2h，取1.5h），确保心部温度均匀。（2）砧面准备：使用平砧，检查砧面是否平整，无凹坑或裂纹，表面涂抹石墨润滑剂（减少摩擦，防止粘砧）。调整砧块间距，初始压下量控制在20-30mm（首次压下量不超过坯料高度的20%，初始坯料高度为直径150mm，20%即30mm）。（3）拔长操作：①初步镦粗：为增加拔长效率，先将坯料沿长度方向镦粗至高度120mm（原长度500mm，镦粗后高度缩短，横截面积增大，便于后续拔长），镦粗时控制每道次压下量≤15mm，避免产生纵向裂纹。②送进与翻转：采用“方-圆”拔长法，先将坯料锻成正方形截面（边长约130mm），再逐步拔长。送进量l与砧宽B的比值l/B控制在0.4-0.6（平砧宽度B取200mm，送进量l=80-120mm），避免送进量过小（易产生折叠）或过大（变形不深入心部）。每道次锻打后，将坯料翻转90°，确保截面变形均匀。③减径至φ100mm：当正方形截面边长达到110mm时，改用V型砧继续拔长，减少圆形截面的椭圆度。每道次压下量逐步减小至10-15mm（终锻阶段压下量不宜过大，防止温度过低导致裂纹），最终通过精整工序将截面修正为φ100mm，长度达到800mm。（4）质量检查：①尺寸检测：使用游标卡尺测量直径（允许偏差±1mm），钢卷尺测量长度（允许偏差±2mm）。②表面质量：观察表面无折叠、裂纹、凹坑等缺陷（折叠特征为表面有闭合的线性凹痕，裂纹为开口状细纹）。③内部质量：采用超声波探伤检测心部是否有未焊合的缩孔或疏松（45钢锻后需100%探伤，标准按GB/T6402-2008《钢锻件超声检测方法》）。二、简答题（30分）1.简述模锻生产中“飞边”的作用及飞边槽设计的关键参数（8分）。飞边的作用：①容纳多余金属，防止锻件充不满；②增加金属流动阻力，迫使金属充满模膛；③起缓冲作用，减少上模对下模的冲击，延长模具寿命。飞边槽设计关键参数：①桥部高度h：通常取1-3mm（根据锻件材料和厚度调整，45钢取1.5-2mm），过小会导致阻力过大，模具易压塌；过大则飞边过厚，浪费材料。②桥部宽度b：一般为5-15mm（与锻件投影面积相关，小锻件取5-8mm，大锻件取10-15mm），宽度影响金属流动阻力，需与h配合设计。③仓部深度H：为桥部高度的3-5倍（H=3h-5h），用于储存多余金属，防止金属溢出模外。2.列举3种锻造过程中常见的温度控制失误及对应的质量问题（8分）。（1）始锻温度过高（超过固相线）：导致坯料过烧，晶粒边界氧化熔化，锻后出现沿晶断裂，无法修复。（2）终锻温度过低（低于再结晶温度）：金属塑性下降，变形抗力增大，锻件表面易产生冷裂纹（裂纹呈直线状，无氧化色），内部可能残留较大内应力。（3）加热速度过快（尤其对高合金钢）：心表温差过大，产生热应力，导致坯料内部出现横向裂纹（多发生在大截面坯料中心）。3.说明空气锤操作中“单打”“连打”“空转”三种模式的应用场景（7分）。（1）单打：锤头单次落下锻打，适用于精确控制压下量（如精整工序、小变形量调整）或模具对中时的试打。（2）连打：锤头连续快速锻打，用于需要较大变形量的工序（如拔长、镦粗的初始阶段），提高生产效率。（3）空转：锤头不落下，仅压缩空气循环，用于设备预热（开机初期）、操作间隙等待坯料加热，或检查锤杆、砧块位置时避免误动作。4.简述锻造后正火处理的目的及工艺参数（7分）。目的：①细化晶粒，改善锻件力学性能（提高强度和韧性）；②消除网状碳化物（对过共析钢）；③调整硬度，便于后续切削加工（45钢正火后硬度170-217HBW）。工艺参数：加热温度为Ac3+30-50℃（45钢Ac3≈780℃，故加热至810-830℃），保温时间按有效厚度1.5-2min/mm计算（如锻件厚度100mm，保温150-200min），保温后空冷（冷却速度比退火快，获得较细的珠光体组织）。三、分析题（30分）1.某工厂采用模锻生产汽车连杆（材料40Cr，锻件图见附件），近期发现锻件杆部出现沿长度方向的折叠缺陷，试分析可能原因并提出解决措施（15分）。可能原因分析：（1）坯料体积不足：预锻工序未充满，终锻时金属从杆部向头部流动不充分，导致杆部表层金属重叠形成折叠。（2）模具设计缺陷：预锻模膛杆部圆角半径过小（R＜3mm），金属流动时在圆角处产生死区，终锻时死区金属被带入形成折叠。（3）工艺参数不当：①终锻温度过低（＜850℃），金属流动性差，表层金属先冷却，变形时与心部金属流动不同步；②打击力不足（设备吨位偏小，实际打击能量＜理论所需80%），无法将金属充分压入模膛。（4）操作问题：坯料在模膛中定位偏移（偏移量＞2mm），导致金属单侧流动过多，另一侧因补料不及时形成折叠。解决措施：（1）调整坯料体积：通过称重或三维扫描检测坯料重量，确保实际重量为理论重量的102%-105%（补偿飞边和氧化烧损）。（2）优化模具设计：增大预锻模膛杆部圆角半径至5-8mm，增加杆部拔模斜度（从3°增至5°），减少金属流动阻力；在折叠易发区增设工艺凸台（高度1-2mm），引导金属均匀填充。（3）修正工艺参数：①提高终锻温度至900-950℃（40Cr终锻温度≥850℃，适当提高可改善流动性）；②更换更大吨位锻压机（原1600t更换为2000t），确保打击能量满足要求（打击能量=锻件投影面积×单位压力，40Cr单位压力取800-1000MPa，投影面积若为5000mm²，则打击能量需4000-5000kN）。（4）规范操作：在模具上增加定位销（直径φ10mm，高度5mm），确保坯料放置偏差≤1mm；操作前清理模膛氧化皮（使用压缩空气吹扫，每5件清理一次）。2.某车间使用电液锤锻造φ300mm的20CrMnTi齿轮轴，锻后经超声波探伤发现心部存在Φ2mm的密集型缺陷波，判定为内部未焊合缺陷，试从加热、变形、冷却三个环节分析原因，并提出改进措施（15分）。原因分析：（1）加热环节：①加热温度不足（始锻温度仅1150℃，低于20CrMnTi最佳始锻温度1180-1220℃），心部未达到充分再结晶温度，塑性差；②保温时间过短（仅2h，按有效厚度300mm计算，需保温3-4h），心表温差大（心部温度比表面低80-100℃），变形时心部未完全软化。（2）变形环节：①压下量不足（单道次压下率仅15%，低于20CrMnTi心部焊合所需的25%-30%压下率），无法使心部疏松缺陷闭合；②拔长时送进量过大（l/B=0.7，超过0.6的临界值），变形仅发生在表层，心部未受到足够锻压。（3）冷却环节：锻后冷却速度过快（空冷至室温，冷速约50℃/h），心部缺陷在冷却过程中因收缩应力重新张开，未及时通过再结晶焊合。改进措施：（1）优化加热工艺：始锻温度提高至1200±10℃，保温时间延长至3.5h（300mm×1.2min/mm=360min=6h？需修正：实际保温时间系数为0.8-1.2min/mm，300mm×1.2=360min=6h，故保温6h），确保心部温度与表面温差≤30℃。（2）调整变形参数：采用“大压下、小送进”工艺，单道次压下率提高至28%-32%