《铁匠的秘密:锻造方法介绍

现代锻造设备如何将金属加工成锻件?

什么是锻造?

锻造是一种通过锤击成形金属的制造过程, 紧迫的, 或滚动. 这些压缩力是用锤子或模具施加的. 锻造通常是根据冷锻时的温度来分类的, 温暖的, 或热锻.

可以锻造的金属种类很多. 用于锻造的典型金属包括 碳钢、合金钢和 不锈钢. 非常软的金属,比如 黄铜和铜也可以锻造. 锻造工艺可以生产出机械性能优良、废料最少的零件. 基本概念是原始金属被塑性变形到所需的几何形状-给予它更高的抗疲劳和强度. 该工艺在经济上是合理的,具有批量生产零部件的能力, 并在成品中达到特定的机械性能.

用锻压机成形的金属
锻造是通过锤击等压缩力使金属成形的过程, 紧迫的, 或滚动.

锻造的历史

锻造已经被铁匠练习了几千年. 起初, 青铜和铜是最常见的锻造金属, 在青铜时代:更晚, 随着对温度和冶炼过程的控制能力的发现, 铁成了主要的锻造金属. 传统bwin体育包括厨具、五金、手工工具和锋利的武器. 工业革命使锻造成为一种更高效、更大规模的生产过程. 从那时起, 锻造是随着设备的进步而发展的, 机器人, 电子控制, 和自动化. 锻造现在是一个世界性的行业,拥有现代化的锻造设备,生产各种尺寸的高质量金属零件, 形状, 材料, 和结束.

锻锤形状金属
金属加热后,再用锻锤将其锻造成所需的形状. 这以前是由铁匠手工完成的.

锻造方法

有几种具有不同功能和好处的锻造方法. 比较常用的锻造方法有落锤锻造法和辊锻法.

落锤锻造

落锤锻造得名于将锤子落在金属上,使其成型的过程. 模具是指与金属接触的表面. 落锤锻造有两种类型——开式模锻和闭式模锻. 模具通常是扁平的,有些模具具有特殊形状的表面,用于特殊的操作.

开式模锻(铁匠锻造)

开式模锻又称铁匠锻造. 锤子在固定的铁砧上敲击并使金属变形. 在这种锻造中, 金属不会完全被限制在模具中,只有在与模具接触的区域才会流动. 对金属进行定位和定位以达到理想的最终形状是操作人员的责任. 使用平面模具,有些模具具有特殊形状的表面,用于特殊的操作. 开式模锻适用于简单、大型零件,也适用于定制金属零件.

开式模锻优点:

  • 更好的抗疲劳性能和强度
  • 减少出错和/或漏洞的机会
  • 改善微观结构
  • 连续的颗粒流
  • 细粒度

精锻(impression-die)

闭式模锻又称压模锻造. 金属被放置在模具中,并连接到砧上. 锤子落在金属上,使其流动并填满模具腔. 锤子与金属的接触时间被设定为连续快速,以毫秒为单位. 多余的金属从模腔中被推出,导致了闪光. 闪光冷却的速度比材料的其他部分快,使其比模具中的金属更坚固. 锻造后,去除闪光.

为了使金属达到最后阶段,它要通过模具中的一系列腔体:

  1. 边缘压痕(也称填充或弯曲)
    第一个模子,用来把金属模压成粗糙的形状.
  1. 阻塞蛀牙
    金属被加工成更接近最终bwin体育的形状. 这种金属的形状有大量的弯曲和圆角.
  1. 最后的印象腔
    将金属加工成所需形状的最后阶段.

闭式模锻优点:

  • 年产量可达25吨
  • 只需要少量加工就能产生接近净形的形状
  • 重型生产的经济性

滚锻

辊锻由两个圆柱形或半圆柱形水平辊组成,使圆或扁棒材变形. 这样可以减少它的厚度,增加它的长度. 加热后的棒材被插入并通过两个卷筒之间,每个卷筒内都有一个或多个形状的凹槽,并随着卷筒的滚动而逐渐成型. 这个过程持续进行,直到得到所需的形状和大小.

自动辊锻的优点:

  • 几乎不产生任何物质浪费
  • 在金属中创建一个良好的晶粒结构
  • 减少金属的截面积
  • 生产锥形结束

冲锻

压力机锻件使用缓慢, 持续的压力或力, 而不是在落锤锻造中使用的冲击. 滑块移动越慢,变形越深, 这样整个金属的体积都被均匀地影响了. 与之相反, 在落锤锻造, 这种变形通常只发生在表面,而金属的内部保持一定程度的未变形. 通过控制压锻件的压缩速率,也可以控制内部应变.

压锻件优点:

  • 重型生产的经济性
  • 在0以内的公差有更高的精度.01–0.2英寸
  • 模具具有较小的牵伸度,以获得更好的尺寸精度
  • 速度,压力和行程的模具是自动控制
  • 过程自动化是可能的
  • 压力机的生产能力从500-9000吨不等
冲锻金属
压力机锻件使用缓慢, 连续压力或力使金属均匀成形, 而不是在落锤锻造中使用的冲击.

顶锻

镦锻是一种通过压缩金属长度来增加金属直径的制造工艺. 曲柄压力机是一种特殊的高速机床,用于镦锻加工. 曲柄压力机通常设置在一个水平面上,以提高效率和金属从一个工位到下一个工位的快速交换. 立式曲柄压力机或液压机也是一种选择.

镦锻的优点:

  • 生产效率高,每小时可达4500件
  • 完全自动化是可能的
  • 消除锻造牵伸和毛边
  • 产生很少甚至没有浪费

自动热锻

在自动热锻中, 在室温下,将轧机长度的钢筋插入锻压机的一端, 热锻造的bwin体育从另一端冒出来. 该棒使用大功率感应线圈在60秒内加热到2190-2370°F的温度. 钢筋用滚轮去垢,并分成毛坯. 在这一点上, 金属通过几个成形阶段转移,这些成形阶段可以与高速冷成形操作相结合. 通常情况下,冷成型工序留到精加工阶段. 通过这样做, 在保持自动热锻高速的同时,还可以获得冷加工的好处.

自动热锻优点:

  • 高输出率
  • 低成本材料验收
  • 操作机器所需的最少劳动力
  • 几乎没有材料浪费(比传统锻造节省20-30%的材料)

精密锻造(净形或近净形锻造)

精密锻造几乎不需要最后的加工. 这是一种开发的锻造方法,以最大限度地减少与锻造后操作相关的成本和浪费. 通过减少材料和能源来节约成本, 以及加工的减少.

等温锻造

等温锻造是将金属和模具加热到相同温度的锻造过程. 采用绝热加热,系统与外部环境之间没有净质量转移或热交换. 这些变化都是由于内部变化导致高度受控的应变率. 由于较低的热损失,较小的机器可以用于这种锻造过程.