鍛件缺陷分析

(1)氧化

金屬坯料在加熱時與爐中氧化性氣體反應生成氧化物的現(xiàn)象稱為氧化。氧化皮的產(chǎn)生，不但造成金屬的燒損，而且降低鍛件表面質(zhì)量和尺寸精度。當氧化皮壓入鍛件內(nèi)深度超過機械加工余量時，能導致鍛件報廢。

(2)脫碳

加熱時金屬坯料表層的碳與氧等介質(zhì)發(fā)生化學反應造成表層碳元素降低的現(xiàn)象稱為脫碳。脫碳會使表層硬度下降，耐磨性降低。如脫碳層厚度小于機械加工余量，不會對鍛件造成危害；反之則影響鍛件質(zhì)量。采用快速加熱、在坯料表層涂保護涂料、在中性介質(zhì)或還原性介性中加熱都能減緩脫碳。

(3)過熱

金屬坯料由加熱溫度過高或高溫下保溫時間太長引起晶粒粗大的現(xiàn)象稱為過熱。過熱會使坯料塑性下降，鍛件的力學性能降低。為此，要嚴格控制加熱溫度，盡可能縮短高溫階段的保溫時間來預防過熱的產(chǎn)生。

(4)過燒

金屬坯料加熱溫度超過始鍛溫度過多，使晶粒邊界出現(xiàn)氧化及熔化的現(xiàn)象稱為過燒。過燒后，材料的強度嚴重下降，塑性很差，一經(jīng)鍛打即破碎變成廢料，是無法挽救的。因此，要嚴格執(zhí)行正確的操作規(guī)范。

(5)裂紋

大型鍛件加熱時，如果裝爐溫度過高或加熱速度過快，則鍛件心部與表層溫差過大，造成內(nèi)應力過大，導致產(chǎn)生裂紋。因此，對大型鍛件加熱時，要防止裝爐溫度過高和加熱速度過快，一般應采用防熱措施。

鍛件熱處理按其熱處理的目的不同可分為兩組。

1)重量范圍大。鍛件有小到幾克至大到幾百噸

2)比鑄件質(zhì)量高。鍛件的力學性能比鑄件好，能承受大的沖擊力作用和其他重負荷，所以，凡是一些重要的、受力大的零件都采用鍛件。

對于高碳化物鋼而言，鍛件比軋材質(zhì)量好。如高速鋼軋材只有經(jīng)過改鍛后才能滿足使用要求。特別是高速鋼銑刀必須進行改鍛。

3)重最輕。在保證設計強度的前提下，鍛件比鑄件的重量輕，這就減輕了機器自身的重量，對于交通工具、飛機、車輛和字宙航撩器械有重要的意義。

4)節(jié)約原材料。例如汽車上用的靜重17kg的曲軸，采用軋材切削鍛造時，切屑要占曲軸重量189%，而采用模鍛時，切屑只占30%，還縮短機加工工時1/6。

精密鍛造的鍛件，不僅可節(jié)約更多的原材料，而且也可節(jié)約更多的機加工工時。

5)生產(chǎn)率高。例如采用兩臺熱模鍛壓力機模鍛徑向止推軸承，可以代替30臺自動切削機床。采用頂鍛自動機生產(chǎn)M24螺母時，六軸自動車床生產(chǎn)率的17.5倍。

6)自由鍛造靈活性大 ，因此，一些修造廠中廣泛地采用鍛造方法生產(chǎn)各種配件。

鍛造可以利用對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑形變形，改變其機械性能。通過鍛造可消除金屬的疏松?？锥?，使鍛件的機械性能得以提高。 鍛件具有以下用途：

①一般工業(yè)用鍛件，是指機床制造業(yè)、農(nóng)用機械、農(nóng)具制造和軸承工業(yè)等民用工業(yè)。

②水輪發(fā)電機用鍛件，像主軸和中間軸等。

③火電站用鍛件，像轉(zhuǎn)子、葉輪、護環(huán)主軸等。

④冶金機械，像冷軋輥、熱軋輥和人字齒輪軸等。

⑤壓力容器用鍛件，像筒體、釜圈法蘭和封頭等。

⑥船用鍛件，像曲軸、尾軸、舵桿、推力軸和中間軸等。

⑦鍛壓機械設備，像錘頭、錘桿、水壓機的立柱、缸體、輪軸壓裝機的支柱和缸體等。

⑧模塊鍛件，主要是熱模鍛錘用的鍛模。

⑨汽車工業(yè)用鍛件，像左、右轉(zhuǎn)向節(jié)、前梁、車鉤等，據(jù)統(tǒng)計在汽車中，鍛壓件占其質(zhì)量的80%。

⑩機車用鍛件，像車軸、車輪、板簧、機車的曲軸等，據(jù)統(tǒng)計，在機車中鍛壓件占其質(zhì)量的60%。

?軍工用鍛件，像炮管、門體、炮閂支架和牽引環(huán)等，據(jù)統(tǒng)計，在坦克中，鍛壓件占其質(zhì)量的65%。

鍛件按加工溫度分類

鍛件按坯料在加工時的溫度，可分為冷鍛溫鍛和熱鍛。冷鍛一般是在室溫下加工，熱鍛是在高于金屬坯料的再結(jié)晶溫度下加工。

鍛件按結(jié)構(gòu)分類

鍛件幾何形體結(jié)構(gòu)復雜程度差異，決定其模鍛工藝和模具設計有明顯區(qū)別，明確鍛件結(jié)構(gòu)類型是進行工藝設計的必要前提。業(yè)內(nèi)將一般鍛件分為3類，每類中再細分為3組，共9組。

第Ⅰ類——主體軸線立置于模膛成形，水平方向二維尺寸相近（圓形/回轉(zhuǎn)體居多、方形或近似形狀）的鍛件。該類鍛件模鍛時通常會用到鐓粗工步。根據(jù)成形難度差異細分為3組。

Ⅰ-1組：以鐓粗并略帶壓入方式成形的鍛件，如輪轂和輪緣之間高度變化不大的齒輪。

Ⅰ-2組：以擠壓并略帶鐓粗方式及兼有擠壓、壓入和鐓粗方式成形的鍛件，如萬向節(jié)叉、十字軸等。

Ⅰ-3組：以復合擠壓方式成形的鍛件，如輪轂軸等。

第Ⅱ類——主體軸線臥置于模膛成形，水平方向一維尺寸較長的直長軸類鍛件。根據(jù)垂直主軸線的斷面積的差別程度細分為3組。

Ⅱ-1組垂直主軸線的斷面積差別不大（最大斷面積與最小斷面積之比<1.6，可不用其他設備制坯）的鍛件。

Ⅱ-2組垂直主軸線的斷面積差別較大（最大斷面積與最小斷面積之比>1.6，前方需要其他設備制坯）的鍛件，如連桿等。

Ⅱ-3組端部（一端或兩端）為叉形/枝丫形的鍛件，除按以上兩組確定是否需要制坯外，必須合理設計預鍛工步，如套管叉等。

第Ⅰ、Ⅱ類鍛件一般為平面分?；?qū)ΨQ曲面分模，非對稱曲面分模增加了鍛件的復雜程度。

第Ⅲ類——主體軸線曲折，臥置于模膛成形的鍛件。根據(jù)主體軸線走向細分為3組。

Ⅲ-1組主體軸線在鉛垂面內(nèi)彎曲（分模面為起伏平緩的曲面或帶落差），但平面圖為直長軸形（類似第Ⅱ類），一般無須設計專門的彎曲工步即可成形的鍛件。

Ⅲ-2組主體軸線在水平面內(nèi)彎曲（分模面一般為平面），必須安排彎曲工步才能成形的鍛件。

Ⅲ-3組主體軸線為空間彎曲（非對稱曲面分模）的鍛件。

還有兼?zhèn)鋬深惢蛉惤Y(jié)構(gòu)特征，復雜程度更高的鍛件，如多數(shù)汽車轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件。

鍛件質(zhì)量檢查項目如下：

(1)幾何形狀與尺寸

一般鍛件外形尺寸用鋼尺、卡鉗、樣板等量具進行檢測；形狀復雜的模鍛件可用劃線方法進行精確檢測。

(2)表面質(zhì)量

鍛件表面上若有裂紋、壓傷、折疊缺陷，一般用肉眼即可發(fā)現(xiàn)。有時裂紋很小，折疊處不知深淺時，可在清鏟后再觀察；必要時可用探傷法檢查。

(3)內(nèi)部組織

鍛件內(nèi)部是否有裂紋，夾雜、疏松等缺陷，可用肉眼或用10～30倍放大鏡檢查鍛壓斷面上宏觀組織。生產(chǎn)中常用的方法是酸蝕檢驗，即在鍛件需要檢查的部位切取試樣，用酸液浸蝕即可清晰地顯示斷面上宏觀組織的缺陷的情況，如鍛造流線分布、裂紋和夾雜物等。

(4)金相檢驗

借助于金相顯微鏡觀察鍛件斷口組織狀態(tài)的檢驗方法，可以檢查碳化物分布、晶粒度和脫碳深度等項目。

(5)力學性能

力學性能檢驗項目主要是硬度、抗拉強度和沖擊韌度。有時根據(jù)零件設計要求，還可作冷彎試驗、疲勞試驗等。

以上質(zhì)量檢查項目，有時根據(jù)設計要求和生產(chǎn)實際情況分別采用，有時要逐件檢查，有時則按每批鍛件抽檢。通過質(zhì)量檢查，便可評定鍛件是否合格 。對于有缺陷的鍛件，應分析產(chǎn)生原因，提出預防缺陷的措施。

鍛件熱處理按其熱處理的目的不同可分為兩組。

1)重量范圍大。鍛件有小到幾克至大到幾百噸

2)比鑄件質(zhì)量高。鍛件的力學性能比鑄件好，能承受大的沖擊力作用和其他重負荷，所以，凡是一些重要的、受力大的零件都采用鍛件。

對于高碳化物鋼而言，鍛件比軋材質(zhì)量好。如高速鋼軋材只有經(jīng)過改鍛后才能滿足使用要求。特別是高速鋼銑刀必須進行改鍛。

3)重最輕。在保證設計強度的前提下，鍛件比鑄件的重量輕，這就減輕了機器自身的重量，對于交通工具、飛機、車輛和字宙航撩器械有重要的意義。

4)節(jié)約原材料。例如汽車上用的靜重17kg的曲軸，采用軋材切削鍛造時，切屑要占曲軸重量189%，而采用模鍛時，切屑只占30%，還縮短機加工工時1/6。

精密鍛造的鍛件，不僅可節(jié)約更多的原材料，而且也可節(jié)約更多的機加工工時。

5)生產(chǎn)率高。例如采用兩臺熱模鍛壓力機模鍛徑向止推軸承，可以代替30臺自動切削機床。采用頂鍛自動機生產(chǎn)M24螺母時，六軸自動車床生產(chǎn)率的17.5倍。

6)自由鍛造靈活性大 ，因此，一些修造廠中廣泛地采用鍛造方法生產(chǎn)各種配件。