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          特种合金锻造设备的选择

          2018-06-08 16:38

           一、常用锻造设备对特种合金锻造的适应性

          根据特种合金的锻造特性和锻造设备的使用特性,常用锻造设备对特种合金锻造的适应性,可以归纳如下:

          1.锻锤

          模锻锤上模锻是最早发展的模锻方法。尽管各种新型模锻设备和模锻工艺方法不断出现,但由于锻锤上模锻具有灵活、适应性强、金属易于充满模膛、可以单模膛和多模膛模锻以及设备价格低廉等优点,因此,它在模锻件生产中仍占重要地位。然而,锻锤上模锻也有其难以克服的缺点,例如噪声和振动大、污染环境、劳动条件差,因为速度高不适于锻造低塑性的特种合金。

          模锻锤(含对击锤)开始打击锻件的速度在4m/s~8m/s,属于冲击性载荷,锤头打击速度高而且变化大,不适于锻造低塑性和再结晶速度慢的特种合金,塑性不是太差的特种合金,也可以在模锻锤和对击锤上进行锻造,不过加热温度与压力机模锻不同。此外,锻造开始时要轻打,随后逐渐加重锤击力度,并严格控制每锤的变形量。终锻工序最后一锤的变形量尤其重要,以免产生不均匀的晶粒组织。

          2.液压机

          锻造液压机分为自由锻液压机、模锻液压机和挤压液压机三种。自由锻液压机还有普通自由锻液压机和快速锻造液压机之分。自由锻液压机(3MN~160MN)主要用于各种材料铸锭开坯及大型和特大型自由锻件的生产??焖俣驮煲貉够üぷ餍谐趟俣瓤纱?.3m/s)一般吨位较小,主要用于特种合金铸锭开坯和制坯。

          模锻液压机的公称载荷多在8MN~750MN范围内。与其他模锻设备相比,模锻液压机工作速度低(工作行程速度在0.1m/s左右或更低)、可控、动作平稳,在整个工作行程中设备不断供给能量,使加载速度基本保持不变,特别适合于模锻对变形速度敏感的特种合金;工作行程长,适于实现在一次行程中完成一个大变形量的锻造工序,如挤压和镦粗。但模锻液压机的工作行程长使加载时间长,对模具磨损大和锻件易于激冷,又为其缺点。

          中小型的模锻液压机主要用于模锻铝合金、镁合金和铜合金锻件。万吨级以上的大型模锻液压机主要用于模锻大型特种合金结构件,例如,飞机的大型铝合金结构件、飞机的钛合金隔框、接头和梁以及高温合金和钛合金的发动机压气机盘和涡轮盘等。

          3.机械压力机

          机械压力机空程速度较高,而工作(加载)速度较低(在0.3m/s以下),动作平稳,设备一次行程完成一个工序,故适合于模锻对变形速度敏感的高温合金和钛合金。由于该设备刚度大,并且装有精密模座和上下顶料装置,故可以模锻出模锻斜度小、精度高的模锻件?;笛沽嘤糜诖笈可呶潞辖鸷皖押辖鹨镀6图?、精锻件以及其他中小型结构件。楔块传动和扼架式等现代机械压力机刚度大,且配备载荷显示装置,特别适于大量生产精锻件。

          4.螺旋压力机

          螺旋压力机兼具锻锤和压力机的两种设备的工作特性。其速度—行程曲线与锻锤相似,在整个行程的最高速度点上加载,但由于它的最高速度一般不高于1.2m/s,并可以进行不同变形程度的反复打击,因而用途广,也适于模锻或精锻特种合金叶片和结构件以及发动机压气机盘和涡轮盘等锻件。螺旋压力机的实际打击载荷可以达到其名义载荷的1.6倍~2.0倍,特别适于薄壁锻件的精锻。

          二、特种合金锻造设备的选用原则

          选择锻造设备的主要依据是锻件的技术要求(例如投影面积、厚度(高度)、形状、复杂程度和精度等)和材料特性以及企业的现有设备状况。

          1.按照锻件材料的特性选择

          常用的各类锻造设备都能满足普通结构钢锻件的要求,可以根据本企业现有设备状况和锻件批量最经济地选择。但对于特种合金锻件,则材料的塑性和对锻件组织、性能的要求则成为设备选择的重要依据。例如:

          1)铝合金、镁合金和铜合金锻件

          铝合金、镁合金和铜合金锻件的首选锻造设备是液压机(尤其是大型模锻件)。对于中小型铝合金模锻件,除液压机外,??裳∮没笛沽蚵菪沽?。在缺乏上述设备时,亦可选用锻锤,但此时应严格按照工艺规程的规定操作,以免造成锻件开裂和组织不均匀。

          2)钛合金

          建议选用液压机模锻大型钛合金模锻件。中小型钛合金模锻件则以选用机械压力机和螺旋压力机模锻。在缺乏上述设备时,亦可选用锻锤,但此时应严格按照工艺规程的规定操作,以免造成组织和性能不合格。

          3)不锈钢锻件

          不锈钢锻件锻造一般不受锻压设备类型的限制。

          4)高温合金锻件

          大型高温合金模锻件,例如涡轮盘,建议选用液压机模锻。中小型高温合金模锻件,则建议选用机械压力机模锻;亦可采用螺旋压力机模锻,一般不推荐选用模锻锤模锻。

          2.按照锻件投影面积选择

          1)大型模锻件

          高温合金、钛合金和铝合金大型模锻件,建议选用液压机模锻。结构钢和不锈钢大型模锻件,由于经济原因一般选择对击锤和模锻锤模锻;对于特大型的结构钢和不锈钢模锻件,则建议选用液压机模锻。

          2)中小型模锻件

          高温合金、钛合金和铝合金中小型模锻件,建议选用机械压力机和螺旋压力机模锻。钛合金中小型模锻件亦可以选用锻锤模锻。结构钢和不锈钢中小型模锻件通常选用锻锤模锻,根据批量和现有设备情况,亦可选用机械压力机或螺旋压力机模锻。

          3.按照锻件厚度(或毛坯高度)选择

          1)锻件厚度大且毛坯高度大的锻件

          液压机适合于各类材料的工作行程长的锻造工序,例如,镦粗和模锻工序压下量大的特种合金涡轮盘锻件以及要求载荷在整个长工作行程内几乎不变的挤压或冲挤工序。

          2)薄锻件

          模锻锤和螺旋压力机适合于模锻薄锻件,但模锻锤仅限于模锻不锈钢和钛合金锻件?;笛沽吐菪沽蚴屎嫌谀6透呶潞辖?、钛合金、不锈钢、铝合金、镁合金和铜合金锻件。

          4.按照锻件精度选择

          1)高精度锻件

          机械压力机和螺旋压力机适合于精密模锻钛合金和不锈钢叶片以及铝合金、镁合金和铜合金等中小型锻件。

          2)一般精度的锻件

          液压机和锻锤适合于模锻一般精度的普通模锻件。

          5.按照锻件批量和经济性选择

          1)大批量

          机械压力机最适合于汽车、农业机械、医疗器械、五金工具等零件和航空发动机叶片等大批量模锻件的生产。

          2)中等批量

          锻锤和螺旋压力机适合于中等批量锻件的模锻。

          3)小批量

          液压机适合于小批量大型模锻件的生产。

          上述有关选择锻造设备的建议,仅从锻造设备使用特性和锻件的特点出发。然而,选择锻造设备十分复杂,除上述选用原则外,亦应考虑企业现有设备的状况、技术人员和工人使用设备的历史以及对设备的熟悉程度等。具体的某种特种合金锻件的选择设备,一般仅能满足几项主要原则。

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