锻造工艺分析

   成形轧制、辊锻、辗扩等的成形工具与坯料之间有相对的旋转运动，对坯料进行逐点、渐近的加压和成形，故又称为旋转铸造。商代中期用陨铁制造武器，采用了加热铸造工艺。 等温锻压是在整个成形过程中坯料温度保持恒定值。只要公道控制加热温度和变形前提，不需要大的铸造变形就能锻出机能优良的锻件。

   在铸造加工中，坯料整体发生显著的塑性变形，有较大量的塑性活动；在冲压加工中，坯料主要通过改变各部位面积的空间位置而成形，其内部不泛起较大间隔的塑性活动。结合船舶、铁路车辆、锅炉、容器、汽车、制罐等出产的发展，冲压已成为应用最广泛的成形工艺之一。早期的红铜、金、银薄片和硬币都是冷锻的。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。中国约在公元前2000多年已应用冷锻工艺制造工具，如甘肃武威皇娘娘台齐家文化遗址出土的红铜器物，就有显著的锤击痕迹。因此必需通过大的塑性变形，将柱状晶破碎为细晶粒，将松散压实，才能获得优良的金属组织和机械机能。 早期的冲压只利用铲、剪、冲头、手锤、砧座等简朴工具，通过手工剪切、冲孔、铲凿、敲击使金属板材(主要是铜或铜合金板等)成形，从而制造锣、铙、钹等乐器和罐类用具。 20世纪初期，跟着汽车开始大量出产，热模锻迅速发展，成为铸造的主要工艺。锻坯少、无氧化加热，以及高硬、耐磨、长寿模具材料和表面处理方法的发展。出产中，常根据这些规律控制工件外形，实现镦粗拔长、扩孔、弯曲、拉深等变形。这需要更好地应用金属塑性变形理论；应用内在质量更好的材料；准确进行锻前加热和铸造热处理；更严格和更广泛地对锻压件进行无损探伤。

   锻压可以改变金属组织，进步金属机能。 锻压的出产过程包括成形前的锻坯下料、锻坯加热和预处理；成形后工件的热处理、清理、校正和检修。机械中负载高、工作前提严重的重要零件，除外形较简朴的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。但粉末的价格远高于一般棒材的价格，在出产中的应用受到一定限制。液态金属模锻是介于压铸和模锻间的成形方法，特别合用于一般模锻难于成形的复杂薄壁件。

   锻锤具有较大的冲击速度，利于金属塑性活动，但会产生震惊；液压机用静力铸造，有利于锻透金属和改善组织，工作平稳，但出产率低；机械压力机行程固定，易于实现机械化和自动化。

   模锻、挤压、冲压等应用模具成形的尺寸精确、不乱。进步温度能改善金属的塑性，有利于进步工件的内在质量，使之不易开裂。 铸锭仅用于大型锻件。铸锭经由热锻压后，原来的铸态松散、孔隙、微裂等被压实或焊合；原来的枝状结晶被打坏，使晶粒变细；同时改变原来的碳化物偏析和不平均分布，使组织平均，从而获得内部密实、平均、细微、综合机能好、使用可靠的锻件。通过铸造能消除金属的铸态松散、焊合孔洞，锻件的机械机能一般优于同样材料的铸件。

   铸造按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。 1905年美国开始出产成卷的热连轧窄带钢，1926年开始出产宽带钢，以后又泛起冷连轧带钢。等温锻压需要将模具和坯料一起保持恒温，所需用度较高，仅用于特殊的锻压工艺，如超塑成形。温锻压的精度较高，表面较光洁而变形抗力不大。 进步锻压件的内在质量，主要是进步它们的机械机能(强度、塑性、韧性、疲惫强度)和可靠度。 锻压出的工件尺寸精确、有利于组织批量出产。 钢的再结晶温度约为460℃，但普遍采用800℃作为划分线，高于800℃的是热锻；在300～800℃之间称为温锻或半热锻。 少、无切削加工是机械产业进步材料利用率、进步劳动出产率和降低能源消耗的最重要的措施和方向。 锻压是铸造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需外形和尺寸的制件的成形加工方法。

   铸造按成形方法则可分为自由锻、模锻、冷镦、径向铸造、挤压、成形轧制、辊锻、辗扩等。年龄后期泛起的块炼熟铁，就是经由反复加热铸造以挤出氧化物夹杂并成形的。 最初，人们靠抡锤进行铸造，后来泛起通过人拉绳子和滑车来提起重锤再自由落下的方法锻打坯料。按成形方式锻压可分为铸造和冲压两大类；按变形温度锻压可分为热锻压、冷锻压、温锻压和等温锻压等。 20世纪中期，热模锻压力机、平锻机和无砧锻锤逐渐取代了普通锻锤，进步了出产率，减小了振动和噪声。常用的锻压机械有锻锤、液压机和机械压力机。铸造和冲压同属塑性加工性质，统称锻压。 14世纪以后泛起了畜力和水力落锤铸造。高温度还能减小金属的变形抗力，降低所需锻压机械的吨位。锻件经热锻变形后，金属是纤维组织；经冷锻变形后，金属晶体呈有序性。

   锻压和冶金产业中的轧制、拔制等都属于塑性加工，或称压力加工，但锻压主要用于出产金属制件，而轧制、拔制等主要用于出产板材、带材、管材、型材和线材等通用性金属材料。 冷锻的泛起先于热锻。 1842年，英国的内史密斯制成第一台蒸汽锤，使铸造进入应用动力的时代。铸锭是铸态组织，有较大的柱状晶和松散的中央。 热锻压是在金属再结晶温度以长进行的锻压。锻件粉末接近于一般模锻件的密度，具有良好的机械机能，并且精度高，可减少后续的切削加工。金属受外力产生塑性活动后体积不变，而且金属老是向阻力最小的部门活动。铸造是机械制造中常用的成形方法。

   夹板锤最早应用于美海内战(1861～1865)期间，用以模锻武器的零件，随后在欧洲泛起了蒸汽模锻锤，模锻工艺逐渐推广。同时，板、带材产量增加，质量进步，本钱降低。 未来锻压工艺将向进步锻压件的内在质量、发展精密铸造和精密冲压技术、研制出产率和自动化程度更高的锻压设备和锻压出产线、发展柔性锻压成形系统、发展新型锻压材料和锻压加工方法等方面发展。不外这种划分在出产中并不完全同一。 经压制和烧结成的粉末冶金预制坯，在热态下经无飞边模锻可制成粉末锻件。

   铸造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械机能、一定外形和尺寸的锻件的加工方法。很多冷锻、冷冲压件可以直接用作零件或制品，而不再需要切削加工。
棒料的晶粒组织和机械机能平均、良好，外形和尺寸正确，表面质量好，便于组织批量出产。人类在新石器时代末期，已开始以锤击自然红铜来制造装饰品和小用品。对浇注在模膛的液态金属施加静压力，使其在压力作用下凝固、结晶、活动、塑性变形和成形，就可获得所需外形和机能的模锻件。
有时还将处于加热状态，但温度不超过再结晶温度时进行的铸造称为温锻。
跟着中、厚板材产量的增长和冲压液压机和机械压力机的发展，冲压加工也在19世纪中期开始机械化。
   冷锻在机械制造中的应用到20世纪方得到推广，冷镦、冷挤压、径向铸造、摆动辗压等接踵发展，逐渐形成能出产不需切削加工的精密制件的高效铸造工艺。锻压是使金属进行塑性活动而制成所需外形的工件。一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。但热锻压工序多，工件精度差，表面不光洁，锻件轻易产生氧化、脱碳和烧损。等温锻压是为了充分利用某些金属在等一温度下所具有的高塑性，或是为了获得特定的组织和机能。以后陆续泛起铸造水压机、电机驱动的夹板锤、空气锻锤和机械压力机。
   不同的铸造方法有不同的流程，其中以热模锻的工艺流程最长，一般顺序为：锻坯下料；锻坯加热；辊锻备坯；模锻成形；切边；中间检修，检修锻件的尺寸和表面缺陷；锻件热处理，用以消除铸造应力，改善金属切削机能；清理，主要是去除表面氧化皮；矫正；检查，一般锻件要经由外观和硬度检查，重要锻件还要经由化学成分分析、机械机能、残余应力等检修和无损探伤。但冷锻时，因金属的塑性低，变形时易产生开裂，变形抗力大，需要大吨位的锻压机械。坯料在压力下产生的变形基本不受外部限制的称自由锻，也称开式铸造；其他铸造方法的坯料变形都受到模具的限制，称为闭模式铸造。

   粉末锻件内部组织平均，没有偏析，可用于制造小型齿轮等工件。到19世纪末已形成近代锻压机械的基本门类。 在常温下冷锻压成形的工件，其外形和尺寸精度高，表面光洁，加工工序少，便于自动化出产。 跟着锻坯少无氧化加热技术、高精度和遐龄命模具、热挤压，成形轧制等新铸造工艺和铸造操纵机、机械手以及自动铸造出产线的发展，铸造出产的效率和经济效果不断进步。锻压主要按成形方式和变形温度进行分类。 铸造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。

   冷锻压是在低于金属再结晶温度下进行的锻压，通常所说的冷锻压多专指在常温下的锻压，而将在高于常温、但又不超过再结晶温度下的锻压称为温锻压。可采用高效锻压机械和自动锻压出产线，组织专业化大批量或大量出产。锻压主要用于加工金属制件，也可用于加工某些非金属，如工程塑料、橡胶、陶瓷坯、砖坯以及复合材料的成形等。冷锻一般是在室温下加工，热锻是在高于坯料金属的再结晶温度上加工。