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等温锻造工艺设计

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  等温锻造是一种新兴工艺,它与常规锻造的主要不同点在于,等温锻造是把模具的温度控制在和毛坯加热温度大致相同的范围内,使毛坯在温度基本不变的条件下完成成形的全过程。

  等温锻造工艺特点:

  1、降低材料的变形抗力。在等温锻造过程中,由于坯料与模具的温度基本一致,因此坯料的变形温度不会降低,在变形速度较低的情况下,材料软化过程进行得比较充分,使材料的变形抗力降低。此外,也可以使用具有一系列优良的工艺和使用性能的玻璃润滑剂,进一步降低变形抗力,可选用占用空间小,节约能源的低功率设备。

  2、提高材料的塑性流动能力。等温锻造的突出特点之一是可提高材料的塑性流动能力。由于等温锻造时坯料温度不会降低,而且变形速度是比较低的,从而延长了材料的变形时间,可使材料的软化过程充分进行,提高材料的塑性流动能力,并使缺陷得到愈合。这就使形状复杂,具有窄肋、薄腹零件的成形成为可能,也为成形低塑性的难变形材料提供了有效途径。

  3、成形尺寸精度高,表面质量好,组织均匀,性能优良。等温锻造时,由于坯料变形温度基本保持恒定,可以使材料在较低的变形温度下进行成形加工,而且可以采用一火次成形。等温锻造时的坯料加热温度比常规热变形低100~400℃,加热时间缩短1/2~2/3,从而减少了坯料表面氧化、脱碳等缺陷,提高了锻件的表面质量。由于坯料内温度分布比较均匀,在良好的润滑条件下可使坯料的变形均匀,因而产品组织比较均匀,可以得到最佳的使用性能。此外,由于材料变形抗力低,变形温度波动小,从而减少了模具的弹性变形,有利于锻件几何尺寸的稳定与控制。当采用较低的变形速度进行成形时,由于材料的软化过程比较充分,从而使成形件的内部残留应力变小,成形件在冷却以及热处理过程中变形减小,提高了锻件的尺寸精度。

  4、延长模具使用寿命。等温锻造时所用模具材料及加工费用较高,加工精度的要求也较高,但是在等温锻造过程中,由于模具是在准静载荷、低压力、无交变热应力的条件下进行工作,并且可以使用一系列具有优良的工艺和使用性能的润滑剂,因此模具的使用寿命比常规热变形模具的使用寿命要高。等温锻造通常采用一道工序进行成形,因此只需要一套模具;而常规热变形一般需要多道工序,故需要多套模具。总体来说,采用等温锻造可提高模具使用寿命,降低模具成本。

  5、材料利用率高。等温锻造可以通过减少加工余量,提高产品尺寸精度来减少金属消耗。例如,生产同一涡轮发动机零件,等温锻造所用的原料只有常规热模锻的1/3左右。

  等温锻造工艺作用:

  可以生产各类锻件,如叶轮、整体涡轮、转子叶抡、带轴叶轮、飞机起落架轮毂、舰艇推进器螺旋桨,过去都采用带飞边的热模锻生产工艺。该工艺不仅加工余量大,变形工序多,加热能源消耗大,而且存在锻件质量低及生产成本高等缺陷。


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