史密斯的秘密:锻造方法的介绍

现代锻造设备是如何将金属加工成锻件的?

锻造是什么?

锻造是一种通过锤击、挤压或轧制使金属成形的制造过程。这些压力是用锤子或模具施加的。锻件通常根据锻件的温度分为冷锻件、热锻件和热锻件。

各种各样的金属都可以锻造。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,例如黄铜和铜也可以锻造。这种锻造工艺可以以最小的浪费生产出具有优良力学性能的零件。基本的概念是原始的金属是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,具有批量生产零件的能力,并在成品中实现特定的机械性能。

经锻压机成形的金属
锻造是通过锤击、挤压或轧制等压力使金属成形的过程。

锻造的历史

锻造已被铁匠们使用了数千年。起初,青铜和铜是最常见的锻造金属,在青铜器时代:后来,随着控制温度的能力和熔炼铁的过程被发现,铁成为主要的锻造金属。传统产品包括厨具、五金、手工工具和带刃武器。工业革命使锻造成为一种更高效的大规模生产工艺。从那时起,锻造随着设备、机器人、电子控制和自动化的进步而发展。锻造现在是一个全球性的行业,拥有现代化的锻造设施,生产各种尺寸、形状、材料和抛光的高质量金属部件。

锻锤形金属
金属先被加热,然后用锻锤加工成所需的形状。这以前是由铁匠手工完成的。

锻造方法

锻造方法有几种,具有不同的能力和好处。比较常用的锻造方法有落锤锻造法和辊锻法。

落锤锻造

落锤锻件得名于将锤子落在金属上,将其塑造成模具形状的过程。模具是指与金属接触的表面。液滴锻件有开式锻件和闭式锻件两种。模具通常是平面的,有些具有特殊形状的表面,用于特殊的操作。

开式模锻(史密斯锻造)

开式模锻也被称为史密斯锻造。锤子敲打固定砧上的金属,使其变形。在这种类型的锻造中,金属永远不会完全被限制在模具中,允许它流动,除了与模具接触的区域。操作人员的责任是定位和定位金属,以达到预期的最终形状。使用平面模具,有些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和大的零件,以及定制的金属零件。

开式模锻的优点:

  • 更好的抗疲劳性能和强度
  • 减少错误和/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,并附在铁砧上。锤子落在金属上,使其流动并填满模具腔。锤子与金属接触的时间以毫秒计。过量的金属被挤出模腔,导致闪光。闪光冷却的速度快于其他材料,使其比模具中的金属更坚固。锻造后,去除飞边。

为了让金属到达最后一个阶段,它要通过模具中的一系列孔洞:

  1. 压边(也称为压边或折边)
    第一印象是把金属塑造成粗糙的形状。
  1. 阻塞蛀牙
    金属被加工成更接近最终产品的形状。这种金属的形状有大量的弯曲和圆角。
  1. 最后的印象腔
    最后阶段的精加工和细化到所需的形状的金属。

闭模锻的优点:

  • 生产零部件多达25吨
  • 生产近净形状,只需要少量整理
  • 重工业经济

滚锻

辊锻由两个圆柱形或半圆柱形水平辊组成,使圆钢或扁钢变形。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包含一个或多个形状凹槽的轧辊之间,并随着轧辊的通过逐渐成形。这个过程持续进行,直到达到所需的形状和尺寸。

自动滚锻优点:

  • 几乎不产生任何物质浪费
  • 在金属中形成一种有利的晶粒结构
  • 减少金属的横截面积
  • 生产锥形结束

冲锻

压锻使用缓慢的、连续的压力或力,而不是落锤锻造中使用的冲击。冲压运动越慢,变形越深,因此整个金属体积受到均匀的影响。相反,在落锤锻造,变形往往只是在表面水平,而金属的内部保持某种程度的未变形。通过控制压锻压缩率,也可以控制锻件的内部应变。

压锻的优点:

  • 重工业经济
  • 精度更高的公差在0.01-0.02英寸
  • 模具有更小的牵伸允许更好的尺寸精度
  • 模具的速度、压力和行程都是自动控制的
  • 过程自动化是可能的
  • 压力机的产能从500-9000吨不等
冲锻金属
压锻采用缓慢、连续的压力或力使金属均匀成形,而不是落锤锻造中使用的冲击。

顶锻

镦锻是一种通过压缩金属的长度来增加其直径的制造工艺。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水平平面上,以提高效率和金属从一个工位到另一个工位的快速交换。立式曲柄压力机或液压机也可供选择。

镦锻的优点:

  • 生产速度高,每小时可达4500件
  • 完全自动化是可能的
  • 消除了锻件的吃水和毛边
  • 几乎不产生浪费

自动热锻

在自动热锻中,轧机长度的钢筋在室温下插入锻压机的一端,热锻产品从另一端出现。该棒加热与高功率感应线圈的温度范围从2190-2370°F在60秒内。棒材用滚轴进行除锈,并分成坯料。在这一点上,金属是通过几个成型阶段,可以配合高速冷成型操作。通常情况下,冷成形操作留给精加工阶段。这样既可以获得冷加工的效益,又可以保持自动热锻的高速。

自动热锻优点:

  • 高输出率
  • 低成本材料的验收
  • 操作机器所需的最少劳动力
  • 几乎不产生材料浪费(与常规锻造相比,材料节约20-30%)

精密锻造(净形或近净形锻造)

精密锻造几乎不需要最终加工。这是一种锻造方法的发展,以最大限度地减少与锻造后操作相关的成本和浪费。成本节约是通过减少材料和能源,以及减少加工来实现的。

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——在系统和外部环境之间没有净质量传递或热交换。这些变化都是由于内部变化导致的高度控制应变率。由于热损失较低,可以使用较小的机器进行这种锻造过程。