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铝合金锻造加热环节的细则

作者:连成旺五金制品有限公司时间:2022-05-09 10:45:3312184 次浏览

信息摘要:

锻造前,金属通常被加热到一定的温度。加热不仅可以提高金属的塑性,而且不易开裂,而且可以降低金属的变形抗力,大大降低锻造所需的力。同时,锻件在适当的温度范围内,大锻件变形后,产生再结晶,使锻件获得小颗粒和良好的组织结构,从而提高机械性能。

        锻造前,金属通常被加热到一定的温度。加热不仅可以提高金属的塑性,而且不易开裂,而且可以降低金属的变形抗力,大大降低锻造所需的力。同时,锻件在适当的温度范围内,大锻件变形后,产生再结晶,使锻件获得小颗粒和良好的组织结构,从而提高机械性能。因此,加热是热锻生产中不可缺少的重要过程。

        根据生产任务单,按照安装顺序安装在指定的加热炉中。安装炉子时,应详细检查原材料,严格防止品种和数量混乱,标记各种品种之间的间隔,并将实物记录在原始记录中。原材料加热后出炉,送锻造设备锻造生产。

        锻造加热规范的确定:在保证坯料不开裂、出炉时坯料横截面温差不大的前提下,尽量快速加热,以提高生产率,减少燃烧损坏。

一,锻造加热方法

锻造的加热按所采用热源不同,可分为火焰加热与电加热两大类。

1,火焰加热

        火焰加热是利用燃料(煤.焦炭.重油.柴油.煤气或天然气等)在加热炉中燃烧产生的高温气体(火焰),通过对流和辐射将热能传递到坯料表面,然后从表面传递到中心,使坯料加热到一定温度。

        火焰加热法因燃料来源方便、设备简单、加热成本低、加热空白尺寸大而得到广泛应用。其缺点是劳动条件差,加热速度慢,温度和加热质量难以控制。

2,电加热

        电加热是利用电能转换为热能来加热金属坯料。电加热设备包括电阻炉、盐浴炉、感应加热装置等。与火焰加热方法相比,电加热的显著特点是加热速度快(如感应加热和接触加热),炉温易于控制(如电阻炉),氧化脱碳和污染少,劳动条件好,机械化和自动化方便,但设备结构复杂,投资大。电加热广泛应用于模锻或非铁金属锻造。

二,锻造温度范围

        锻造温度范围是指锻造开始温度(初始锻造温度或开始锻造温度)与锻造温度(最终锻造温度或停止锻造温度)之间的温度间隔。

        初始锻造温度主要受过热和过热的限制。对于碳结构钢,初始锻造温度随碳含量的增加而逐渐降低;随着碳含量的增加,合金工具钢的初始锻造温度应大大降低。锻造工人通常称钢是否具有良好的加热性能为吃火和不吃火。例如,低碳钢可以加热到1200℃以上,称为吃火;高碳钢一般加热到1200℃以下,称为不吃火。钢的消防程度与碳含量关系最密切(低碳钢最好吃火;钢中的碳含量越高,吃火越差)。一般来说,经验丰富的锻造工人以低碳钢为标准,将其定为12%的火。35钢次于低碳钢,10%的火,45钢90%的火,55.60.60mn钢80%的火,65mn.70%的火;碳工具钢60%的火,以掌握锻件的温度。

        最终锻造温度主要应保证金属坯料在停止锻造前仍易变形。最终锻造温度以上过早停止锻造也不利,存在以下缺点:

        1,需要增加加热次数,从而增加金属和燃料的消耗。

        2,降低生产率;

        3,导致晶粒粗大。

        最终锻造温度的确定一般取决于钢的碳含量。碳质量分数小于0.80%的钢(称为亚共析钢,如45钢),最终锻造温度一般在800℃左右;对于碳质萤火虫分数大于0.80%的钢(称为过共析钢,如T10.T12等),最终锻造温度一般在750~800℃左右,有利于破碎网状碳化物。在精加工过程中,最终锻造温度允许比规定温度低50~80℃。

        在实际生产中,在确定锻件最后一火的锻造温度范围时,应根据金属的变形确定初始锻造温度。如果变形量小,加热温度仍然是最高的初始锻造温度,则最终锻造温度过高,导致锻造中的晶粒较厚。当最终锻造温度(如900℃)较高时,可获得较大的晶粒;如果加热温度选择较低的初始锻造温度,则在800℃停止锻造,则可获得较小的晶粒。

三,装炉

1,装炉的一般规律

        ①截面尺寸为200mm碳钢.低合金钢.非铁金属,除高合金钢和特殊钢外,钢坯的塑性和导热性均优于钢锭,一般采用高温直接装炉,加热快。

        ②对于截面尺寸>200mm的中高合金钢、特殊钢坯和钢锭,应根据其尺寸和导热系数进行两段或三段加热。三段加热应在400~700℃的装炉温度下进行保温,缓慢加热至800℃,然后快速加热至初始锻造温度,防止导热性差引起裂纹。

        钢锭分为热锭和冷锭。所谓热锭是指钢锭铸造后,由钢车间保温运至锻造车间,直接加热,钢锭表面温度在550℃以上,表面温度在500℃以下,称为冷钢锭。热钢锭可直接快速加热至初始锻造温度,保温后可锻造。在条件允许的情况下,应尽可能使用热钢锭进行锻造。这不仅缩短了加热时间,减少了氧化损失,节省了燃料,而且避免了钢锭冷却的缺陷。

2,冷钢锭加热应注意以下几点:

    1)钢锭以下三种形式加热。

    2)炉内钢锭应加热均匀。常用的方法有:

        ①垫片高度为:大钢锭不小于200mm,中小钢锭不小于100mm;

        ②钢锭与炉壁之间的距离不小于200mm;

        ③与喷嘴的距离:大钢锭不小于500mm,中小钢锭不小于300mm;

        ④特殊情况下,当无法垫高时,材料在加热过程中应经常翻转;

        ⑤钢锭之间的距离不小于相应截面宽度的1/3~1/2。

    3)冷钢锭冷天加热时,必须在车间和炉前烘烤一段时间,然后装炉加热。

    4)严禁同炉加热冷热钢锭。

    5)钢锭转炉时,两炉温应相等,最大相差不能超过100℃。

    6)钢锭在同一炉内加热时,应注意以下几点:
        ①同一钢号。当重量差不大时,可在同一炉内加热;但加热规范应根据较大的钢锭确定,小钢锭应放置在易于释放的位置,以便在锻造温度下保温;

        ②重量相同。当钢号差不大时,可在同一炉内加热,但加热规范应根据合金元素含量较高的钢号确定。

    7)加热前应检查钢锭表面质量,发现裂纹等严重缺陷时应停止加热。

3,加热速度

        加热速度表示金属加热时温度上升的速度,表示单位时间内温度上升(℃/h)或单位时间内热金属层厚度(mm/min)。影响加热速度的主要因素有炉温、钢化学成分、装炉方法、钢尺寸等。

        1)炉温越高,钢加热速度越快。

        2)钢的化学成分决定了钢的导热性。碳含量越高,导热性越差;合金含量越高,导热性越差。

        3)装炉越密,钢的加热程度越不均匀。

        4)钢的尺寸越大,在相同的加热速度下,钢的内外层温差越大。为了避免金属在加热过程中出现裂纹,并在炉内外温差过大时限制加热速度。一般来说,在保证钢材不过热、过热、开裂的情况下,应尽量提高炉内温度,这不仅提高了生产率,而且避免了钢材的氧化、脱碳和晶粒生长。碳钢、合金结构钢的钢坯和非铁金属材料,即使加热速度快,也不会形成大的热应力或引起内部裂纹,因此加热速度不受限制。钢锭、高碳钢、高合金钢,由于截面尺寸大或导热率低,加热速度过快会导致金属内外温差大,形成内部裂纹,因此加热速度必须缓慢,或采用、三段加热法。

4,加热时间

        加热到规定温度所需的时间称为加热时间。炉内钢的加热时间直接影响生产效率和锻件质量。因此,确定合理的加热时间是非常重要的。计算加热时间常用的经验公式,供实际生产参考。最简单的经验公式如下:

        t=KD

        t-加热至始锻温度所需时间(h);

        D-钢的直径或边长(cm);

        K-钢的化学成分对加热时间的影响系数。低碳钢K=0.1~0.15;高碳钢尺K=0.2~0.3;-一般合金钢K=0.15~0.2。

        钢装炉方式不同,加热时加热情况也不同。装炉密度大,各钢加热不均匀,加热时间比单件装炉长。如果钢锭在锻造温度下保温超过允许保温时间过长,则会形成晶粒粗大的过热组织。过热的钢锭在加热前必须将炉温降低到650~750℃以下。必要时,保温时间可在锻造温度下延长,但不得超过表中规定的最大保温时间。

5,测量锻造温度

        在锻造过程中,需要准确地控制温度。锻造温度的测量方法包括视觉测量方法和仪器温度测量方法。仪器温度测量方法包括:光学高温计温度测量、热电偶高温计温度测量等。光学高温计是一种相对方便、高温测量和相当准确的温度测量仪器。当现场没有温度测量仪器或温度测量仪器不准确时,必须根据钢的颜色来判断钢的温度。

        当钢加热到530℃以上时,会发出不同颜色的光,颜色的变化与加热温度有关。随着钢温度的升高,钢的颜色从深到浅,亮度逐渐增加。因此,钢的实际温度可以根据钢的颜色来判断。各种颜色对应的温度如表所示。

        在目测钢的加热温度时,应注意白天和黑夜、晴天和阴天,以及现场的光线强度。在黑暗中,观察到的火相对明亮。如果你不注意这些场合之间的差异,就会有很大的错误。然而,要更准确地测量温度,需要很长时间才能积累经验,温度误差可以准确地达到20-50℃。

四,实际生产经验

    1,冷钢锭的加热工艺如下:

        1)碳含量低于0.55%,重量低于1t的碳结构钢锭,一般可在1000-1100℃高温装炉,直接加热到锻造温度,无低温保温,保持一定时间后取出锻造。

        2)部分合金结构钢、碳工具钢、轴承钢、高合金钢等钢锭可采用三个阶段加热:

        ①预热阶段。将钢锭从室温加热到临界温度(铁碳相图线)。在这个阶段,加热速度应该很慢。钢锭装炉后,在装炉温度下保温,以减少内外温差大造成的裂纹。预热时间长,一般为总加热时间的58%~68%。

        ②加热阶段。在临界温度下保温的钢锭直接加热到锻造温度。此时,钢的塑性增加,可以加速加热。加热时间短,占总加热时间的20%~25%。

        ③在锻造温度下保温。也就是说,在锻造温度下停留相当长的时间,使钢锭内外温度均匀,并利用高温下的扩散作用,使钢的化学成分和组织均匀化。锻造温度下的保温时间为总加热时间的12%~17%。

    2,钢坯炉加热在一些中小型工厂的锻造车间,主要采用钢坯锻造锻件。根据各厂的加热经验,除部分高合金钢和特殊钢种外,无论钢号,均可采用高温直接加热到锻造温度,即炉锻。


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