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锻造工艺分类与失效模式分析 Forging and FMEA 一锻造分类锻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性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。锻造和冲压同属塑性加工性质统称锻压。锻造是机械制造中常用的成形方法。通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外多采用锻件。锻造按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。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。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锻造称为温锻。不过这种划分在生产中并不完全统一。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300800℃之间称为温锻或半热锻。锻造按成形方法则可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成形轧制、辊锻、辗扩等。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锻造其他锻造方法的坯料变形都受到模具的限制称为闭模式锻造。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锻造。锻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。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好形状和尺寸准确表面质量好便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。铸锭仅用于大型锻件。铸锭是铸态组织有较大的柱状晶和疏松的中心。因此必须通过大的塑性变形将柱状晶破碎为细晶粒将疏松压实才能获得优良的金属组织和机械性能。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。锻件粉末接近于一般模锻件的密度具有良好的机械性能并且精度高可减少后续的切削加工。粉末锻件内部组织均匀没有偏析可用于制造小型齿轮等工件。但粉末的价格远高于一般棒材的价格在生产中的应用受到一定限制。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、流动、塑性变形和成形就可获得所需形状和性能的模锻件。液态金属模锻是介于压铸和模锻间的成形方法特别适用于一般模锻难于成形的复杂薄壁件。不同的锻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验检验锻件的尺寸和表面缺陷锻件热处理用以消除锻造应力改善金属切削性能清理主要是去除表面氧化皮矫正检查一般锻件要经过外观和硬度检查重要锻件还要经过化学成分分析、机械性能、残余应力等检验和无损探伤。锻压是锻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形状和尺寸的制件的成形加工方法。在锻造加工中坯料整体发生明显的塑性变形有较大量的塑性流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出现较大距离的塑性流动。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。锻压和冶金工业中的轧制、拔制等都属于塑性加工或称压力加工但锻压主要用于生产金属制件而轧制、拔制等主要用于生产板材、带材、管材、型材和线材等通用性金属材料。随着锻坯少无氧化加热技术、高精度和高寿命模具、热挤压成形轧制等新锻造工艺和锻造操作机、机械手以及自动锻造生产线的发展锻造生产的效率和经济效果不断提高。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、径向锻造、摆动辗压等相继发展逐渐形成能生产不需切削加工的精密制件的高效锻造工艺。锻压主要按成形方式和变形温度进行分类。按成形方式锻压可分为锻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。热锻压是在金属再结晶温度以上进行的锻压。提高温度能改善金属的塑性有利于提高工件的内在质量使之不易开裂。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。但热锻压工序多工件精度差表面不光洁锻件容易产生氧化、脱碳和烧损。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。温锻压的精度较高表面较光洁而变形抗力不大。在常温下冷锻压成形的工件其形状和尺寸精度高表面光洁加工工序少便于自动化生产。许多冷锻、冷冲压件可以直接用作零件或制品而不再需要切削加工。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。等温锻压是在整个成形过程中坯料温度保持恒定值。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性能。等温锻压需要将模具和坯料一起保持恒温所需费用较高仅用于特殊的锻压工艺如超塑成形