閥門鍛造知識

鑄造和鍛造是兩個不同的加工工藝。
鑄造是把沒有形狀的金屬液變成有形狀的固體。鑄造閥門就是澆鑄所成的閥門。
鍛造主要是在高溫下用擠壓的方法成型。可以細化制件中的晶粒。鍛造閥門就是鍛打出來的。

鍛造的種類

一） 根據變形溫度分類

當溫度超過300-400℃（鋼的藍脆區），達到700-800℃時，變形阻力將急劇減小，變形能也得到很大改善。根據在不同的溫度區域進行的鍛造，針對鍛件質量和鍛造工藝要求的不同，可分為冷鍛、溫鍛、熱鍛三個成型溫度區域。鋼的開始再結晶溫度約為727℃，但普遍采用800℃作為劃分線，高于800℃的是熱鍛；在300～800℃之間稱為溫鍛或半熱鍛。不加熱在室溫下的鍛造叫冷鍛。

在低溫鍛造時，鍛件的尺寸變化很小。在700℃以下鍛造，氧化皮形成少，而且表面無脫碳現象。因此，只要變形能在成形能范圍內，冷鍛容易得到很好的尺寸精度和表面光潔度。只要控制好溫度和潤滑冷卻，700℃以下的溫鍛也可以獲得很好的精度。熱鍛時，由于變形能和變形阻力都很小，可以鍛造形狀復雜的大鍛件。要得到高尺寸精度的鍛件，可在900-1000℃溫度域內用熱鍛加工。另外，要注意改善熱鍛的工作環境。鍛模壽命（熱鍛2-5千個，溫鍛1-2萬個，冷鍛2-5萬個）與其它溫度域的鍛造相比是較短的，但它的自由度大，成本低。

坯料在冷鍛時要產生變形和加工硬化，使鍛模承受高的荷載，因此，需要使用高強度的鍛模和采用防止磨損和粘結的硬質潤滑膜處理方法。另外，為防止坯料裂紋，需要時進行中間退火以保證需要的變形能力。為保持良好的潤滑狀態，可對坯料進行磷化處理。在用棒料和盤條進行連續加工時，目前對斷面還不能作潤滑處理，正在研究使用磷化潤滑方法的可能。

二） 根據坯料的移動方式分類

根據坯料的移動方式，鍛造可分為自由鍛、鐓粗、擠壓、模鍛、閉式模鍛、閉式鐓鍛。

1、自由鍛

定義：利用沖擊力或壓力使金屬在上下砧面間各個方向自由變形，不受任何限制而獲得所需形狀及尺寸和一定機械性能的鍛件的一種加工方法，簡稱自由鍛。

特點：自由鍛造所用工具和設備簡單，通用性好，成本低。同鑄造毛坯相比，自由鍛消除了縮孔、 縮松、氣孔等缺陷，使毛坯具有更高的力學性能。鍛件形狀簡單，操作靈活。因此，它在重型機器及重要零件的制造上有特別重要的意義。

分類：主要有手工鍛造和機械鍛造兩種。手工自由鍛生產效率低，勞動強度大，僅用于修配或簡單、小型、小批鍛件的生產。

在現代工業生產中，機器自由鍛已成為鍛造生產的主要方法，在重型機械制造中，它具有特別重要的作用。而產生的鍛件形狀和尺寸主要由操作工的技術水平決定。

主要設備：自由鍛造的設備分為鍛錘和液壓機兩大類。生產中使用的鍛錘有空氣錘和蒸汽-空氣錘，有些廠還使用結構簡單，投資少的彈簧錘、夾板錘、杠桿錘和鋼絲錘等。液壓機是以液體產生的靜壓力使坯料變形的，是生產大型鍛件的方式。

基本工序：自由鍛造的基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉、錯移、切割及鍛接等。

2、模鍛

定義：模鍛是指在專用模鍛設備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結構也比較復雜生產率高。

特點：在模鍛錘或壓力機上用鍛模將金屬坯料鍛壓加工成形的工藝。模鍛工藝生產效率高，勞動強度低，尺寸精確，加工余量小，并可鍛制形狀復雜的鍛件；適用于批量生產。但模具成本高，需有專用的模鍛設備，不適合于單件或小批量生產。

分類：根據設備不同，模鍛分為錘上模鍛，曲柄壓力機模鍛，平鍛機模鍛，摩擦壓力機模鍛等。

制備：模鍛用的鍛模，由上下兩個模塊組成,模膛4是鍛模的工作部分，上下模各一半。用燕尾和楔1、2固定在錘砧和工作臺上；并以鎖扣3或導柱導向,防止上下模塊錯位。金屬坯料按模膛的形狀變形。

工序、工藝過程：模鍛的工序為制坯、預鍛和終鍛。終鍛模的模膛是按鍛件的尺寸、形狀，并加上余量和偏差確定的。

（三）根據鍛模的運動方式分類

根據鍛模的運動方式，鍛造又可分為擺輾、擺旋鍛、輥鍛、楔橫軋、輾環和斜軋等方式。擺輾、擺旋鍛和輾環也可用精鍛加工。為了提高材料的利用率，輥鍛和橫軋可用作細長材料的前道工序加工。與自由鍛一樣的旋轉鍛造也是局部成形的，它的優點是與鍛件尺寸相比，鍛造力較小情況下也可實現形成。包括自由鍛在內的這種鍛造方式，加工時材料從模具面附近向自由表面擴展，因此，很難保證精度，所以，將鍛模的運動方向和旋鍛工序用計算機控制，就可用較低的鍛造力獲得形狀復雜、精度高的產品,例如生產品種多、尺寸大的汽輪機葉片等鍛件。

鍛造設備的模具運動與自由度是不一致的，根據下死點變形限制特點，鍛造設備可分為下述四種形式：

（1）限制鍛造力形式：油壓直接驅動滑塊的油壓機；

（2）準沖程限制方式：油壓驅動曲柄連桿機構的油壓機；

（3）沖程限制方式：曲柄、連桿和楔機構驅動滑塊的機械式壓力機；

（4）能量限制方式：利用螺旋機構的螺旋和磨擦壓力機。

為了獲得高的精度應注意防止下死點處過載，控制速度和模具位置。因為這些都會對鍛件公差、形狀精度和鍛模壽命有影響。另外，為了保持精度，還應注意調整滑塊導軌間隙、保證剛度，調整下死點和利用補助傳動裝置等措施。

此外，根據滑塊運動方式還有滑塊垂直和水平運動（用于細長件的鍛造、潤滑冷卻和高速生產的零件鍛造）方式之分，利用補償裝置可以增加其它方向的運動。上述方式不同，所需的鍛造力、工序、材料的利用率、產量、尺寸公差和潤滑冷卻方式都不一樣，這些因素也是影響自動化水平的因素。

鍛造用材

鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金。材料的原始狀態有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態金屬。金屬在變形前的橫斷面積與變形后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量及變形速度對提高產品質量、降低成本有很大關系。

一般的中小型鍛件都用圓形或方形棒料作為坯料。棒料的晶粒組織和機械性能均勻、良好，形狀和尺寸準確，表面質量好，便于組織批量生產。只要合理控制加熱溫度和變形條件，不需要大的鍛造變形就能鍛出性能優良的鍛件。鑄錠僅用于大型鍛件。鑄錠是鑄態組織，有較大的柱狀晶和疏松的中心。因此必須通過大的塑性變形，將柱狀晶破碎為細晶粒，將疏松壓實，才能獲得優良的金屬組織和機械性能。

經壓制和燒結成的粉末冶金預制坯，在熱態下經無飛邊模鍛可制成粉末鍛件。鍛件粉末接近于一般模鍛件的密度，具有良好的機械性能，并且精度高，可減少后續的切削加工。粉末鍛件內部組織均勻，沒有偏析，可用于制造小型齒輪等工件。但粉末的價格遠高于一般棒材的價格，在生產中的應用受到一定限制。對澆注在模膛的液態金屬施加靜壓力，使其在壓力作用下凝固、結晶、流動、塑性變形和成形，就可獲得所需形狀和性能的模鍛件。液態金屬模鍛是介于壓鑄和模鍛間的成形方法，特別適用于一般模鍛難于成形的復雜薄壁件。

鍛造用料除了通常的材料，如各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金之外，鐵基高溫合金，鎳基高溫合金，鈷基高溫合金的變形合金也采用鍛造或軋制方式完成，只是這些合金由于其塑性區相對較窄，所以鍛造難度會相對較大，不同材料的加熱溫度，開鍛溫度與終鍛溫度都有嚴格的要求。

鍛造工藝流程

不同的鍛造方法有不同的流程，其中以熱模鍛的工藝流程最長，一般順序為：鍛坯下料；鍛坯加熱；輥鍛備坯；模鍛成形；切邊；沖孔；矯正；中間檢驗，檢驗鍛件的尺寸和表面缺陷；鍛件熱處理，用以消除鍛造應力，改善金屬切削性能；清理，主要是去除表面氧化皮；矯正；檢查，一般鍛件要經過外觀和硬度檢查，重要鍛件還要經過化學成分分析、機械性能、殘余應力等檢驗和無損探傷。

鍛造過程注意事項

（1）鍛造加工過程包括：將材料切割成所需尺寸、加熱、鍛造、熱處理、清理和檢驗。在小型人工鍛造中，所有這些操作都由數名鍛工上手和下手在狹小場所內進行。他們都暴露于相同的有害環境和職業性危害中；在大型鍛造車間，危害隨工作崗位的不同而各異。工作條件盡管工作條件因鍛造形式不同而各異，但具有某些共同特點：中等強度的體力勞動，干熱的小氣候環境，產生噪聲和振動，空氣受煙霧污染。

（2）工人們同時暴露于高溫空氣和熱輻射下，導致熱量在體內積累，熱量加上代謝的熱量，會造成散熱失調和病理變化。8小時勞動的排汗量將隨小氣體環境、體力消耗以及熱適應性程度的不同而異一般在1.5~5升之間，或甚至更高。在較小鍛造車間或離熱源較遠處，貝哈二氏熱應激指數通常為55~95；但在大型鍛造車間，靠近加熱爐或落錘機的工作點可能高達150~190。易引起缺鹽和熱痙攣。在寒冷季節，暴露于小氣候環境的變化中可能在一定程度上促進其適應性，但迅速而過于頻繁的變化，可能構成對健康的危害。大氣污染：作場所的空氣中可能含有煙塵、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫，或者還含有，其濃度取決于加熱爐燃料的種類和所含雜質，以及燃燒效率、氣流和通風狀況。噪聲和振動:型鍛錘必然會產生低頻率噪聲和振動，但也可能有一定的高頻成分，其聲壓級在95~115分貝之間。工作人員暴露于鍛造振動中，可能造成氣質性和功能性失調，會降低工作能力和影響安全。