不锈钢锻造要比碳钢或低合金钢困难得多,这是因为不锈钢在高温状态下或在锻造时,其显微组织在较高极限温度仍有较高的强度。不同类型和不同成分的不锈钢,具有不同的可锻性和不同的锻造负荷。


  从生产角度考虑,应该在满足锻件尺寸及性能要求的基础上,尽量发挥生产设备的生产率和降低燃料及设备的消耗。因此,选择始锻温度和终锻温度就成为一个综合性的技术问题和经济问题。假如在较宽的温度范围都能获得合格的锻件,应该从经济角度来选择合理的锻造工艺规程。很明显,温度愈高,锻造就愈容易进行,生产率也就会愈高;但是燃料的消耗及加热炉的损耗也会愈大,因此应从这两方面考虑,进行合理的选择。



1. 下料


  直径大于40mm的棒材多用圆盘直径较大的盘锯切割,较小直径的棒材可用砂轮切割机切割。


  马氏体不锈钢对表面缺陷十分敏感,原料表面若有划痕等缺陷,都会在锻造过程中扩展成裂缝。对于表面有缺陷的棒材,必须经车削剥皮或用无芯磨床磨去一层,将缺陷清除干净后,方可进入下道工序。


  一般锻件毛坯余量由几部分构成:①. 切削加工;②. 脱模斜度;③. 厚度;④. 收缩量;⑤. 模具磨损;⑥. 模具错位(对中)情况。


  按一般锻件来说,其长度和宽度的标准公差为:±0.076mm/mm。这一数值适用于直径。这个公差包括收缩、刻模和模具抛光的允许误差。


  模具磨损影响锻件总长度和总宽度的公差。余量变化的大小取决于锻造材料和锻件形状。因此,对于各种锻造材料,模具磨损公差除了用于长、宽公差外,还被用于仅与锻件表面有关的一些尺寸,模具磨损公差不能用于中心距尺寸。


  对于所有外部尺寸,包括长、宽和外径,模具的磨损公差可以这样计算:以外轮廓的最长尺寸和外径(从平行于模具的主要分型面测得)乘以表3-3中的近似系数,再加正的长、宽公差值。对于外轮廓尺寸的模具磨损公差只能用正值来表示。


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  对于所有内部尺寸,包括长、宽和内径,模具的磨损公差可以由最大的内部长度或内径乘以上述系数求得,这个数值只能用负值来表示。无论是内部还是外部尺寸,每一表面的模具磨损公差均为计算值的0.5。


  一般锻件的标准厚度公差随锻件的质量增加而增大。例如,一个6.8 kg的锻件,其厚度公差为(外)+1.59mm,(内)-0.79mm;那么质量为90.72kg的锻件,其厚度公差则为(外)+3.97mm,(内)-2.38mm。


  厚度公差与模具闭合公差是两个相同的用语,对于300系列和400系列不锈钢,这种公差数值是不同的,如表3-4所示。从分型纵向延伸15.25cm以上的锻件端部公差,包括了模具闭合公差以及±0.076mm/mm的长度公差。这个公差要被加到表3-3所示的数值上去,但仅仅适用于端部公差。


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  表3-5所列出的是不锈钢锻件公差与锻件质量的配合关系。


  一般锻件毛坯加工余量所包含的内容,如图3-5所示。


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  需要注意的是,为了清楚起见,图3-5将公差和余量放大来表示。



2. 毛坯加热


  不锈钢锻造前加热可用电炉,也可用火焰炉。一般生产多用火焰炉,炉内气氛应保持中性或微氧化性。


  不锈钢的热导率随着温度的增加而增大。因此,对于直径大于100mm的手坏,均应采用两段加热制度:在预热阶段,保持800~850℃的炉温以较慢的速度加热;在加热和均热阶段,保持较高炉温(始锻温度上限),以便能迅速加热到始锻温度。


  对于表面质量要求较高的精密锻件,或余量要求较少的重要锻件,加热前往往在毛坯表面涂一层防护涂料(玻璃润滑剂),然后在普通加热炉内加热。


  不锈钢的加热时间可以按0.3~0.5min/mm计算。


3. 锻造


  以模锻为例,做以下说明。


  模锻之前模具应预热至150~200℃,有时可预热到300℃。不锈钢模锻可采用单型槽或多型槽模。截面形状有剧烈变化或形状复杂的锻件,必须采用预制坯的工序。不锈钢黏性大,易粘模。因此,模锻件的质量与模锻过程中的润滑密切相关。每次锤击之前,模具都必须润滑,并要把润滑剂涂抹均匀,以免产生表面缺陷。


  在每次锤击之后,特别是打第一锤之后,一定要注意将氧化皮吹刷干净,一火不能锻造成时,在预锻后仍需清除氧化皮。



4. 切边


  各类不锈钢最好采用热切边。热切边通常应在不低于800℃温度下进行。冷锻件切边时必须预热到900~950℃进行。沉淀硬化不锈钢必须切边,以免形成毛边裂纹。对于很薄的叶片锻件,特别是马氏体不锈钢锻件,允许在退火后冷切边。



5. 锻后冷却


 马氏体不锈钢对冷却速度特别敏感,为了防止产生裂纹,应采取缓冷措施。


 一般是将锻件在200℃左右的炉墙中或石棉保温箱中冷却,或者是转入600℃炉中保温并随炉冷却。


 奥氏体和铁素体不锈钢因无相变发生,锻后可常空冷。



6. 表面清理


 不锈钢在制坯和终锻之间,在机械加工之前,均需将氧化皮清除干净。酸洗和喷丸都是较好的清除方法,以锻件先喷丸再进行酸洗效果会更好。若用滚筒去除氧化皮,则酸洗宜放在滚筒清理之后。