(二)鍛造工藝

1.工藝流程

鍛造按成型方法可分為：①開式鍛造(自由鍛)。利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個抵鐵(砧塊)間產(chǎn)生變形以獲得所需鍛件，主要有手工鍛造和機械鍛造兩種。②閉模式鍛造。金屬坯料在具有一定形狀的鍛模膛內(nèi)受壓變形而獲得鍛件，可分為模鍛、冷鐓、旋轉(zhuǎn)鍛、擠壓等。

按變形溫度鍛造又可分為熱鍛(加工溫度高于坯料金屬的再結(jié)晶溫度)、溫鍛(低于再結(jié)晶溫度)和冷鍛(常溫)。

鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、鈦、銅等及其合金。材料的原始狀態(tài)有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態(tài)金屬等。金屬在變形前的橫斷面積與變形后的模斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本有很大關(guān)系。

機械裝備中的主承力結(jié)構(gòu)或次承力結(jié)構(gòu)件一般地都是由鍛件制成的，鍛件廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟、國防工業(yè)和社會生活的各個領(lǐng)域。鍛壓加工過程消耗大量的金屬、能源和其他物質(zhì)，屬于節(jié)能節(jié)材減排的重點行業(yè)之一。

2.工藝節(jié)能建議

鍛造行業(yè)能源消耗主要表現(xiàn)在鍛錘、壓力機等設(shè)備耗能、坯料加熱、鍛件熱處理。鍛造行業(yè)擁有的各類鍛錘和壓力機結(jié)構(gòu)，大部分是沿襲蘇聯(lián)20世紀(jì)四五十年代的設(shè)計方案，存在先天性能耗高問題。自由鍛造液壓機和模鍛液壓機的工作介質(zhì)為水或油，多采用成套的泵—蓄能器提供動力，通過管道將動力傳送至液壓機做功，主要生產(chǎn)大型自由鍛件和模鍛件。模鍛壓力機包括雙盤摩擦螺旋壓力機、機械壓力機以及離合器式和電動直驅(qū)式螺旋壓力機，是我國生產(chǎn)各類民用或軍用機械產(chǎn)品大中小型模鍛件的主要設(shè)備。

坯料加熱和鍛件熱處理的加熱爐分別為電加熱爐和燃料(煤氣、天然氣、油)加熱爐，總量超過10000臺。根據(jù)行業(yè)調(diào)研資料顯示，就鍛造加熱環(huán)節(jié)，在可比條件下(生產(chǎn)同等重量、形狀復(fù)雜程度相當(dāng)?shù)腻懠?，能耗統(tǒng)計表明，每生產(chǎn)It鍛件，將消耗油401元，消耗煤215元，消耗天然氣145元或電123元。燃煤爐的能耗大約是電加熱爐的兩信，燃油加熱爐的能耗大約是電加熱爐的3.3倍。

鍛造工藝節(jié)能建議：

(1)推廣冷擠壓及冷鍛工藝。在原生產(chǎn)過程中，需要各種加熱及熱處理，鍛造過程中80%的能耗在此過程中，通過冷鍛工藝，可以最大限度地減少用熱量，減少熱能的應(yīng)用。

(2)余熱熱處理工藝的應(yīng)用。余熱熱處理工藝是指利用鍛造過程中產(chǎn)生的余熱來完成所需要的熱處理，包括余熱淬火、余熱等溫、余熱正火等。

(3)燃油爐的改造。主要措施為減少熱量的散失，增加保溫層，減小爐門通徑，增加爐門，采用高級霧化噴嘴。

(4)中頻感應(yīng)器的匹配。采用專用的中頻感應(yīng)器，使之感應(yīng)能力大大提高，達(dá)到最佳匹配效果，提高加熱效率。

(5)熱處理爐的改造。提高熱處理爐的保溫能力，減少其散熱。

(6)循環(huán)水系統(tǒng)的改造。加裝水凈化及散熱系統(tǒng)，使水能夠循環(huán)利用，減少了水的使用。

(7)蒸汽錘改電液錘。對原有蒸汽、空氣鍛錘的驅(qū)動部分進(jìn)行改造，取消原有動力供應(yīng)系統(tǒng)。蒸汽、空氣鍛錘改電液錘的特點是用電液錘動力頭來替代原蒸汽錘或空氣錘的汽(氣)缸，原錘的錘體和基礎(chǔ)都保持不動。電液錘驅(qū)動頭工作原理就是液壓蓄能、氣體膨脹和自重做功。電液錘驅(qū)動頭主要由驅(qū)動頭、動力頭和電控柜組成。動力頭是電液錘的打擊部件、泵站為其提供動力，電控柜進(jìn)行邏輯控制。動力頭包括主箱體、主操縱閥、蓄能器、氮氣罐等;液壓站包括油箱、電控卸荷閥、齒輪油泵及配用電動機、先導(dǎo)卸荷閥、油過濾裝置、冷卻器等。項目改造后能源利用率可提高至20%左右。

(8)諧波治理及功率因數(shù)的提高。由于在冶煉過程中，使用中頻爐，企業(yè)內(nèi)部的功率因數(shù)低，諧波含量大，針對于此，需要針對企業(yè)性質(zhì)，加裝動態(tài)無功功率補償裝置及動態(tài)諧波治理裝置，這樣可減少線損。

(9)水循環(huán)中水泵的變頻改造。通過采用恒壓供水的方式，來控制水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)能的目的。

(三)熱處理工藝

1.工藝流程

熱處理工藝主要用來改善材料的性能及消除內(nèi)應(yīng)力，一般可分為預(yù)備熱處理、最終熱處理、去除內(nèi)應(yīng)力處理。

在機械零件或加工模具的制造過程中，往往要經(jīng)過各種冷、熱加工，同時在各加工工序之間還經(jīng)常要穿插多次熱處理工藝。

鋼的熱處理工藝過程包括加熱、保溫和冷卻三個階段，它可用溫度一時間坐圖形來表示，稱為鋼的熱處理工藝曲線，如圖4-49所示。

鋼的熱處理工藝流程如下：

(1)退火。將工件加熱到一定溫度下，保溫后，隨爐冷卻。

退火的目的是消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度、改善加工性能和細(xì)化晶粒，提高材料的力學(xué)性能。

(2)正火。將工件加熱到一定溫度下，保溫后，在空氣中冷卻。正火的目的與退火相似，由于在空氣中冷卻，冷卻速度稍大，正火后得到的組織比退火的更細(xì)、硬度也高一些。與退火相比，正火生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)率高，因此應(yīng)盡量用正火替代退火。在生產(chǎn)中，低碳鋼常采用正火來提高切削性能，對一些不重要的中碳鋼零件可將正火作為最終熱處理。.

(3)淬火。淬火是將工件加熱到一定溫度，保溫后，在水或油中快速冷卻。淬火的目的是提高鋼的硬度和耐磨性。

(4)回火。回火足在淬火后必須進(jìn)行的一種熱處理工藝。因為工件淬火以后，得到的組織很不穩(wěn)定，存在較大的內(nèi)應(yīng)力，極易造成裂紋，如在淬火后及時進(jìn)行回火，就能不同程度地穩(wěn)定組織、消除內(nèi)應(yīng)力，獲得所需要的使用性能。

根據(jù)不同的回火溫度，回火處理有三種：高溫回火、中溫回火和低溫回火。

調(diào)質(zhì)處理：淬火加高溫回火，高溫回火的溫度為500～650℃，適用于中碳鋼，可獲得較高的綜合力學(xué)性能。它適用于生產(chǎn)重要零件(如軸、齒輪和連桿等)。

中溫回火(350～450℃)后，材料具有較高的彈性，硬度適中，適用于各種彈性零件(如彈簧)的生產(chǎn)。

低溫回火(150～250℃)后，材料仍保持有較高的硬度，使工件具有很好的耐磨性，它適用于各種工具、滾動軸承等。