(二)鍛造工藝

1.工藝流程

鍛造按成型方法可分為：①開(kāi)式鍛造(自由鍛)。利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個(gè)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(jī)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(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本有很大關(guān)系。

機(jī)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(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防工業(yè)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。鍛壓加工過(guò)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(diǎn)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(jī)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(lèi)鍛錘和壓力機(jī)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(jì)方案，存在先天性能耗高問(wèn)題。自由鍛造液壓機(jī)和模鍛液壓機(jī)的工作介質(zhì)為水或油，多采用成套的泵—蓄能器提供動(dòng)力，通過(guò)管道將動(dòng)力傳送至液壓機(jī)做功，主要生產(chǎn)大型自由鍛件和模鍛件。模鍛壓力機(jī)包括雙盤(pán)摩擦螺旋壓力機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)以及離合器式和電動(dòng)直驅(qū)式螺旋壓力機(jī)，是我國(guó)生產(chǎn)各類(lèi)民用或軍用機(jī)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(guò)10000臺(tái)。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(jì)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(guò)程中，需要各種加熱及熱處理，鍛造過(guò)程中80%的能耗在此過(guò)程中，通過(guò)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(guò)程中產(chǎn)生的余熱來(lái)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(mén)通徑，增加爐門(mén)，采用高級(jí)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(duì)原有蒸汽、空氣鍛錘的驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行改造，取消原有動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)。蒸汽、空氣鍛錘改電液錘的特點(diǎn)是用電液錘動(dòng)力頭來(lái)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(dòng)。電液錘驅(qū)動(dòng)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(dòng)頭主要由驅(qū)動(dòng)頭、動(dòng)力頭和電控柜組成。動(dòng)力頭是電液錘的打擊部件、泵站為其提供動(dòng)力，電控柜進(jìn)行邏輯控制。動(dòng)力頭包括主箱體、主操縱閥、蓄能器、氮?dú)夤薜?液壓站包括油箱、電控卸荷閥、齒輪油泵及配用電動(dòng)機(jī)、先導(dǎo)卸荷閥、油過(guò)濾裝置、冷卻器等。項(xiàng)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(guò)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(duì)于此，需要針對(duì)企業(yè)性質(zhì)，加裝動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置及動(dòng)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(guò)采用恒壓供水的方式，來(lái)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(lái)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(jī)械零件或加工模具的制造過(guò)程中，往往要經(jīng)過(guò)各種冷、熱加工，同時(shí)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(guò)程包括加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段，它可用溫度一時(shí)間坐圖形來(lái)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(lái)提高切削性能，對(duì)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?yàn)楣ぜ慊鹨院螅玫降慕M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(shí)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(dòng)軸承等。