2025年鍛造工實(shí)際操作考試題及答案一、實(shí)操題（40分）1.請以直徑φ150mm、長度500mm的45鋼坯料為例，完成自由鍛拔長至直徑φ100mm、長度800mm的操作（要求分步描述操作流程，包含關(guān)鍵參數(shù)控制與質(zhì)量檢查要點(diǎn)）。操作流程及關(guān)鍵參數(shù)控制：（1）坯料加熱：采用箱式電阻爐加熱，裝爐前清理表面氧化皮。45鋼始鍛溫度1200℃±10℃，終鍛溫度800℃±20℃。加熱時(shí)按“低溫裝爐-分段升溫”原則，室溫至600℃升溫速率≤100℃/h，600℃至1200℃升溫速率≤150℃/h，達(dá)到1200℃后保溫1.5h（保溫時(shí)間按有效厚度1.2min/mm計(jì)算，坯料有效厚度150mm，150×1.2=180min=3h？此處需修正：實(shí)際保溫時(shí)間通常為每100mm厚度0.8-1.2h，φ150mm坯料半徑75mm，有效厚度約150mm，故保溫時(shí)間1.5-2h，取1.5h），確保心部溫度均勻。（2）砧面準(zhǔn)備：使用平砧，檢查砧面是否平整，無凹坑或裂紋，表面涂抹石墨潤滑劑（減少摩擦，防止粘砧）。調(diào)整砧塊間距，初始壓下量控制在20-30mm（首次壓下量不超過坯料高度的20%，初始坯料高度為直徑150mm，20%即30mm）。（3）拔長操作：①初步鐓粗：為增加拔長效率，先將坯料沿長度方向鐓粗至高度120mm（原長度500mm，鐓粗后高度縮短，橫截面積增大，便于后續(xù)拔長），鐓粗時(shí)控制每道次壓下量≤15mm，避免產(chǎn)生縱向裂紋。②送進(jìn)與翻轉(zhuǎn)：采用“方-圓”拔長法，先將坯料鍛成正方形截面（邊長約130mm），再逐步拔長。送進(jìn)量l與砧寬B的比值l/B控制在0.4-0.6（平砧寬度B取200mm，送進(jìn)量l=80-120mm），避免送進(jìn)量過?。ㄒ桩a(chǎn)生折疊）或過大（變形不深入心部）。每道次鍛打后，將坯料翻轉(zhuǎn)90°，確保截面變形均勻。③減徑至φ100mm：當(dāng)正方形截面邊長達(dá)到110mm時(shí)，改用V型砧繼續(xù)拔長，減少圓形截面的橢圓度。每道次壓下量逐步減小至10-15mm（終鍛階段壓下量不宜過大，防止溫度過低導(dǎo)致裂紋），最終通過精整工序?qū)⒔孛嫘拚秊棣?00mm，長度達(dá)到800mm。（4）質(zhì)量檢查：①尺寸檢測：使用游標(biāo)卡尺測量直徑（允許偏差±1mm），鋼卷尺測量長度（允許偏差±2mm）。②表面質(zhì)量：觀察表面無折疊、裂紋、凹坑等缺陷（折疊特征為表面有閉合的線性凹痕，裂紋為開口狀細(xì)紋）。③內(nèi)部質(zhì)量：采用超聲波探傷檢測心部是否有未焊合的縮孔或疏松（45鋼鍛后需100%探傷，標(biāo)準(zhǔn)按GB/T6402-2008《鋼鍛件超聲檢測方法》）。二、簡答題（30分）1.簡述模鍛生產(chǎn)中“飛邊”的作用及飛邊槽設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)（8分）。飛邊的作用：①容納多余金屬，防止鍛件充不滿；②增加金屬流動阻力，迫使金屬充滿模膛；③起緩沖作用，減少上模對下模的沖擊，延長模具壽命。飛邊槽設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)：①橋部高度h：通常取1-3mm（根據(jù)鍛件材料和厚度調(diào)整，45鋼取1.5-2mm），過小會導(dǎo)致阻力過大，模具易壓塌；過大則飛邊過厚，浪費(fèi)材料。②橋部寬度b：一般為5-15mm（與鍛件投影面積相關(guān)，小鍛件取5-8mm，大鍛件取10-15mm），寬度影響金屬流動阻力，需與h配合設(shè)計(jì)。③倉部深度H：為橋部高度的3-5倍（H=3h-5h），用于儲存多余金屬，防止金屬溢出模外。2.列舉3種鍛造過程中常見的溫度控制失誤及對應(yīng)的質(zhì)量問題（8分）。（1）始鍛溫度過高（超過固相線）：導(dǎo)致坯料過燒，晶粒邊界氧化熔化，鍛后出現(xiàn)沿晶斷裂，無法修復(fù)。（2）終鍛溫度過低（低于再結(jié)晶溫度）：金屬塑性下降，變形抗力增大，鍛件表面易產(chǎn)生冷裂紋（裂紋呈直線狀，無氧化色），內(nèi)部可能殘留較大內(nèi)應(yīng)力。（3）加熱速度過快（尤其對高合金鋼）：心表溫差過大，產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致坯料內(nèi)部出現(xiàn)橫向裂紋（多發(fā)生在大截面坯料中心）。3.說明空氣錘操作中“單打”“連打”“空轉(zhuǎn)”三種模式的應(yīng)用場景（7分）。（1）單打：錘頭單次落下鍛打，適用于精確控制壓下量（如精整工序、小變形量調(diào)整）或模具對中時(shí)的試打。（2）連打：錘頭連續(xù)快速鍛打，用于需要較大變形量的工序（如拔長、鐓粗的初始階段），提高生產(chǎn)效率。（3）空轉(zhuǎn)：錘頭不落下，僅壓縮空氣循環(huán)，用于設(shè)備預(yù)熱（開機(jī)初期）、操作間隙等待坯料加熱，或檢查錘桿、砧塊位置時(shí)避免誤動作。4.簡述鍛造后正火處理的目的及工藝參數(shù)（7分）。目的：①細(xì)化晶粒，改善鍛件力學(xué)性能（提高強(qiáng)度和韌性）；②消除網(wǎng)狀碳化物（對過共析鋼）；③調(diào)整硬度，便于后續(xù)切削加工（45鋼正火后硬度170-217HBW）。工藝參數(shù)：加熱溫度為Ac3+30-50℃（45鋼Ac3≈780℃，故加熱至810-830℃），保溫時(shí)間按有效厚度1.5-2min/mm計(jì)算（如鍛件厚度100mm，保溫150-200min），保溫后空冷（冷卻速度比退火快，獲得較細(xì)的珠光體組織）。三、分析題（30分）1.某工廠采用模鍛生產(chǎn)汽車連桿（材料40Cr，鍛件圖見附件），近期發(fā)現(xiàn)鍛件桿部出現(xiàn)沿長度方向的折疊缺陷，試分析可能原因并提出解決措施（15分）。可能原因分析：（1）坯料體積不足：預(yù)鍛工序未充滿，終鍛時(shí)金屬從桿部向頭部流動不充分，導(dǎo)致桿部表層金屬重疊形成折疊。（2）模具設(shè)計(jì)缺陷：預(yù)鍛模膛桿部圓角半徑過小（R＜3mm），金屬流動時(shí)在圓角處產(chǎn)生死區(qū)，終鍛時(shí)死區(qū)金屬被帶入形成折疊。（3）工藝參數(shù)不當(dāng)：①終鍛溫度過低（＜850℃），金屬流動性差，表層金屬先冷卻，變形時(shí)與心部金屬流動不同步；②打擊力不足（設(shè)備噸位偏小，實(shí)際打擊能量＜理論所需80%），無法將金屬充分壓入模膛。（4）操作問題：坯料在模膛中定位偏移（偏移量＞2mm），導(dǎo)致金屬單側(cè)流動過多，另一側(cè)因補(bǔ)料不及時(shí)形成折疊。解決措施：（1）調(diào)整坯料體積：通過稱重或三維掃描檢測坯料重量，確保實(shí)際重量為理論重量的102%-105%（補(bǔ)償飛邊和氧化燒損）。（2）優(yōu)化模具設(shè)計(jì)：增大預(yù)鍛模膛桿部圓角半徑至5-8mm，增加桿部拔模斜度（從3°增至5°），減少金屬流動阻力；在折疊易發(fā)區(qū)增設(shè)工藝凸臺（高度1-2mm），引導(dǎo)金屬均勻填充。（3）修正工藝參數(shù)：①提高終鍛溫度至900-950℃（40Cr終鍛溫度≥850℃，適當(dāng)提高可改善流動性）；②更換更大噸位鍛壓機(jī)（原1600t更換為2000t），確保打擊能量滿足要求（打擊能量=鍛件投影面積×單位壓力，40Cr單位壓力取800-1000MPa，投影面積若為5000mm2，則打擊能量需4000-5000kN）。（4）規(guī)范操作：在模具上增加定位銷（直徑φ10mm，高度5mm），確保坯料放置偏差≤1mm；操作前清理模膛氧化皮（使用壓縮空氣吹掃，每5件清理一次）。2.某車間使用電液錘鍛造φ300mm的20CrMnTi齒輪軸，鍛后經(jīng)超聲波探傷發(fā)現(xiàn)心部存在Φ2mm的密集型缺陷波，判定為內(nèi)部未焊合缺陷，試從加熱、變形、冷卻三個(gè)環(huán)節(jié)分析原因，并提出改進(jìn)措施（15分）。原因分析：（1）加熱環(huán)節(jié)：①加熱溫度不足（始鍛溫度僅1150℃，低于20CrMnTi最佳始鍛溫度1180-1220℃），心部未達(dá)到充分再結(jié)晶溫度，塑性差；②保溫時(shí)間過短（僅2h，按有效厚度300mm計(jì)算，需保溫3-4h），心表溫差大（心部溫度比表面低80-100℃），變形時(shí)心部未完全軟化。（2）變形環(huán)節(jié)：①壓下量不足（單道次壓下率僅15%，低于20CrMnTi心部焊合所需的25%-30%壓下率），無法使心部疏松缺陷閉合；②拔長時(shí)送進(jìn)量過大（l/B=0.7，超過0.6的臨界值），變形僅發(fā)生在表層，心部未受到足夠鍛壓。（3）冷卻環(huán)節(jié)：鍛后冷卻速度過快（空冷至室溫，冷速約50℃/h），心部缺陷在冷卻過程中因收縮應(yīng)力重新張開，未及時(shí)通過再結(jié)晶焊合。改進(jìn)措施：（1）優(yōu)化加熱工藝：始鍛溫度提高至1200±10℃，保溫時(shí)間延長至3.5h（300mm×1.2min/mm=360min=6h？需修正：實(shí)際保溫時(shí)間系數(shù)為0.8-1.2min/mm，300mm×1.2=360min=6h，故保溫6h），確保心部溫度與表面溫差≤30℃。（2）調(diào)整變形參數(shù)：采用“大壓下、小送進(jìn)”工藝，單道次壓下率提高至28%-32%