第四章+锻造工艺

1、1 将金属坯料加热使其具有较高的塑性，然后将金属坯料加热使其具有较高的塑性，然后放在锻造设备上，利用通用工具或专用模具对其放在锻造设备上，利用通用工具或专用模具对其施加压力，迫使其产生塑性变形，从而获得所需施加压力，迫使其产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件，这种压力加工方法称为锻造形状和尺寸的锻件，这种压力加工方法称为锻造工艺。工艺。2一一锻造生产用的原材料：锻造生产用的原材料：锻造生产用的原材料可分为锻造用钢和锻造用有色金属。锻造生产用的原材料可分为锻造用钢和锻造用有色金属。1.1.锻造用钢：锻造用钢： 钢材按化学成分可分为碳素钢和合金钢。钢材按化学成分可分为碳素钢和合金钢。 （1

2、1）碳素钢按碳的质量分数高低分为低、中、高碳钢。）碳素钢按碳的质量分数高低分为低、中、高碳钢。 （2 2）合金钢按合金元素总的质量分数的多少分为低、中、高合金钢。）合金钢按合金元素总的质量分数的多少分为低、中、高合金钢。2.2.锻造用有色金属：锻造用有色金属： 锻造用有色金属主要有铜、铝及其合金等。锻造用有色金属主要有铜、铝及其合金等。 （1 1）铜及铜合金：）铜及铜合金： 纯铜（纯铜（T T）、黄铜（）、黄铜（H H）、青铜（）、青铜（Q Q）。）。 （2 2）铝及铝合金：）铝及铝合金： 纯铝、铝合金。纯铝、铝合金。3常用的下料方法介绍如下：常用的下料方法介绍如下： 1.1.锯切：锯切：圆盘

3、锯、弓锯和带锯。 2.2.剪切：剪切：剪床。 3.3.冷折下料：冷折下料：常在水压机或曲柄压力机上进行。适用于硬度较高的高碳钢及高合金钢，如GCr15、GCr15SiMn等轴承钢，要求预热到300-400C。 4.4.砂轮切割：砂轮切割：砂轮切割机。 5.5.气割：气割：割炬。 6.6.精密剪切下料：精密剪切下料： 除上述切割方法外，还有等离子切割法、电子束切割法、除上述切割方法外，还有等离子切割法、电子束切割法、阳极切割法等。阳极切割法等。二二下料：下料：4（一）锻前加热的目的与方法（一）锻前加热的目的与方法 1. 1.锻前加热的目的：锻前加热的目的： 提高金属的塑性，降低变形抗力，提高金属

4、的塑性，降低变形抗力，以利于锻造和获得良好的锻后组织。以利于锻造和获得良好的锻后组织。 2.2.锻前加热的方法：锻前加热的方法： 根据热源不同，可分为两大类：根据热源不同，可分为两大类： 火焰炉加热和电加热。火焰炉加热和电加热。三三锻前加热、锻后冷却和热处理：锻前加热、锻后冷却和热处理：（二）锻造温度范围的确定（二）锻造温度范围的确定 锻造温度范围是指始锻温度和终锻锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度间的一段温度间隔。钢料在高温单温度间的一段温度间隔。钢料在高温单相区相区（GSE线以上的奥氏体区）具有良好的塑具有良好的塑性，所以锻造温度范围最好在这个区间。性，所以锻造温度范围最好在这个区间。始锻

5、线始锻线终锻线终锻线5（三）锻件的冷却和锻后热处理（三）锻件的冷却和锻后热处理 1.1.锻件的锻后冷却方法锻件的锻后冷却方法 常用的锻件冷却方法，按其冷却速度的由快到慢的顺序常用的锻件冷却方法，按其冷却速度的由快到慢的顺序 分为空冷、堆冷、坑冷（或箱冷）、灰冷（或砂冷）、炉分为空冷、堆冷、坑冷（或箱冷）、灰冷（或砂冷）、炉 冷、预防白点退火等六种。冷、预防白点退火等六种。 2.2.锻件的锻后热处理锻件的锻后热处理（1 1）锻件的锻后热处理目的：）锻件的锻后热处理目的： 调整锻件的硬度，以利于锻件切削加工；调整锻件内应调整锻件的硬度，以利于锻件切削加工；调整锻件内应 力；改善锻件内部组织，细化晶

6、粒；对于不再进行最终热力；改善锻件内部组织，细化晶粒；对于不再进行最终热 处理的、锻件，应保证达到规定的力学性能要求。处理的、锻件，应保证达到规定的力学性能要求。（2 2）锻件最常采用的热处理方法：）锻件最常采用的热处理方法： 退火、正火、调质等。退火、正火、调质等。 对于含碳量低于对于含碳量低于0.5%0.5%的低碳钢和低碳合金钢采用正火处理；对于含的低碳钢和低碳合金钢采用正火处理；对于含碳量高于碳量高于0.5%0.5%的碳钢和合金钢采用退火处理。的碳钢和合金钢采用退火处理。6一一锻造工艺的种类和特点：锻造工艺的种类和特点： 锻造工艺按加工方法的不同，又可分为自由锻、胎模锻造工艺按加工方法的

7、不同，又可分为自由锻、胎模锻和模锻。锻和模锻。1.1.自由锻：自由锻：利用锻造设备的上、下砧和简单的通用工具使利用锻造设备的上、下砧和简单的通用工具使坯料在压力下产生塑性变形的锻造方法。坯料在压力下产生塑性变形的锻造方法。2.2.胎膜锻：胎膜锻：利用简单的可移动模具，在自由锻锤上锻造的利用简单的可移动模具，在自由锻锤上锻造的方法。通常用于批量不大、精度要求不高的锻件生产。方法。通常用于批量不大、精度要求不高的锻件生产。3.3.模锻：模锻：利用专门的锻模固定在模锻设备上使坯料变形而利用专门的锻模固定在模锻设备上使坯料变形而获得锻件的锻造方法。获得锻件的锻造方法。二二锻造工序和工步的内容：锻造工序

8、和工步的内容： 一般情况下锻件生产流程为：备料加热锻造工序一般情况下锻件生产流程为：备料加热锻造工序后续工序。后续工序。7表表4-3 4-3 常用锻造工序及工步举例常用锻造工序及工步举例(1)(1)分类分类序号序号名称名称自自 由由 锻锻 工工 序序镦粗工步镦粗工步加工示意图加工示意图12拔长工步拔长工步成形特点说明成形特点说明 把坯料沿轴向压缩，使把坯料沿轴向压缩，使坯料横截面增大，轴向高坯料横截面增大，轴向高度减小。度减小。 使坯料在送进过程中横使坯料在送进过程中横截面减小，沿轴向长度增截面减小，沿轴向长度增加。加。8表表4-3 4-3 常用锻造工序及工步举例常用锻造工序及工步举例(2)(

9、2)分类分类序号序号名称名称自自 由由 锻锻 工工 序序冲孔工步冲孔工步加工示意图加工示意图34弯曲工步弯曲工步成形特点说明成形特点说明 在轴向高度不大的盘形在轴向高度不大的盘形坯料上冲击大于坯料上冲击大于25mm的孔的孔。 将坯料中心轴线压弯成将坯料中心轴线压弯成所需的角度和形状。所需的角度和形状。9表表4-3 4-3 常用锻造工序及工步举例常用锻造工序及工步举例(3)(3)分类分类 序号序号 名称名称模模 锻锻 工工 序序拔长制坯工步拔长制坯工步加工示意图加工示意图12压扁压扁成形特点说明成形特点说明 利用锻模模膛，同时操作利用锻模模膛，同时操作坯料，一面翻转、一面送进，坯料，一面翻转、一

10、面送进，使坯料长度增加，截面积减使坯料长度增加，截面积减小。一般要多次连续锻打才小。一般要多次连续锻打才能完成。有去除氧化皮的作能完成。有去除氧化皮的作用。用。 利用锻模上压扁平台或镦利用锻模上压扁平台或镦粗台，使坯料截面积增大、粗台，使坯料截面积增大、高度减小。锻造力与坯料轴高度减小。锻造力与坯料轴线垂直的称为压扁制坯工艺；线垂直的称为压扁制坯工艺；锻造力坯料轴线一致的称为锻造力坯料轴线一致的称为镦粗制坯工艺。镦粗制坯工艺。3滚压制坯工步滚压制坯工步 利用锻模模膛，同时操作利用锻模模膛，同时操作坯料不断翻转，在多次连续坯料不断翻转，在多次连续锻打下，使坯料一处截面积锻打下，使坯料一处截面积增

11、大，另一处截面积减小。增大，另一处截面积减小。有滚光和去除氧化皮作用。有滚光和去除氧化皮作用。制坯工序制坯工序镦粗镦粗10表表4-3 4-3 常用锻造工序及工步举例常用锻造工序及工步举例(4)(4)分类分类序号序号名称名称模模 锻锻 工工 序序卡压制坯工步卡压制坯工步加工示意图加工示意图45弯曲工步弯曲工步成形特点说明成形特点说明 又称压肩制坯工步。坯又称压肩制坯工步。坯料在锻模模膛中只受锻压料在锻模模膛中只受锻压力一次作用，使高度减小力一次作用，使高度减小宽度增加，有少量聚料作宽度增加，有少量聚料作用。用。 利用模具使坯料轴线弯利用模具使坯料轴线弯曲成形。曲成形。11表表4-3 4-3 常用

12、锻造工序及工步举例常用锻造工序及工步举例(5)(5)分类分类序号序号名称名称模模 锻锻 工工 序序挤压工步挤压工步加工示意图加工示意图67预锻工步预锻工步成形特点说明成形特点说明 坯料放在锻模内，在冲坯料放在锻模内，在冲头压力下挤压成形。头压力下挤压成形。 使制坯后的中间坯料进使制坯后的中间坯料进一步变形，使它更接近锻一步变形，使它更接近锻件形状，以改善坯料在终件形状，以改善坯料在终锻时的流动条件，避免产锻时的流动条件，避免产生充填不满和折叠，并提生充填不满和折叠，并提高终锻模膛的寿命。高终锻模膛的寿命。 使坯料在冲终锻模膛中使坯料在冲终锻模膛中最终成形。最终成形。终锻终锻工步工步812表表4

13、-3 4-3 常用锻造工序及工步举例常用锻造工序及工步举例(6)(6)分类分类序号序号名称名称后后 续续 工工 序序切边（冲孔）工序切边（冲孔）工序加工示意图加工示意图13热处热处理工理工序序成形特点说明成形特点说明 利用切边或冲孔模在压利用切边或冲孔模在压力机上切除飞边或冲孔。力机上切除飞边或冲孔。 按照图样要求进行退火或调质等热处理，有要求的还要进行按照图样要求进行退火或调质等热处理，有要求的还要进行喷丸、酸洗等表面处理。喷丸、酸洗等表面处理。校正校正工序工序精压精压工序工序 为消除锻件在锻后产生的弯曲、扭转等变形，对其进行修整。为消除锻件在锻后产生的弯曲、扭转等变形，对其进行修整。 是利

14、用平板或模具对锻件进行少量压缩以达到高的精度和小是利用平板或模具对锻件进行少量压缩以达到高的精度和小的表面粗糙度。的表面粗糙度。2413一一锻造设备分类：锻造设备分类： 锻造设备种类很多，按照工作部分运动方式不同，锻锻造设备种类很多，按照工作部分运动方式不同，锻造设备可分为直线往复运动和相对旋转运动两大类。造设备可分为直线往复运动和相对旋转运动两大类。（一）直线往复运动的锻造设备：（一）直线往复运动的锻造设备：（1 1）动载撞击的锻造设备：）动载撞击的锻造设备：如蒸汽如蒸汽- -空气自由锻锤、蒸汽空气自由锻锤、蒸汽- -空气模锻锤、夹板锤、对击锤、螺旋压力机等。空气模锻锤、夹板锤、对击锤、螺旋

15、压力机等。（2 2）静载加压的锻造设备：）静载加压的锻造设备：如热模锻曲柄压力机、平锻机、如热模锻曲柄压力机、平锻机、液压机等。液压机等。（3 3）动、静载联合的锻造设备：）动、静载联合的锻造设备：如液压锤。如液压锤。（4 4）高效能冲击的锻造设备：）高效能冲击的锻造设备：如高速锤、爆炸成形装置、如高速锤、爆炸成形装置、电磁成形装置等。电磁成形装置等。14（二）旋转运动的锻造设备：（二）旋转运动的锻造设备： 这类设备运转时，锻模分别安装在两个或两个以上作这类设备运转时，锻模分别安装在两个或两个以上作相对旋转运动的辊轴上。如辊锻机、旋压机、摆辗机等。相对旋转运动的辊轴上。如辊锻机、旋压机、摆辗机

16、等。辊锻机辊锻机15二二主要锻造设备的结构原理和应用：主要锻造设备的结构原理和应用：1.1.锻锤锻锤 利用蒸汽或液压等传动机构，使利用蒸汽或液压等传动机构，使落下部分产生运动并积蓄动能，将落下部分产生运动并积蓄动能，将此动能施加到锻件上，使锻件产生此动能施加到锻件上，使锻件产生变形的锻压机器称为锻锤。变形的锻压机器称为锻锤。 按用途不同，可分为自由锻锤和模锻锤。按用途不同，可分为自由锻锤和模锻锤。1砧座砧座 2模座模座 3下模下模 4立柱立柱 5导柱导柱6锤杆锤杆 7活塞活塞 8气缸气缸 9保险缸保险缸10滑阀滑阀 11节气阀节气阀 12气缸底座气缸底座 13曲杆曲杆 14杠杆杠杆 15锤头锤

17、头 16踏板踏板162.2.热模锻曲柄压力机：热模锻曲柄压力机： 热模锻曲柄压力机又称锻压机，其结构如图所示。电热模锻曲柄压力机又称锻压机，其结构如图所示。电动机通过带轮、传动轴和一对齿轮带动曲柄连杆机构，使动机通过带轮、传动轴和一对齿轮带动曲柄连杆机构，使滑块作上、下往复运动。滑块作上、下往复运动。173.3.螺旋压力机：螺旋压力机： 螺旋压力机是靠主螺杆的旋转带动滑块上下运动，向上螺旋压力机是靠主螺杆的旋转带动滑块上下运动，向上实现回程，向下进行锻打。实现回程，向下进行锻打。 常见的有电磁螺旋压力机、液压常见的有电磁螺旋压力机、液压螺旋压力机和摩擦螺旋压力机。螺旋压力机和摩擦螺旋压力机。

18、右图为摩擦螺旋压力机，其工右图为摩擦螺旋压力机，其工作原理是电动机通过带轮带动两个作原理是电动机通过带轮带动两个摩擦轮旋转，当摩擦轮作轴向移动摩擦轮旋转，当摩擦轮作轴向移动时带动中间的飞轮作不同方向的转时带动中间的飞轮作不同方向的转动，从而使螺旋副作上下移动。动，从而使螺旋副作上下移动。18 各种锻造工序在变形过程中所需的锻压力，主要取决各种锻造工序在变形过程中所需的锻压力，主要取决于两个因素：坯料屈服强度于两个因素：坯料屈服强度s和锻件在与锻压力垂直的平和锻件在与锻压力垂直的平面上的投影面上的投影A。（一）热模锻曲柄压力机、螺旋压力机、液压机吨位的确定：（一）热模锻曲柄压力机、螺旋压力机、液

19、压机吨位的确定： 1.1.所需锻压力所需锻压力F0三三锻造设备吨位的确定：锻造设备吨位的确定：2.2.公称吨位公称吨位F式中 ：K1应变速度系数；K2变形方式和摩擦条件影响系数；s终锻温度下坯料真实屈服强度（Mpa）；A锻件在与锻压力方向垂直的平面上的投影面积（mm2）。19（二）锻锤吨位的确定：（二）锻锤吨位的确定： 锻锤是利用下落部分在高速下落时和锻模模腔内坯发锻锤是利用下落部分在高速下落时和锻模模腔内坯发生撞击而使坯料成形的。它的打击力随着坯料抵抗情况而生撞击而使坯料成形的。它的打击力随着坯料抵抗情况而变化，空击或冷击时，打击力最大。所以它不是按打击力变化，空击或冷击时，打击力最大。所以它不是按打击力来选择设备，而