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锻造基础知识培训1、 锻造 是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。与其它加工方法相比，锻造加工生产率最高；锻造的形状、尺寸稳定性好，并有最佳的综合力学性能。锻造的目的是使坯料成形及控制其内部组织性能达到所需几何形状。尺寸以及品质的锻件。自由锻是只使用简单工具利用上下砧板直接使坯料成形 模锻是利用模具使坯料成形模锻流程包括下料。加热。模锻。切边。冲孔。热处理。酸洗。清理。校正 按使用工具和生产工艺的不同锻造自由锻：一般是指借助简单工具，如锤、砧、摔子、冲子、垫铁等对铸锭或棒材进行镦粗、拔长、扩孔等方式生产毛坯。模锻：是指将坯料放入上下模块的型槽间，借助锻锤锤头、压力机滑块或液压机活动横梁向下的冲击或压力成形为锻件。特种锻造：有些零件采用专用设备可以大幅度提高生产率，锻件的各种要求（如尺寸、形状、性能等）也可以得到很好的保证。2、材料 锻造的选材（黑色金属和有色金属）有棒材 板材 管材下料方法：车床 锯床 片砂轮下料；气割下料；冲床 冲剪机 摩擦压力机 锤上下料一般棒料剪切法有剪床剪切和冲床剪切剪切的缺陷：塌陷 变形 结疤 台阶端面歪扭 倾斜等带锯锯切特点；端面平整 材料有损失 常用于精密锻造3、 加热3.1加热目的 提高金属塑性，降低变形抗力，即增加金属的可锻性，从而使金属易于流动成形，并使锻件获得良好的组织和力学性能。 3.2加热方法:按采用的热源不同分为燃料加热和电加热两大类。1）燃料（火焰）加热：利用固体（煤、焦炭等）、液体（重油、柴油等）或气体（煤气、天然气等）燃料燃烧时所产生的热能对坯料进行加热。 3.3 金属加热时产生的变化：金属在加热过程中由于原子在晶格中相对位置的强烈变化，以及原子的振动速度和电子运动的自由行程的改变，还有周期介质的影响等因素，金属将产生以下变化： 在组织结构方面，大多数金属不但发生组织转变，其晶粒还会长大，严重时会造成过热、过烧， 在力学性能方面，总的趋势是金属塑性提高，变形抗力降低，残余应力逐步消失，但也可能产生新的内应力。过大的内应力会引起金属开裂。 在物理性能方面，金属的导热系数、导温系数、膨胀系数、密度等均随温度的升高而变化。 在化学变化方面，金属表层与炉气或其它周围介质发生氧化、脱碳等化学反应，结果生成氧化皮与脱碳层等。3.3.1金属加热过程中的几个变化1）氧化 金属原子失去电子与氧结合形成氧化物的化学反应，称为氧化。钢料加热到高温时，表层中的铁与炉内的氧化性气体（如O2,CO2,H2O和SO2）发生化学反应，在钢料表面形成氧化皮。影响氧化的主要因素有炉气性质、加热温度、加热时间、钢的种类。2）脱碳 钢料在加热时，其表层的碳和炉气中的某些气体发生化学反应，使钢料表面的含碳量降低，这种现象称为脱碳。影响因素：炉气成份（所有氧化介质都是脱碳介质，还原性气体H2也有脱碳作用，但比较弱）、加热温度、加热时间、钢的成份（含碳量越高脱碳倾向愈大。Cr、Mn等元素能阻止脱碳，而Al,Co,W,Mo,Si等元素促进脱碳）。脱碳会使锻件表层变软，强度、耐磨性和疲劳性能降低。3）过热 金属由于加热温度过高、加热时间过长而引起晶粒过份长大的现象称为过热。晶粒开始急剧长大的温度叫做过热温度。金属的过热温度主要与加热温度过高、加热时间过长和它的化学成份有关，如钢中的C，Mn,S,P等元素能增加钢的过热倾向，Ti,W,V,Nb等元素能减小钢的过热倾向。过热会反映到钢的金相组织上，对钢的机械性能有不良影响，是钢材产生裂纹及其他缺陷的重要原因。为此，热处理时必须严格控制加热温度和保温时间。一般热处理方法完全退火或正火予以改善和消除.4）过烧 当金属加热到接近其熔化温度（称过烧温度），并在此温度下停留时间过长时，将出现过烧现象。确定锻造温度范围的基本原则是：要求坯料在锻造温度范围内锻造时，金属具有良好的塑性和较低的变形抗力；保证锻件品质；锻出优质的锻件；并且锻造温度范围尽可能宽广些，以便减少加热火次，提高锻造的生产率，减少热损耗：终锻温度 终锻温度过高，停锻之后，锻件内部晶粒会继续长大，出现粗晶组织或析出第二相，降低锻件力学性能。若终锻温度过低，锻坯内部会出现加工硬化，使塑性降低，变形抗力急剧增加，容易使坯料在锻打过程中开裂，或在坯料的内部产生较大的残余应力，致使锻件在冷却过程或后续工序中产生开裂。4、 自由锻造 自由锻造通常指手工自由锻和机器自由锻。自由锻的成形特点是：坯料在平砧上面或工具之间经逐步的局部变形而完成。4.1自由锻工序一般分为：基本工序、辅助工序和修整工序。 1）基本工序 指能够较大幅度地改变坯料形状和尺寸的工序，也是自由锻造过程中主要变形工序。如镦粗、拔长、冲孔、芯轴拔长、芯轴扩孔、弯曲、剁切、错移、扭转等工序。 镦粗 使坯料高度减小而横截面增大的成形工步称为镦粗。其目的在于：a) 由横截面积较小的坯料得到横截面积较大而高度较小的锻件或中间坯。b) 冲孔前增大坯料的横截面积以便于冲孔和冲孔后端面平整。c) 反复镦粗、拔长，可提高坯料的锻造比，同时使合金钢中碳化物破碎，达到均匀分布。d) 提高锻件的横向力学性能，以减小力学性能的异向性。 拔长 使坯料横截面减小而长度增加的盛开工步。其目的在于：a) 由横截面积较大的坯料得到横截面积较小而轴向较长的轴类锻件或中间坯。b) 可以辅助其它工序进行局部变形。c) 反复拔长与镦粗可以提高坯料的锻造比，同时使合金钢中碳化物破碎，达到均匀分布。 2）辅助工序 指在坯料进入基本工序前预先变形的工序。如倒棱、压把、压痕等。 3）修整工序 指用来精整锻件尺寸和开头使其完全达到锻件图要求的工序。如校正、滚圆、平整等， 4.2 锻造对钢锭组织和性能的影响4.2.1锻造对钢锭组织和缺陷的改善1） 改变铸态组织，细化晶粒2） 降低偏析程度，改变夹杂物分成.3） 锻合空洞类缺陷（疏松、缩孔、微裂纹和微孔隙等，如果这些空洞的内表面未被氧化，通过锻造可将这些空洞类缺陷逐步缩小到完全焊合）4.2.2锻造对锻件力学性能的影响：随着锻比增加，锻件的强度变化不大，但塑性、韧性有明显提高（一般大型锻件的锻造比在26范围内）。此外，锻造还能提高锻件的疲劳强度。5 、模锻5.1模锻 如按金属在锻模型槽内变形的特征，以及变形金属所处应力和塑性状态的不同，可分为开式模锻和闭式模锻。 1）开式模锻 开式模锻是变形金属的流动不完全受模腔限制的一种锻造方式。开式模锻时，多余的金属沿垂直于作用力方向流动形成毛边。随着作用力的增大，毛边减薄，温度降低，金属由毛边向外流动受阴，最终迫使金属充满型槽。开式模锻金属变形过程大约分为四个阶段：自由变形或称镦粗变形阶段、形成毛边阶段、充满型槽阶段、锻足或称打靠阶段。 毛边槽作用：a）造成足够大的水平方向的阻力，迫使金属充满型槽，保证锻件尺寸精确。 b)缓冲锤击，提高模具寿命。 c)容纳多余金属。 2）闭式模锻 闭式模锻也称无毛边模锻。在变形过程中，金属始终被封闭在型腔内不能排出，迫使金属充满型槽而不形成毛边。其变形过程大体分为三个阶段：基本成形阶段、充满型槽各处、形成纵向行刺阶段。 6、 锻件的热处理 1 热处理是将固态的金属和合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需的组织结构和性能的工艺。通过热处理能充分发挥金属材料的性能潜力，满足加工和使用要求，延长机器零件的使用寿命和节约金属材料。 热处理过程一般可分为三个步骤：1） 加热 把需要热处理的钢件放置在加热炉中，加热到所需温度。2） 保温 使加热到所需温度的钢件在该温度下保持一定的时间，达到内外温度趋于一致，使钢的组织得到充分转变。3） 冷却 把加热、保温后的钢件放置在适当的介质中进行冷却，以获得所需要的钢的内部组织。温度0时间保温冷却加热1 常用的热处理方法1） 退火 是将钢加热到高于临界点温度（AC3亚共析钢或AC1过共析钢）2030或低于临界点温度（AC1）的某一温度，保温一定时间，然后缓慢冷却下来（炉冷、砂冷等）的方式。其目的是：一，细化晶粒组织，提高钢的综合机械性能，二，消除铸、锻件在冷却过程中形成的不平衡组织或硬点，便于切削加工。三，消除加工应力。2） 正火 是将钢加热到临界点温度以上（AC3亚共析钢或ACM过共析钢）3050，保温后在静止的空气中冷却的处理方式。其目的在于：一，对于不太重要