当前位置：文档之家 › 第二章锻压

第二章锻压

  • 格式：ppt
  • 大小：3.35 MB
  • 文档页数：120

下载文档原格式

  / 120

合集下载

第2章 锻压

第2章 锻压

第2章锻压教学目的(1) 掌握锻压生产设备、工具及自由锻的基本操作。

(2) 掌握自由锻和冲压的基本工序。

2.1 锻坯的加热和锻件的冷却锻坯的加热和锻件的冷却都是锻造工艺过程中的重要环节，它直接影响锻件的质量。

2.1.1 锻坯的加热目的及锻造温度范围2.1.1.1 锻坯的加热目的加热的目的是提高金属的塑性和降低其变形抗力，即提高金属的可锻性。

除少数具有良好塑性的金属可在常温下锻造成型(称为冷锻)外，大多数金属在常温下的可锻性较低，造成锻造困难或不能锻造。

但将这些金属加热到一定温度后，可以大大提高其可锻性，并只需要施加较小的锻打力，便可使其发生较大的塑性变形，称为热锻。

2.1.1.2 锻造温度范围加热是锻造工艺过程中的一个重要环节，它直接影响锻件的质量。

如果加热温度过高，会使锻件产生加热缺陷，锻件质量下降，甚至造成废品。

因此，为了保证金属在变形时具有良好的塑性，又不致产生加热缺陷，锻造必须在合理的温度范围内进行。

各种金属材料锻造时允许的最高加热温度称为该材料的始锻温度，终止锻造的温度称为该材料的终锻温度。

坯料开始锻造的温度(始锻温度)和终止锻造的温度(终锻温度)之间的温度间隔，称为锻造温度范围。

常见钢材的锻造温度范围见表2-1。

在保证不出现加热缺陷的前提下，始锻温度应取得高一些，以便有较充裕的时间使坯料锻造成型，减少加热次数。

在保证坯料还有足够塑性的前提下，终锻温度应定的低一些，以便获得内部组织细密、力学性能较好的锻件，同时也可延长锻造时间，减少加热火次。

但终锻温度过低会使金属难以继续变形，易出现锻裂现象和损伤锻造设备。

表2-1 常用钢材的锻造温度范围48金工实习锻坯金属的加热温度可以用仪表测量，还可以通过观察加热毛坯的火色来判断，即用火色鉴定法，火色鉴定法是实际生产中较为常用的方法。

碳素钢加热温度与火色的关系见表2-2。

表2-2 碳素钢加热温度与火色的关系2.1.2 锻造加热设备在锻造生产中，根据加热采用热源的不同，分为火焰加热和电加热。

《机械制造工艺基础》第二章锻压试卷

《机械制造工艺基础》第二章锻压试卷

《机械制造工艺基础》第二章锻压试卷一、单项选择题1.空气锤的吨位大小以( )表示。

(2 分)A.空气锤的质量B.锤头的冲击能量C.锤头落下部分的质量D.锤头的最大工作压力2.对于高合金钢及大型锻件,应采用的冷却方法有( )。

(2 分)A.空冷B.灰砂冷C.炉冷D.坑冷3.金属锻造工艺过程中的重要环节是( )。

(2 分)A.预热B.加热C.保温D.冷却4.空心毛坯采用芯棒拔长锻造工序可以( )。

(2 分)A.增大毛坯内径B.增大毛坯外径C.增加毛坯长度D.减小毛坯壁厚5.锻造大型锻件应采用( )。

(2 分)A.手工自由锻B.机器自由锻C.胎模锻D.模锻6.终锻模膛一般设置在锻模的居中位置的原因是( )。

(2 分)A.防止锻件产生飞边B.使终锻时锤击力比较集中,锻件受力均匀C.防止偏心、错移等缺陷D.增大终锻时的锤击力7.锻造时,应采用先低温预热,然后再快速加热工艺的金属材料有( )。

(2 分)A.低碳钢B.高碳钢C.高合金钢D.有色金属8.用胎模成形锻造形状复杂的非回转体锻件应采用( )。

(2 分)A.闭式套模B.扣模C.合模D.摔模9.自由锻件产生折叠缺陷的原因是( )。

(2 分)A.锻压时送进量小于单面压下量B.锻造温度过低C.加热时坯料内部未热透D.锻件冷却不当10.自由锻冲孔时,为了便于从坯料中取出冲子,应在冲孔位置(凹痕中)撒置一些( )。

(2 分)A.石墨粉B.煤粉C.石英粉D.木屑二、判断题11.( )弯形和拉深都是冲压的成形工序。

(2 分)12.( )金属的塑性越好,其可锻性越好。

(2 分)13.( )胎模锻是在自由锻设备上进行锻造,而模锻是在专用的模锻设备上进行锻造的。

(2 分)14.( )拉深时,变形区是在一拉一压的应力状态下,使板料或浅的空心坯成形为空心件或深的空心件,而厚度基本不变。

(2 分)15.( )锻件坑冷的冷却速度较灰砂冷的冷却速度慢。

(2 分)16.( )对于导热性较差的金属材料或断面尺寸较大的坯料,加热时应先进行低温预热,然后再快速加热。

5-ch2锻压(第5次课第4周) [兼容模式].

5-ch2锻压(第5次课第4周) [兼容模式].

第二章锻压引言：1、锻压的概念、锻压的概念压力2、金属的塑性变形后，会发生塑性变形。

塑性变形是金属压力加工的理论基础。

金属塑性变形的能力大小主要取决于三个因素：金属塑性变形的能力大小，主要取决于三个因素：（1）金属的化学成分（2）组织结构（3）变形时温度3、锻压的特点(1)锻压所用的金属材料应具有良好塑性(2)改善金属组织、提高力学性能锻压的同时可消除铸造缺陷，均匀成分，形成纤维组织，从而提高锻件的力学性能。

(3)较高的生产率，节约金属材料比如在生产六角螺钉时采用模锻成形就比切削加工效率削加工设备和材料的消耗。

（4）锻压主要生产承受重载荷零件的毛坯，如机器中的主轴、齿轮等，但不能获得形状复杂的毛坯或零件。

锻造流线 锻造流线使金属性能呈现异向性；沿着流线方向(纵向)抗拉强度较高, 而垂直于抗拉强度较低。

生产中若流线方向(横向)抗拉强度较低产中若方向一致, 则会显著提高零件的承载能力。

流线的分布应与零件外轮廓相符而不被切断。

第2章锻压4、锻压生产的分类（1）自由锻造铁之间塑性变形、自由流动称为自由锻造。

方法。

又简称模锻。

第一节金属的加热和锻件的冷却一加热第2章锻压、加热1、目的：提高塑性、降低变形抗力，以利于变形和获得良好的锻2、锻造温度范围：如表1.2-1材料种类始锻温度/℃终锻温度/℃12001250800低碳钢1200~1250800 中碳钢1150~1200 800合金结构钢1100~1180 850二冷却3、加热设备：二、冷却空冷锻造设备空气锤第2章锻压一、空气锤利用压缩空气推动锻锤进行工作。

以落下部分质量来表示锻造能力以落下部分质量来表示锻造能力；10—减速装置11—电动机常用吨位为1~5吨，用于锻造中型锻件，是模锻的主要设备。

四、摩擦压力机第2章锻压空气锤空气锤第2章锻压液压机第2章锻压第2章锻压液压机液压机第2章锻压液压机摩擦压机摩擦压机第二节自由锻造第2章锻压利用冲击力式压力，使加热的金属坯料在上下砧块之间自由锻造分手工自由锻造和机器自由锻造两种特点自由锻造分手工自由锻造和机器自由锻造两种。

《金属加工与实训》第2章 第2节 锻压

《金属加工与实训》第2章 第2节 锻压
（2）辅助工序
辅助工序是指在坯料进入基本工序前预先变形的工序。它包括压钳口、倒棱、压肩等。
（3）修整工序
修整工序是指精整锻件尺寸和形状，消除锻件表面不平、歪曲等缺陷，使锻件完全达到要求的工序。它包括滚圆、平整及整形等。
6、锻后冷却
锻后冷却是保证锻件质量的重要环节。通常需要根据锻件的化学成分、尺寸、形状复杂程度等因素来确定冷却方式。常用的冷却方式有空冷、坑冷和炉冷三种。
（1）分离工序
分离工序是指使板料的一部分与另一部分相互分离的工序，如剪切、落料、冲孔等。
1) 剪切：指将材料沿不封闭轮廓分离的工序。通常都是在剪板机上进行的。
2)冲裁：指利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的一种冲压方法。冲模是指通过加压将金属、非金属板料分离、成形而得到制件的工艺装备。
落料和冲孔都属于冲裁工序。
（2）成形工序
成形工序是指将板料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如弯曲、拉深等。
1) 弯曲：将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的成形方法。
2)拉深：指变形区在拉、压应力作用下，使板料(或浅的空心坯)成形为空心件(或深的空心件)的加工方法。
此外，成形工序还包括翻边、胀形、缩口及胀形等工序。
（2）冲压
使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称为冲压。冲压加工通常是在常温下进行的，所以又称为冷冲压。
2、锻压特点及应用
特点：（1）改善金属内部组织，提高力学性能
（2）生产率较高
（3）节省金属材料
应用：在机械、交通、电力、电子、国防等工业中得到广泛的应用。
二、自由锻造
1、自由锻造概述
(1)自由锻造的概念及分类
课程小结
1、自由锻造的基本工序。

第二章 锻压

第二章 锻压


1、化学成分的影响 不同材料具有不同的塑性和变形抗力。纯金属比合金的塑性高， 而且变形抗力较小，所以纯金属的可锻性优于合金。对钢来讲 , 含碳量愈低,可锻性愈好;含合金元素愈多,可锻性愈差。 2． 金属组织的影响 纯金属与固溶体具有良好的可锻性。而合金中合金元素的质量分 数越高，化学成分越复杂，可段性越差；金属化合物,因其高硬度 和低塑性,故不具备好的可锻性,致使大量含有它的金属可锻性变 坏。另外 ,金属中晶粒越细小，越均匀，其塑性越高，可锻性越 好。 具有面心立方晶格的奥氏体 , 其塑性比具有体心立方晶格的铁素 体高 ,比机械混合物的珠光体更高。所以钢材大多加热至奥氏体 状态进行锻压加工。


挤压 将金属坯料放在挤压筒内，用强大的压力从一端的模孔中挤 出而变形的加工方法。挤压方法主要分两类：金属流动方向 与凸模运动方向一致的叫做正挤压；金属流动方向与凸模运 动方向相反的叫做反挤压。反挤压可以节省挤压力。适合于 加工低碳钢、有色钢及其合金。
拉拔 将金属坯料拉过拉拔模的模孔面而变形的加工方法。拉拔生 产主要用来制造各种细线材、薄壁管和各种特殊几何形状的 型材。所获得的产品具有较高的精度与表面光洁度，故亦常 用于对轧制件(棒料，管材)的再加工以提高产品质量。低碳钢 和大多数有色金属及其合金部可以经拉拔成形。
第二章 锻压

章节重点

本章重点介绍了锻压的分类、特点、应用，塑性变形对金属 组织和性能的影响，锻造成形方法及其各自的工艺流程，锻 件结构工艺性。
学习目标 1）了解锻压的分类、特点、应用。 2）理解塑性变形对金属组织和性能的影响，常用金属的锻压性能。 3）了解自由锻、模锻的主要工序及工艺要点。 4）了解其他常用锻压方法的特点及应用、锻压技术发展趋势。 5）初步具备合理选择典型零件的锻压方法、分析锻件结构工艺性， 具有锻件质量与成本分析的初步能力。

机械制造基础 第2章-锻压1可锻性

机械制造基础 第2章-锻压1可锻性

2.1 热塑性加工基础
2.1.3 纤维组织、流线与锻造比
➢ 钢锭开坯 热加工生产采用的原始坯料是铸锭。其内部组织很不均匀，晶粒较粗大，并存
在气孔、缩松、非金属夹杂物等缺陷。铸锭加热后经过热加工，由于塑性变形及再 结晶，从而改变了粗大、不均匀的铸态结构，获得细化了的再结晶组织。同时还可 以将铸锭中的气孔、缩松等压合在一起，使金属更加致密，力学性能得到很大提高 。
第二章 锻压工艺
• 热塑性加工基础 • 金属的可锻性 • 锻造工艺 • 冲压工艺
概述
1. 你知道枪管、炮管是如何制造的吗？什么是来复线？它是如何制造的？ 来复线是径向锻造的。
概述
利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺 寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为金属塑性成型（也 称为压力加工）。
压力加工中作用在金属坯料上的外力主要有两种：冲击力和静压力。 锤类设备产生冲击力，轧机与压力机设备产生静压力。 金属塑性成型的基本生产方法有以下几种：
压力加工工艺
各种块体压力加工工艺
各种板料冲压工艺
各种加工方法的应用范围
• 轧制、挤压、拉拔
主要用于金属型材、板材、
钢材和线材等原材料。
• 锻造 用于承受重载荷的机器零件，如机器的 主轴、重.1.2 冷变形与热变形
2.热变形： 在再结晶温度以上的变形。变形后，金属具有再结晶组织、而无加工硬化痕迹。
也称热加工。 ➢ 优点：金属能以较小的功达到较大的变形，加工尺寸较大和形状比较复杂的工件， 同时获得具有高机械性能的再结晶组织。 ➢ 缺点：金属表面容易形成氧化皮，而且产品尺寸精度和表面质量较低，劳动条件 和生产率也较差。
• 板料冲压 广泛用于汽车制造、电器、仪表及日 用品工业等方面。

《热加工工艺》第二章 锻压

《热加工工艺》第二章 锻压
在冷态变形条件下，多晶体的塑性变形主要是晶内变形，晶间变 对于晶间变形不能简单地看成是晶界处的相对机械滑移，而是晶 形只起次要作用，而且需要有其他变形机制相协调。这是由于晶界强 界附近具有一定厚度的区域内发生应变的结果。这一应变是晶界沿最 度高于晶内，其变形比晶内的困难。还由于晶粒在生成过程中，各晶 大切应力方向进行的切应变，切变量沿晶界不同点是不同的，即使在 粒相互接触形成犬牙交错状态，造成对晶界滑移的机械阻碍作用，如 同一点上，不同的变形时间，其切变量亦是不同的。 果发生晶界变形，容易引起晶界结构的破坏和裂纹的产生，因此晶间 变形量只能是很小的。 返回
晶体结构理论：任何一块单晶体都包含有若干不同 方位的晶面。当一块单晶体受外力F作用时，某一晶 面M－N上所产生的应力f 可分解为垂直于该晶面的 正应力σ和平行于该晶面的切应力τ 正应力对变形的作用 在正应力作用下，晶格沿正应力方向被 拉长，拉长的变形程度与正应力的大小成正 比。如果正应力消除，晶格即恢复原状；如 果正应力超过一定限度，晶格被拉断。 正应力只能造成晶体的弹性变形或断裂，不能引起晶体的塑性变形 返回
加工对象是金属薄板，一般在常温下进行
板料冲压，冷冲压
坯料在锻造过程中经过塑性变形和再结晶，其晶粒得到细化， 组织更加致密，力学性能明显好于相同化学成分的铸件
由于在锻造过程中金属的变形受到较大的限制，锻件所能达到 的复杂程度不如铸件。冲压件则由于模具的制造成本很高，一般只 适合于大批量生产。
返回
我国锻压行业的成就
2）应力状态
金属内的拉应力使原子趋向分离，可能导致坯料破裂； 压应力状态可提高金属的塑性，但会使变形抗力大大增加
返回
3）应变速率 应变速率是指变形金属在单 位时间内的应变量，而非工模具 的运动速率

第2章 锻压A

第2章 锻压A
第二章 锻 压
§2-1概 述 对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、 形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成 形加工方法称为锻压。 锻压包括锻造和冲压。 一、锻造的特点和分类 锻造是在加压设备及工（模）具的作用下，使金属 坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几 何形状、尺寸和质量的锻件的加工方法。锻件是指金属 材料经过锻造变形而得到的工件或毛坯。
图2－10 扩孔 1-垫环 2，⒋-坯料 3-扩孔冲子 5-上砧 6-芯轴 7-马架
3、冲孔
在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序称为冲孔。冲 孔常用于制造带孔齿轮、套简、圆环及重要的大直径空心 轴等锻件。为了减小冲孔的深度和保持端面平整，冲孔前 通常先将坯料镦粗。冲孔后大部分锻件还需芯棒拔长、扩 孔或修整。 冲孔的方法分双面冲孔和单面冲孔两种。双面冲孔时， 先试冲一凹痕，检查孔的位置是否正确，无误后，在凹痕 中撒少许煤粉以利于冲子的取出，然后用冲子冲深至坯料 厚度的2/3～3／4，再翻转坯料将孔冲穿。图2－11所示为 双面冲孔过程示意图。 单面冲孔的方法如图 2－ 12所示。坯料 2 置于垫环 3 上， 冲子 1 的大端向下，位置正确后直接将孔冲穿。单面冲孔 主要用于较薄的坯料。
锻造具有以下特点：
（1）改善金属的内部组织，提高金属的力学性能。如 能提高零件的强度、塑性和韧性。
（2）具有较高的劳动生产率。 （3）采用精密模锻可使锻件尺寸、形状接近成品零件， 因而可大大节约金属材料和减少切削加工工时。 （4）适应范围广。锻件的质量可小至不足一千克，大 至数百吨；既可进行单件、小批量生产，又可进行大批 量生产。 （5）不能锻造形状复杂的锻件。
4、加热速度 加热时坯料表面温度升高的速 度称为加热速度。短的加热时间内 达到合理的始锻温度。 对于一些导热性较差的金属材 料（如高碳钢、高合金钢等）或断 面尺寸较大的坯料，加热时应先进 行低温预热，然后再快速加热；而 对一些导热性较好的金属材料〔如 低碳钢、低合金钢、有色金属等〕 或断面尺寸较小的坯料，则可直接 加热。

第二章 锻压

第二章 锻压

整体镦粗
局部锻粗
第二章 锻压
拔长——是使坯料长度增加、横截面面积减小的锻造工序。 拔长时，每次送进量L应为砧宽B的0.3～0.7倍。若L太大， 拔长效率反而下降；若L太小，又易产生夹层。
a）
b）
c）
拔长的送进量
a）送进量合适 b）送进量太大，拔长效率低 c）送进量太小，易产生夹层
第二章 锻压
较重锻件的拔长
五、锻件的锻后冷却
冷却 方式
空冷
堆冷
坑冷
灰砂 冷
炉冷
定义
特点
热态锻件在空气 冷却速度较快的一种冷却方式，锻后
中冷却的方法
置空气中散放，冷速快，晶粒细化
将热态锻件成堆
放在空气中进行冷 冷却速度低于空冷
却的方法
将热态锻件放在 锻后置于填有石灰、砂子或炉灰的坑
地坑（或铁箱）中 内或箱内堆在一起。冷速稍慢，其冷却
b）落料
a）落料或冲孔
c）冲孔
第二章 锻压
1．冲裁
冲裁——利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的 一种冲压方法。
落料：利用冲裁取得一定外形的制件或坯料的冲压方 法。
冲孔：将冲压坯料内的材料以封闭的轮廓分离开来， 得到带孔制件的一种冲压方法。
第二章 锻压
落料
冲孔
冲孔落料 复合模1
冲孔落料 复合模2
操作前检查管道阀门及装置是否完好、无泄漏。
第二章 锻压
操作前须进行空运转试车，确认一切正常方可开始工作。 操作设备时必须坚守工作岗位，不做与工作无关的事，必须
离开时，要停机并切断电源。 规范操作设备，不得超范围、超负荷使用设备。 操作完毕，应整理工具和产品制件，清扫工作场地和设备，
并擦拭干净设备各部位，各滑动面应加油保护。

机械制造工艺第五版——第二章 锻压

机械制造工艺第五版——第二章 锻压
反射炉
二、自由锻设备
常用设备有空气锤和水压机。
空气锤
水压机
三、自由锻方法
自由锻的工序：基本工序、辅助工序和精整工序。 自由锻的基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割。
1．镦粗和局部镦粗
镦粗——使毛坯高度减小、横断面积增大的锻造工 序。
局部镦粗——在坯料上某一部分进行的镦粗。
2、拔长——是使坯料长度增加、横截面面积减小的锻造工 序。
板料冲压被广泛用于汽车、电器、仪表和航空 等制造业中。
二、锻件的冷却方法
2．冷却方式
1）空冷：热态锻件在空气中冷却的方法。它是 一种冷却速度较快的冷却方法，适用于低碳钢、中 碳钢的小型锻件。
2）堆冷：热态锻件成堆放在空气中进行冷却的 方法。它的速度比空冷低，适用于低碳钢、中碳钢 的小型锻件。
3）坑冷：热态锻件放在地坑（或铁箱）中进行 缓慢冷却的方法。它的速度比堆冷低。适用于低合 金钢及截面尺寸较大的锻件。
二、模锻
1．模锻设备
常用的横锻设备有模锻空气锤、螺旋压力机、平锻机 等。
2．锻模及模膛
锻模——模锻时使坯料成形而获得模锻件的工具。
连杆弯形的锻模及模锻过程
1－弯形模膛 2－预锻模膛 3－滚挤模膛 4－拔长模膛 5－终锻模膛 6－滚挤模膛断面
§2－5 冲压
一、冲压常用设备 二、分离工序 三、成形工序
扩孔——减小空心毛坯壁厚而增大其内径和外径的锻 造工序。
心棒拔长
4、冲孔——是用冲子在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工 序。
1）单面冲孔：厚度小的坯料
2）双面冲孔
预冲凹坑 冲至3/4深度
翻转坯料 冲透坯料
5．弯形
弯形——采用一定的工模具将毛坯弯成所规定外形 的锻造工序。

锻压课件

锻压课件


一、金属塑性变形的实质
2、多晶体的塑性变形（P75）

同时在多晶体的晶界处，由于相邻晶粒间的位向差别， 产生晶格的畸变，并有杂质的存在，以及晶粒间犬牙 交错状态，对多晶体的变形造成很大障碍。低温时， 晶界强度高于晶粒内部强度，变形抗力大不易变形； 高温时，晶界强度降低，晶粒易于相互移动。所以多 晶体由于存在晶界和各晶粒的位向差别，其变形抗力 要远高于同种金属的单晶体。
二、塑性变形对金属组织及 性能的影响（P76）
金属塑性变形时，在不同的温度下， 对金属组织和性能产生不同的影响。主 要讨论加工硬化、回复和再结晶。
1、冷变形强化（加工硬化）（P76）

指金属在低温下进行塑性变形时，金属的强度和硬度 升高，塑性和韧性下降的现象。如P76图2-8所示； 冷变形强化的原因是：在塑性变形过程中，在滑移面 上产生了许多晶格方向混乱的微小碎晶，滑移面附近 的晶格也产生了畸变，增加了继续滑移的阻力，使继 续变形困难。如图2-9所示。 对某些不能通过热处理来强化的金属，可用低温变形 来提高金属强度。如变形铝合金、奥氏体不锈钢。 但在塑性加工中，冷变形强化使塑性变形困难，故采 用加热的方法使金属再结晶，而获得好的塑性。
一、金属塑性变形的实质 1、单晶体的塑性变形（P73）
单晶体的塑性变形有两种方式：滑移变形和双晶 变形。
（1）滑移变形：晶体内的一部分相对另一部分，沿原子 排列紧密的晶面作相对滑动。其变形过程如P74图2-3 所示。 晶体在晶面上的滑移，是通过位错的不断运动来实现 的 。如P75图2-4所示。 晶体滑移后，外表形状发生变化，体积保持不变，晶 格位向一致。



2、回复和再结晶 （1）回复（P77）

指当温度升高时，金属原子获得热能，使冷变形时处 于高位能的原子回复到正常排列，消除由于变形而产 生的晶格扭曲的过程，可使内应力减少。

第2章 锻压

第2章 锻压

第2章锻压教学目的(1) 掌握锻压生产设备、工具及自由锻的基本操作。

(2) 掌握自由锻和冲压的基本工序。

2.1 锻坯的加热和锻件的冷却锻坯的加热和锻件的冷却都是锻造工艺过程中的重要环节，它直接影响锻件的质量。

2.1.1 锻坯的加热目的及锻造温度范围2.1.1.1 锻坯的加热目的加热的目的是提高金属的塑性和降低其变形抗力，即提高金属的可锻性。

除少数具有良好塑性的金属可在常温下锻造成型(称为冷锻)外，大多数金属在常温下的可锻性较低，造成锻造困难或不能锻造。

但将这些金属加热到一定温度后，可以大大提高其可锻性，并只需要施加较小的锻打力，便可使其发生较大的塑性变形，称为热锻。

2.1.1.2 锻造温度范围加热是锻造工艺过程中的一个重要环节，它直接影响锻件的质量。

如果加热温度过高，会使锻件产生加热缺陷，锻件质量下降，甚至造成废品。

因此，为了保证金属在变形时具有良好的塑性，又不致产生加热缺陷，锻造必须在合理的温度范围内进行。

各种金属材料锻造时允许的最高加热温度称为该材料的始锻温度，终止锻造的温度称为该材料的终锻温度。

坯料开始锻造的温度(始锻温度)和终止锻造的温度(终锻温度)之间的温度间隔，称为锻造温度范围。

常见钢材的锻造温度范围见表2-1。

在保证不出现加热缺陷的前提下，始锻温度应取得高一些，以便有较充裕的时间使坯料锻造成型，减少加热次数。

在保证坯料还有足够塑性的前提下，终锻温度应定的低一些，以便获得内部组织细密、力学性能较好的锻件，同时也可延长锻造时间，减少加热火次。

但终锻温度过低会使金属难以继续变形，易出现锻裂现象和损伤锻造设备。

表2-1 常用钢材的锻造温度范围48金工实习锻坯金属的加热温度可以用仪表测量，还可以通过观察加热毛坯的火色来判断，即用火色鉴定法，火色鉴定法是实际生产中较为常用的方法。

碳素钢加热温度与火色的关系见表2-2。

表2-2 碳素钢加热温度与火色的关系2.1.2 锻造加热设备在锻造生产中，根据加热采用热源的不同，分为火焰加热和电加热。

第二部分 锻压

第二部分 锻压

第二部分锻压一．教学进程表1 锻压实习安排（机械热类3天类型）表2 锻压实习安排（机械类、近机类1天类型）表2 锻压实习安排（非机类0.5天类型）二．实习教案概论（一）1.目的要求使学生明确锻压实习的内容、教学目的要求、教学环节、分组轮换和注意事项。

2. 教具金工实习安排表、实习有关规定、学生分组名单、教学记录、教材、金工实习报告等。

3. 时间及进行方式20分钟。

在实习车间由实习教师讲解。

4. 讲解内容1）.锻压实习内容①手工自由锻。

②机器自由锻。

③模锻示范。

④板料冲压示范。

2）.实习方式与教学环节①辅导师傅示范讲解。

②学生独立操作。

③现场讲解示范。

④录像、专题讲课与实习总结。

3）.锻压实习教学基本要求①熟悉锻压生产的实质，特点及对材料的要求②了解空气锤大致结构和锻锤规格的含义。

③了解金属锻造性能和锻造温度范围的概念，碳钢的始锻温度与终锻温度。

④熟悉自由锻基本工序（镦粗、拔长、冲孔、切断等）的特点，会初步确定简单锻件的变形工步。

⑤初步掌握空气锤的操作方法，锻造简单零件的毛坯。

⑥了解冲床的大致结构和冲床规格的含义。

⑦了解冲压基本工序及其应用实例。

4）.分组和轮换以不超过15人为一组，宣布分组名单和编号。

5）.注意事项自由锻造工艺讲解示范（二）1.目的要求1）.了解锻造的概念、特点和应用。

2）.了解金属锻造性能的概念。

3）.了解金属坯料加热目的、加热方法、加热过程，掌握碳素钢的锻造温度范围和了解常见的缺陷及其控制方法。

4）.了解锻件冷却方式及应用。

5）.了解自由锻基本工序的种类和应用。

2.教具典型零件及其毛坯（锻件）的图纸、实物及锻造工序卡片，锻造过程中出现缺陷的样品，自由锻基本工序挂图，加热炉，坯料，手工自由锻操作使用工具。

3.时间及进行方式40分钟。

以不超过15人为一组在实习车间现场（有样品和挂图）进行讲解，并结合具体产品进行示范。

4.讲解内容1）.讲解锻造的概念、特点和应用。

2）.讲解锻造生产工艺过程：下料——加热——锻造——冷却——检验。

锻压

锻压

加工方式
1、锻造。它是在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几 何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。锻造包括自由锻造和模型锻造。
2、板料冲压。利用冲裁力或静压力，使金属板料在冲模之间受压产生分离或成形而获得所需产品的加工方法。
3、轧制。利用轧制力（摩擦力），使金属在回转轧辊的间隙中受压变形而获得所需产品的加工方法。轧制生 产所用原材料主要是钢锭，扎制产品有型钢、钢板、无缝钢管等。
旋转锻压机是锻造与轧制相结合的锻压机械。在旋转锻压机上.变形过程是由局部变形逐渐扩张而完成的,所 以变形抗力小、机械质量小、工作平稳、无振动，易实现自动化生产。辊锻机、成形轧制机、卷板机、多辊矫直 机、辗扩机、旋压机等都属于旋转锻压机。锻压机械的规格大多以负载工作力计，但锻锤则以锻锤落下部分的质 量计，对击锤以打击能量计。专用锻压机械多根据最大成形的材料直径、厚度或轧辊直径计。
压力机包括液压机、机械压力机、旋转压力机等压力设备。机械压力机是用曲柄连杆或肘杆机构、凸轮机构、 螺杆机构传动，工作平稳、工作精度高、操作条件好、生产率高,易于实现机械化、自动化,适于在自动线上工作。 机械压力机在数量上居各类锻压机械之首。
液压机是根据帕斯卡定理制成的利用液体压强传动的机械,是以高压液体（如水、油、乳化液等）传送工作压 力的锻压机械。
②进一步发展精密锻造和精密冲压技术。少无切削加工是机械工业提高材料利用率、提高劳动生产率和降低 能源消耗的最重要的措施和方向。锻坯少无氧化加热，以及高硬、耐磨、长寿模具材料和表面处理方法的发展将 有利于精密锻造、精密冲压的扩大应用。
③研制生产率和自动化程度更高的锻压设备和锻压生产线。在专业化生产下，大幅度地提高劳动生产率和降 低锻压成本。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

当锻造比增加 时，钢的强度 在横向和纵向 差别不大，而 塑性和韧性纵 向明显好于横 向。
图3-12 锻造比对力学性能的影响 实线——纵向机械性能；虚线——横向机械性能
锻造流线的稳定性很高，而且用热处理不能消除。 故在设计和制造易受冲击载荷的零件时，必须考虑 锻造流线的方向，使最大正应力与流线方向一致， 切应力或冲击应力与流线方向垂直；使锻造流线的 分布与零件的外形轮廓相符合，而不被切断。如图 3-13所示的拖钩，如图3-14所示的齿轮。
多晶体塑性变形实质
晶内变形（滑移和孪晶） 晶间变形（晶界转动和错动）
二、塑性变形对金属组织及性能的影响
金属塑性变形时，在不同的温度下，对金属 组织和性能产生不同的影响。主要讨论加工硬化、 回复和再结晶。
1. 冷变形强化（加工硬化）
指金属在低温下进行塑性变形时，金属的强 度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象，如图 38 所示；变形程度越大，冷变形强化现象越严重。
再结晶使内应力全部消除，强度降低，塑性增加。 如图 3-10 所示为变形后的金属在加热时组织和性能的变 化。
再结晶的最低温度称
为再结晶温度，一般 纯金属的再结晶温度 。 为： T 0.4T
再 熔
再结晶处理： 利用金
属再结晶过程消除冷 变形强化，恢复金属 的良好塑性，以利于 后继的冷变形加工
T回 0.2 0.3T熔
式中 T 回 T熔 ----金属的绝对回复温度； ----金属的绝对熔化温度；
回复作用不改变晶粒的形状及晶粒变形时所 构成的方向性，也不能使晶粒内部的破坏现象及 晶界间物质的破坏现象得到恢复，只是逐渐消除 晶格的扭曲程度。故回复作用可以降低内应力， 但力学性能变化不大，强度稍降低，塑性稍提高。 如图3-9b所示。
4）适应性广。
缺点：
1 ）锻件的结构工艺性要求较高，内腔复杂零件难以 锻造；
2）锻造毛坯的尺寸精度不高，一般需切削加工； 3 ）需重型机器设备和较复杂模具，设备费用与周期 长；
4）生产现场劳动条件较差。
塑性成形主要用于主轴、曲轴、连杆、齿轮、 叶轮、炮筒、枪管、吊钩、飞机和汽车零件等力 学性能要求高的重要零部件。
1—变形抗力曲线 2—塑性变化曲线
（3）变形时的应力状态：不同压力加工方法，金属内 部的应力状态是不同的，如图3-19所示。在金属塑性变 形时，压应力数目越多，其塑性变形越好，因为压应力 使滑移面紧密结合，防止产生裂纹；拉应力则使塑性变 形降低，因为它使缺陷扩大，使滑移面分离。但压应力 时变形抗力增大。故必须综合考虑塑性和变形抗力。
轧制
挤压
拉拔
锻压
冲压
1、单晶体的塑性变形
单晶体的塑性变形的基本方式有两种：滑移和孪晶。 滑移是晶体在切应力的作 用下, 晶体的一部分沿一 定的晶面(滑移面)上的一 定方向(滑移方向)相对于 另一部分发生移动。 在切应力作用下晶 体的一部分相对于 另一部分沿一定晶 面(孪晶面)产生一 定角度的切变，这 种变形形式叫孪晶。
2.回复和再结晶
指当温度升高到 T回 时，金属原子获得热能， 使冷变形后处于高位能的原子回复到正常排列， 消除由于塑性变形而产生的晶格扭曲的过程称为 回复，可使内应力减少。
a)塑性变形后的组织 b）金属回复后的组织 c）再结晶组 图3-9 金属的回复和再结晶示意图
回复温度较低，对于纯金属，可用下式计算：
（ 2 ）变形速度：指金属在塑性成形过程中单位时间 内的相对变形量。变形速度的影响较复杂：一方面变 形速度增大，冷变形强化现象严重，变形抗力增大， 塑性成形性能变坏；另一方面变形速度很大时产生的 热能使金属温度升高，提高塑性，降低变形抗力，锻 造性能变好。 如图3-18所示。
图3-18 变形速度对塑性及变形抗力的影响
第 二 章 3、金属的塑性变形与再结晶 金 属 塑 性 成 形
概述 第一节金属的塑性变形 第二节常用的锻造方法 第三节坯料的加热和锻件的冷却与热处理 第四节板料冲压 第五节其它塑性成形方法
概述
塑性成形：指固态金属在外力作用下产生塑性 变形，获得所需形状、尺寸及力学性能的毛坯或零 件的加工方法。具有较好塑性的材料如钢和有色金 属及其合金均可在冷态或热态下进行塑性成形加工。 塑性成形加工的特点： 优点： 1）改善金属的组织，提高金属的力学性能； 2）节约金属材料和切削加工工时，提高金属材 料的利用率和经济效益； 3）具有较高的劳动生产率。
坯料在锻造过程中，除与上下抵铁或其它辅助工具 接触的部分表面外，都是自由表面，变形不受限制， 锻件的形状和尺寸靠锻工的技术来保证，所用设备 与工具通用性强。 自由锻主要用于单件、小批生产，也是生产大 型锻件的唯一方法。
正应力的作用只能 使晶体发生弹性弯 曲或弹性拉长，当 应力增大到一定值 时，晶体便发生断 裂，而不会产生塑 性变形。
（1）滑移只能在切应力τ作用下才会发生, 不同金 属产生滑移的最小切应力(称滑移临界切应力)大 小不同。钨、钼、铁的滑移临界切应力比铜、铝 的要大。 （2）滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的 结果。滑移并非是晶体两部分沿滑移面作整体的 相对滑动, 而是通过位错的运动来实现的。 平面位错运动
滑移面与滑移 方向与外力接 近45度的位向 为软位向
σ P
τ
滑移面与滑 移方向与外 力接近0度 与90度的位 向为硬位向
多晶体的塑性变形
（三）晶粒大小
•晶粒小 → 晶界总面积多、每个晶 界周围的不同位向的晶粒数也多 → 变形抗力大 → 强度↑
•晶粒小 → 单位体积内的晶粒数越 多，变形分散，应力集中小 ，晶界 曲折越多，可阻碍裂纹的扩展 → 塑 性↑，韧性↑（细晶强化）
图3-8 常温下塑性变形对低碳钢力学性能的影响
冷变形强化的原因是：在塑性变形过程中，晶 粒和杂质在变形方向被拉长，在滑移面上产生了许 多的微小碎晶，滑移面附近的晶格也产生了畸变， 增加了继续滑移的阻力，使继续变形困难。
对某些不能通过热处理来强化的金属，可用 冷变形来提高金属强度指标，如用冷轧、冷拔和 冷挤来提高低碳钢、纯铜、防锈铝等所制型材和 锻压件的强度和硬度。 但在塑性加工中，冷变形强化使塑性变形困 难，故采用加热的方法使金属再结晶，而获得好 的塑性。
2.金属的变形条件 （1）变形温度：温度升高，塑性上升，降低变形 抗力，易于塑性成形；但温度过高也会产生相应 的缺陷，如氧化，脱碳、过热和过烧等。故要严 格控制锻造温度范围。 锻造温度范围指始锻温度与终锻温度间的温度范 围，以合金状态图为依据。对始锻温度，原则是 在不出现过热和过烧的前提下，尽量提高始锻温 度。碳钢的始锻温度为AE线下2000C。终锻温度即 停止锻造的温度，对于锻件质量有很大影响，终 锻温度太高，停锻后晶粒会重新长大，降低锻件 力学性能；太低，再结晶困难，冷变形强化现象 严重，变形抗力太大，甚至产生锻造裂纹，也易 损坏设备和工具。
图3-13 拖钩的纤维流线
原棒料的锻造 齿轮轮廓锻造 采用局部镦粗锻成齿 a) 棒料经切削成形 b) 扁钢经切削成形 流线被切断， 流线全是连续 轮坯，锻造流线被弯 受力时产生的 c) 曲呈放射状，受力时， 棒料镦粗后切削成形 d)热轧成形 的，承受力的 正应力与流线 情况好，质量 齿根处的正应力与流 图3-14 不同成形工艺齿轮的流线分布 方向垂直，质 最好。 线方向近于平行，质 量不好。 量较好。
图3-10 变形后的金属在加热时组织和性能的变化
1——内应力曲线；2——晶粒度曲线；3——强度曲 线；4——延伸率曲线
3. 冷变形和热变形
冷变形：指金属在其再结晶温度T再以下进行
塑性变形。如冷冲压、冷弯、冷挤、冷镦、 冷轧和冷拔，产生加工硬化组织和性能。 热变形：指金属在其再结晶温度T再以上进行 塑性变形。如锻造、热挤和轧制等，产生再 结晶组织和性能，保持较低的塑性变形抗力 和良好的塑性。
（2）锻造比
它是锻造生产中代表金属变形大小的一个参数，一 般用锻造过程中的典型工序的变形程度来表示：如镦粗 A H0 工序，锻造比为： y镦 A0 H
图3-11 热轧对晶粒组织的影响
拔长锻造比：
A0 L y拔 A L0
（3）锻造比对金属的组织和性能的影响 锻造比越大，锻造流线越明显，其力学性能的方 向性越明显。
再结晶 指当温度升高到T再时，金属原子获得更高的热能， 通过金属原子的扩散，使冷变形后的结晶构造得以改 变，成长出许多正常晶格的新晶粒，新晶粒代替原变 形晶粒的过程即为再结晶。如图3-9c所示。 再结晶过程：先在变形金属中出现再结晶核心（小 晶块，或破碎物），结晶核心周围的畸变晶格中的原子 向再结晶核心扩散聚集，从不稳定状态向稳定状态过渡， 有秩序地排列起来，而形成新的具有正常晶格结构的晶 粒，直至新晶粒完全形成，再结晶结束。如果继续升温 或保温，再结晶晶粒还会聚合长大，即二次再结晶。
第一节
金属的塑性变形
金属变形的基本形式——弹性变形、塑性变形。 工业生产中，许多零件都要经过塑性成形加工（如 下图所示），塑性成形加工的一个基本特点是金 弹性变形的实质是在应 当应力大于弹性极限时， 属在外力作用下，发生塑性变形。 力的作用下，金属内部 原子相对移动超过了晶 的晶格发生了弹性拉长 格中的原子间距，不能 或歪扭，但未超过其原 恢复到原始状态，因此 子之间结合力，所以外 产生永久变形。 力去除后，可恢复原状。
滑移的实现 —— 借助于位错运动 将一个表面经过抛光的纯锌单晶体进行拉伸试验，在试 样的表面上出现了许多互相平行的倾斜线条的痕迹，称 为滑移带
单晶体的滑移变形
பைடு நூலகம்
滑移线（晶体表面 的滑移台阶）→滑 移带（大量滑移线）
拉伸力P在晶体内一定的晶面上可以分解为两个应力： 一为平行于该晶面的切应力τ ；一为垂直于该晶面 的正应力σ。 切应力作用下， 晶体发生滑移 变形。
变形前
变形后 两个晶粒的试样，拉伸时的变形
晶界原子排列较不规则，存在较多的杂质， 造成晶格畸变，滑移时，阻碍位错运动， 使变形抗力增大。