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1、第六章 锻造成型,6.1 锻造成型的概念、特点和基本方法 6.2 锻造成型过程 6.3 锻造成型设备 6.4 锻造成型工艺,锻造就是坯料经加热后用锻锤锤击或压力机施加压力，使其塑性变形以获得一定形状、尺寸和性能锻件的塑性成型方法。 锻造的最大特点是，在塑性变形中，能使坯料的粗晶粒破碎，疏松、孔隙被压实、焊合，锻件的内部组织和性能得到较大改善。 锻造广泛用于冶金、机械、造船、航空、航天等行业。,6.1 锻造成型的概念、特点和基本方法,锻造成型的特点： 1)锻件性能好，能承受大的冲击力作用； 2)锻件接近零件的几何形状，节约原材料; 3)模锻生产效率较高,适合小型锻件的大批量生产; 4)灵活性大，
2、自由锻适合于单件小批量生产; 5)与轧制相比，生产率、机械化和自动化程度较低。,锻造成型的特点,锻造根据所使用工具和设备的不同，可分为： 自由锻造、模型锻造和特种锻造三类。 自由锻造分为手工锻、锤锻和液压自由锻。 按变形特点分：开式模锻和闭式模锻 模型锻造 按所用设备分：锤上模锻、压力机模锻和 平锻机模锻。 按生产的锻件精度分:普通模锻和精密模锻,锻造成型的基本方法,简称为自由锻，它是利用冲击力或压力使金属在锻压设备的上、下两个抵铁之间直接产生塑性变形，金属沿垂直于作用力的方向上自由变形，获得具有一定形状、尺寸和性能锻件的加工方法。,锻造成型的基本方法：自由锻造,我国自行研制的万吨级水压机,分
3、手工锻和机器锻造两种. 锤锻就是利用空气锤或蒸气一空气锤对放置在下抵铁的锻坯进行锤打以获得所要求形状和尺寸的锻造成型方法。 锤锻的基本工序有： 镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、错移等。 生产质量小于1500kg的锻件.,锻造成型的基本方法：自由锻造,自由锻基本工序,液压自由锻是利用液压机的液压压力对锻坯进行压力锻造，以获得所要求形状和尺寸锻件的成型方法。 液压自由锻与其它自由锻相比锻件质量要求高，工艺过程复杂，生产费用高。 可以锻造质量达500t的锻件,用于大型锻件的加工。,锻造成型的基本方法：液压自由锻,自由锻造基本特点： 金属流动不受工具的限制； 锻件形状尺寸精确度低，加工余量大； 操作技术
4、要求高，适于形状简单锻件的加工成型。,自由锻造：基本特点,利用高强度金属锻模模具使坯料在其内受压变形,获得锻件的锻造方法称为模锻。 模锻成形的典型模锻件如下图所示。 举例：飞机大梁，火箭捆挷环等,锻造成型的基本方法：模型锻造,按模膛功用不同，锻模分为： 模锻模膛、制坯模膛，此外还有 成形模膛、镦粗台及击扁面等。,基本特点： 生产率较高；金属变形在模膛内进行,金属流动受工具的限制,较快获得所需形状; 模锻件尺寸精确度高，加工余量小； 可以锻造出形状较复杂的锻件,锻件质量小于150kg,适合小型锻件的大批量生产; 模锻生产可比自由锻生产节省金属材料,减少切削加工工作量,批量足够下降低零件成本.,锻
5、造成型的基本方法：模型锻造,锻造成型的基本方法：模型锻造,万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环,6.1 锻造成型的基本方法,把轧制工艺应用到锻造生产中的一种新工艺。 是使坯料通过装有圆弧形模块的一对旋转的轧辊时，受挤压而变形的轧制方法。 它是成形轧制（纵轧）的一种特殊形式。 辊锻可用于生产连杆、麻花钻头、扳手 、道钉、锄、镐和透平叶片。,锻造成型的基本方法：辊锻,特点： 具有设备结构较简单、生产平稳、振动和噪音小，便于实现自动化、生产效率高等优点。 辊锻变形的实质是坯料的轧制延伸坯料部分截面变小而面的幅度增加。当截面变形较大时需要经多次辊轧完成。,锻造成型的基本方法：辊锻,镦粗时金属的塑性流
6、动 镦粗是锻造成型中最基本的工序,其作用就是减小坯料高度而增大横截面积。 1.镦粗变形区 沿坯料对称面分为三个变形区 粘着变形区、塑性流动变形区、自由变形区 粘着变形区：坯料与工具接触面的区域 由于外摩擦影响，金属流动变形困难，且无加工硬化现象，又称为难变形区。,6.2 锻造成型过程,镦粗时的变形区及金属流动,锻造塑性变形时，金属的晶粒沿变形方向被拉长或压扁，变形后晶间杂质也沿变形方向排列，这种按照一定方向分布的晶界杂质称为锻造流线，锻造流线使金属的力学性能表现为各向异性，即不同方向上的力学性能有所不同，在机械零件中应注意： （1）流线与工件最大拉应力方向一致 （2）流线与切应力，冲击力方向垂
7、直 （3）沿工件外轮廓连续健分布,锻 造 流 线,1.镦粗变形区 塑性流动变形区：坯料中心区域 由于外摩擦影响较小且受外层金属限制，形成有利于金属变形的应力状态，变形程度较大且有加工硬化现象，又称为易变形区，或大变形区。 自由变形区：坯料不与工具相接触的外层区域 变形不受限制，变形后呈鼓形形状，鼓形部分存在切向拉应力，易引起侧表面的纵向裂纹。,6.2 锻造成型过程,2.变形分布 沿坯料高度方向的变形分布是不均匀的。 变形的不均匀分布与外摩擦和变形区形状参数H/D(高宽比)有很大关系。 当H/D1.5时,称为高件变形,压缩变形未渗透到锻件内部而产生表面变形,侧面呈双鼓形。 当H/D =1.01.
8、5 时,称为中件变形,压缩变形逐渐渗透到锻件内部,侧面出现双鼓、无鼓到单鼓过度。,6.2 锻造成型过程,2.变形分布 当H/D1.0时,称为薄件变形,压缩变形完全渗透到锻件内部,中心层变形大于表面层，侧面呈单鼓形。,6.2 锻造成型过程,不同高径比坯料锻粗之鼓形变化,2.变形分布 沿坯料径向的变形分布是不均匀的。 与工具相接触的表面层中间部分受端面外摩擦影响较大，变形困难，边部影响较小，产生一定的变形，且部分侧面金属流动到端面上。 在中心层，中部到边部由易变形区过渡到自由变形区，摩擦的影响逐渐增大，变形程度由大到小。,6.2 锻造成型过程,锻造力 工程上常用的锻造力P 经验公式 P = nvn
9、dFK F为变形后工具与金属的接触面积； K为金属的变形抗力，一般取1.15s nv为速度影响系数 nd为摩擦和几何形状尺寸影响系数,6.2 锻造成型过程,锻造成型设备 按工具运动和传动方式分为三类： 锻锤锻造机、液压锻造机、机械锻造机 锻锤 锻锤是依靠锤头升高的势能以冲击力完成锻造成型的设备。主要用于自由锻，也用于模锻。,6.3 锻造成型设备,水压机 依靠水压使锤头或上模运动完成锻造成型。 工作特点：液压静压力，变形速度较慢；震动和噪音较小，工作条件较好。 曲柄压力机 依靠曲柄机构使锤头或上模运动完成锻造成型。 工作特点：机械静压力，变形速度较慢；震动和噪音较小，工作条件较好。,6.3 锻造
10、成型设备,生产工艺流程 模锻一般工艺流程 备料加热制坯（粗锻） （加热） 模锻切边 冷却热处理表面清理 矫正防锈处理检查 入库,6.4 锻造成型工艺,成型制度 坯料制度、温度制度、变形制度和精整制度 坯料制度:确定坯料的种类、重量和尺寸 温度制度:与轧制成型类同，P41 变形制度:应确定坯料的重量和尺寸，制定变形工艺时需确定选用工具、锻造设备的吨位并确定加热火次。 精整制度:,6.4 锻造成型工艺,1.基本概念：自由锻、模锻。 2.简述锻造成型的特点及其基本方法。 3.简述自由锻、模锻和胎模锻的特点及其应用。 4.简述锻造时金属流动特点及影响变形区塑性流动的基本因素。 5.简述锻造生产工艺流程及基本工序。,6 复习题,