锻造工艺与模具设计
锻造工艺与模具设计-模锻成形工序分析
● 金属充满模膛后，多余金属由桥口流出，此 为第Ⅲ阶段。
13
一、开式模锻变形过程
●
第Ⅰ阶段：由开始模压到金属与模具侧壁接触为止
14
一、开式模锻变形过程
●
第Ⅱ阶段：第Ⅰ阶段结束到金属充满模膛为止
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一、开式模锻变形过程
●
第Ⅲ阶段：金属充满模膛后，多余金属由桥口流出
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二、开式模锻各阶段的应力应变分析
32
小飞边模锻
对某些形状的锻件，在模锻最后阶段，变形区集中 分布在分模面附近，远离分模面的部分不容易充满。
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楔形飞边槽
主要依靠桥口斜面产生的水平分力阻止金属外 流，飞边部分金属消耗减少一倍；这种飞边与锻件 连接处较厚，切边较困难
34
扩张型飞边槽
在模锻的第一第二阶段，桥口部分对金属外流有一定阻力作用；而最 后阶段，对多余金属的外流无阻碍作用，可以较大程度的减小变形力，使 上下模压靠。
42
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二、开式模锻各阶段的应力应变分析
●
第Ⅱ阶段
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二、开式模锻各阶段的应力应变分析
第Ⅲ阶段： 主要是将多余金属排入飞边。此时流动界面已不存 在，变形仅发生在分模面附近的一个区域内，其它部位 则处于弹性状态；多于金属由桥口流出时阻力很大，使 变形抗力急剧增大
●
20
二、开式模锻各阶段的应力应变分析
6
控制金属的流动方向
各质点向着阻力最小方向移动， 因此依靠不同的工具，采取不同的加载方式在变形 体内建立不同的应力场实现对金属流动物体内方向的控 制
7
控制塑性变形区
主要靠利用不同工具在坯料内产生不同的应力状态， 使部分金属满足屈服准则，另一部分金属不满足屈服准 则，达到控制变形区的目的
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
自由锻件分类
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
第3章 自由锻主要工序分析
3.2 自由锻基本工序分析 镦粗 ①镦粗的定义? ②镦粗的目的?
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
•2．锻件的锻后热处理 •锻件在机械加工前后，一般都要进行热处理。机械加工前的热处理称为锻件的 锻后热处理．机械加工后的热处理称为最终热处理。通常锻件的锻后热处理是在 锻压车间进行的。 •由于锻造过程中锻件各部分变形程度、终锻温度和冷却速度不一致，锻件内部 存在组织不均匀、残余应力和加工硬化等现象。为了消除上述现象，保证锻件质 量，锻后应进行热处理。 •锻件的锻后热处理的目的是调整锻件硬度， •锻件最常采用的热处理方法有退火、正火、调质等。 •(1)退火退火有完全退火、不完全退火、等温退火、预防白点退火等。 •完全退火：一般用于亚共析钢，如45钢、5crMnM0等。将钢锻件加热到Ac3上 30～50℃，经过一定时间的保温使之完全奥氏体化，然后随炉冷至6００℃，出 炉空冷，以获得平衡状态的组织(一般是铁索体加珠光体)。 • 不完全退火(也称球化退火)：适用于过共析钢，如T8、T12、Gcrl5等。将钢 锻件加热到Ac，以上10～20℃，经过较长时间的保温，然后随炉缓冷至4００～ 500 ℃取出空冷，以获得珠光体组织。
锻造工艺过程及模具设计
•3.拔长变形过程分析 •①拔长时的锻造比？ •②拔长时的变形特点？ •③拔长缺陷与防止措施？锻造工Fra bibliotek过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计1. 引言锻造是一种通过对金属材料施加压力，使其产生塑性变形，从而得到所需形状和性能的工艺方法。
锻造工艺及模具设计在制造业中具有广泛的应用。
本文将介绍锻造的工艺过程和模具设计的基本原理和方法。
2. 锻造工艺过程2.1 热锻工艺热锻是指在高温下进行的锻造工艺。
其基本过程包括预热、装料、锻造和冷却四个步骤。
2.1.1 预热预热是将锻造原料加热至一定温度，以提高其塑性和降低锻造压力。
预热温度的选择取决于材料的类型和要求。
2.1.2 装料装料是将预热好的原料放置在锻造模具上，以准备进行下一步的锻造操作。
装料时需要考虑材料的定位和固定，确保锻造过程中的准确性和一致性。
2.1.3 锻造锻造是通过对装料施加压力，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和性能的过程。
在锻造过程中，需要控制加压力、防止材料裂纹和变形等问题。
2.1.4 冷却冷却是将锻件从锻造中取出后，使其慢慢冷却，以缓解残余应力和提高材料的硬度和强度。
2.2 冷锻工艺冷锻是指在室温下进行的锻造工艺。
与热锻相比，冷锻可以更好地控制材料的性能和形状，并且不需要进行预热和冷却，节约能源。
2.2.1 材料的选择冷锻对材料的要求较高，一般选用具有良好塑性和变形能力的材料，如铝、铜等。
2.2.2 模具的设计冷锻模具的设计需要考虑以下几个方面：模具材料的选择、模具结构的设计、模具的可制造性和可维修性等。
3. 模具设计3.1 模具的分类模具按照其所用材料的不同可以分为金属模具、木模具和塑料模具等。
其中金属模具是最常用的一种，具有强度高、耐磨性好的特点。
3.2 模具结构的设计模具的结构设计包括上模、下模和侧模的设计。
上模是与锻件上表面接触的模具，下模是与锻件下表面接触的模具，侧模用于锻造中需要有孔的部位。
3.3 模具材料的选择模具材料的选择需要考虑模具的使用寿命、成本和性能要求等。
常用的模具材料有工具钢、合金钢和铸铁等。
3.4 模具的制造工艺模具制造工艺包括模具的加工和装配过程。
锻造工艺与模具设计
锻造工艺与模具设计一、引言锻造是一种重要的金属加工方法，通过将金属材料加热至可塑状态后，使用力量施加在材料上，从而改变其形状和结构。
模具设计是锻造工艺中的关键环节，合理的模具设计可以提高锻造产品的质量和生产效率。
本文将全面、详细、完整且深入地探讨锻造工艺与模具设计的相关内容。
二、锻造工艺的分类根据加热方式和施加力量的方式，锻造工艺可分为以下几类：2.1 自由锻造在自由锻造中，加热后的金属材料放置在锻造台上，通过锤击或压力的施加来改变其形状。
自由锻造适用于简单形状的锻件制造，如棒状、环状等。
2.2 模具锻造在模具锻造中，金属材料通过模具的形状来决定其最终形态。
模具可以分为两部分：上模和下模。
金属材料在加热后放置在模具中，上下模通过压力施加力量，使金属材料按照模具的形状进行变形。
2.3 冷锻冷锻是在常温下进行的锻造过程，适用于对材料进行塑性变形的锻造工艺。
冷锻可以提高材料的成形性能，使其获得更高的强度和韧性。
2.4 热锻热锻是在高温下进行的锻造过程，通过加热金属材料可以提高其塑性，使其变形更容易。
热锻适用于制造复杂形状的锻件，如汽车曲轴、航空发动机零件等。
三、模具设计的要点模具设计在锻造工艺中起到了至关重要的作用，以下是模具设计的一些要点：3.1 材料的选择模具应选择适合锻造材料的耐热、耐磨损的材料。
常用的模具材料有优质碳素结构钢、合金结构钢等。
3.2 模具的结构设计模具的结构设计应尽可能简单，易于制造和维修。
同时，模具应具有足够的刚性和强度，以承受锻造过程中的力量和热应力。
3.3 模具的热处理模具在使用前需要进行热处理，以提高其硬度和耐磨性。
常见的热处理方法有淬火、回火等。
3.4 模具的涂层处理为了减少模具的磨损和增加其使用寿命，可以对模具进行涂层处理。
常见的涂层材料有硬质合金、陶瓷等。
四、锻造工艺与模具设计的应用锻造工艺与模具设计在各个领域都有广泛的应用，以下是几个常见的应用领域：4.1 汽车制造锻造工艺在汽车制造中有重要的地位，汽车的关键部件如曲轴、连杆等都是通过锻造工艺制造而成的。
锻造工艺与模具设计
锻造工艺与模具设计一、锻造工艺概述锻造是指通过施加压力将金属材料变形成所需形状的一种加工方法。
锻造工艺包括预制备、加热、锤击、冷却等多个环节。
通过不同的锻造工艺，可以生产出各种形状和尺寸的零件。
二、模具设计概述模具是指用于制造产品的专用工具，通常由上下两个部分组成。
模具设计需要考虑到产品的尺寸、形状等因素，以及生产效率和成本等因素。
合理的模具设计可以提高生产效率和产品质量。
三、锻造前准备1. 材料选择：根据零件要求选择适当的材料。
2. 钢坯切割：根据零件图纸进行钢坯切割，并进行初步加工。
3. 热处理：对钢坯进行热处理，使其达到适当的温度。
4. 模具准备：根据零件要求设计并制作合适的模具。
四、加热将钢坯放入电阻炉中进行加热，使其达到适当温度。
加热温度应该控制在合适范围内，以免影响零件质量。
五、锤击将加热后的钢坯放入模具中，进行锤击。
锤击力度应该适当，以免过度变形或破裂。
在锤击过程中要注意调整温度和压力，以保证零件的质量。
六、冷却在锻造完成后，需要对零件进行冷却。
冷却速度应该适当，以避免产生裂纹或变形。
七、模具设计要点1. 模具结构：模具应该采用合理的结构设计，以便于生产操作和维护。
2. 材料选择：选择合适的材料可以提高模具的使用寿命和生产效率。
3. 模具加工精度：模具加工精度应该达到要求，以保证产品质量。
4. 模具调试：在使用前需要对模具进行调试，并根据实际情况进行调整。
5. 模具维护：定期对模具进行维护和保养，可以延长其使用寿命和提高生产效率。
八、总结通过合理的锻造工艺和模具设计，可以生产出高质量的零件，并提高生产效率和降低成本。
在实际生产中，需要根据具体情况进行调整和改进，以达到最佳效果。
锻造工艺与模具设计
1。
自由锻工艺规程一般包括以下内容：(1)根据零件图绘制锻件图（2）确定坯料的质量和尺寸(3)制定变形工艺和确定锻造比(4）选择锻造设备(5)确定锻造温度范围,制定坯料加热和锻件冷却规范(6）制定锻件热处理规范(7）制定锻件的技术条件和检验要求（8)填写工艺规程卡片等。
2。
冷锭加热规范:加热过程分为预热、加热、均热。
保温目的（1)低温装炉温度下保温目的是减小坯料断面温差,防止因温度应力而引起破裂（2)中温800~810°C保温的目的是减小前段加热后坯料断面上的温差,减小温度应力,并缩短坯料在锻造温度下的保温时间，以减小氧化，脱碳,甚至过热过烧。
（3)锻造高温下的保温，是为了防止坯料中心温度过低，引起锻造变形不均，还可以通过高温扩散作用，使坯料组织均匀化，以提高塑性,减少变形不均。
3.确定锻造比：锻造比是表示锻件变形程度的指标，它是指在锻造过程中,锻件镦粗或拔长前后的截面积之比或高度之比，即（Ao,Do，Ho,和A,D，H,分别为锻件锻造前后的截面积，直径和高度)4。
三拐曲轴的锻造过程：锻造曲轴类锻件的基本工序是拔长错移和扭转。
锻造曲轴时应尽可能采用那些不切断纤维和不使用钢材心部材料外露的工艺方案，当生产批量较大且条件允许时,应尽量采用全纤维锻造。
另外，扭转时，尽量采用小角度扭转.过程：(1）下料（2）压槽〈卡出II段>(3)错移<压出II拐扁方>（4)压槽〈I，III 分段〉（5）压出〈I，III扁方>（6)压槽<I,III与轴端分段>（7)摔出中间,两端轴颈(8)扭转I,III拐各扭30°5。
弯曲类锻件的锻造过程：锻造该类锻件的基本工序是拔长和弯曲.当锻件上有多处弯曲时，其弯曲的次序一般是先弯端部及弯曲部分与直线部分的交界处，然后再弯其余的圆弧部分。
对于形状复杂的弯曲件,弯曲时最好采用垫模或非标累工装等,以保证形状和尺寸的准确性并且提高生产效率.过程〈a〉20t吊钩的锻造过程:1）下料2）拔杆部及两端头部3)弯头部4）弯曲根部5）旋转180°弯根部6)弯曲端部7）弯曲中部8）直立墩弯9）锻出斜面<b〉卡瓦的锻造过程:1）下料2)压槽卡出粮囤3）拔出中间部分4）弯曲左端圆弧5）弯曲右端圆弧6）弯曲中间圆弧.6.墩粗的目的在于：(1）由横截面积较小的坯料得到横截面积较大而高度较小的坯料或锻件。
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计锻造是一种通过对金属材料进行加热和塑性变形来制造零件的工艺。
它广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。
锻造工艺过程中，模具设计起着至关重要的作用。
本文将介绍锻造工艺的基本过程，并探讨模具设计的要点和技巧。
一、锻造工艺过程锻造工艺过程通常包括以下几个步骤：材料准备、加热、装料、锻造、冷却和后处理。
1. 材料准备：选择合适的金属材料是成功进行锻造的关键。
常用的锻造材料有碳钢、不锈钢、铜合金等。
在材料准备阶段，需要对材料进行清洁和切割，以便于后续的加工操作。
2. 加热：将金属材料加热至适当的温度，使其达到塑性变形的状态。
不同的金属材料需要加热到不同的温度范围，以确保其具有足够的可塑性。
3. 装料：将预热好的金属材料放入模具中。
模具是用来限制和塑性变形金属材料的工具，它的设计和制造直接影响着锻造零件的质量和形状。
4. 锻造：在加热和装料后，施加压力使金属材料发生塑性变形。
锻造可以分为冷锻和热锻两种方式。
冷锻适用于低碳钢等硬度较低的金属材料，热锻适用于高碳钢等硬度较高的金属材料。
5. 冷却：锻造完成后，将锻造件从模具中取出，进行冷却。
冷却的目的是使锻造件快速降温，以增加其强度和硬度。
6. 后处理：锻造件经过冷却后，还需要进行后处理。
后处理可以包括修整、抛光、热处理等工序，以进一步提高锻造件的性能和表面质量。
二、模具设计要点和技巧模具是锻造工艺中不可或缺的工具，其设计和制造直接关系到锻造件的质量和形状。
以下是一些模具设计的要点和技巧：1. 合理选材：模具的材料应具有足够的硬度和耐磨性，以承受锻造过程中的高温和高压。
常用的模具材料有合金工具钢、合金铸钢等。
2. 结构简单：模具的结构应尽可能简单，便于制造和维修。
过于复杂的结构会增加制造难度，降低模具的使用寿命。
3. 合理布局：模具的布局应合理，使得锻造过程中的力分布均匀。
同时，还要考虑模具的强度和刚度，以避免变形和破坏。
4. 充分利用材料：在模具设计中，应尽量减少废料的产生，充分利用材料。
锻造工艺与模具设计-锻前加热、锻后冷却与热处理
第二篇锻造工艺与模具设计锻造：以锭料或棒料为原材料时，称为锻造，在锻造加工中，坯料发生明显的塑性变形，有较大量的塑性流动。
自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件的方法。
模锻：利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。
锻压生产过程•锻压的生产过程包括成形前的锻坯下料、锻坯加热；成形；成形后工件的热处理、清理、校正和检验。
法兰生产工艺流程主导产品——大型铸锻件：电站锻件、船用锻件等亚临界汽轮机缸体、超临界缸体、亚临界汽轮机（600MW及600MW以下）高中压转子、中压主轴、超纯转子、高低压联合转子、低压转子、叶轮等火力发电机组（300MW及300MW以下）铸锻件；大型船用铸锻件等。
300MW发电机转子300MW缸体1-1 锻前加热的目的及方法1 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锻后组织和力学性能。
1-1 锻前加热的目的及方法2 方法：金属坯料的加热方法，按所采用的热源不同，可分为：¾燃料加热：¾电加热：[1] 燃料(火焰)加热燃料加热是利用固体(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量对坯料进行加热。
燃料在燃料炉内燃烧产生高温炉气(火焰)，通过炉气对流、炉围(炉墙和炉顶)辐射和炉底传导等传热方式，使金属坯料得到热量而被加热。
在低温(650℃以下)炉中，金属加热主要依靠对流传热，在中温(650~1000℃)和高温(1000℃以上)炉中，金属加热则以辐射方式为主。
在普通高温锻造炉中，辐射传热量可占到总传热量的90%以上。
[1] 燃料(火焰)加热优点：燃料来源广泛，炉子建造容易，加热费用低，对坯料适应范围广等。
缺点：劳动条件差，金属氧化烧损严重，加热质量难以控制等。
目前，该方法仍是锻造加热的主要方法，广泛用于自由锻、模锻时的对各种大、中、小型坯料的加热。
锻造工艺与模具设计-自由锻
锻造工艺与模具设计自由锻是一种用来进行单件、小批量锻件和大型锻件生产的锻造方法。
它是将加热到锻造温度的坯料，在自由锻设备和简单通用工具的作用下，通过人工操作或操作机操作，控制其金属流动以获得所需形状和尺寸的锻件。
自由锻件是由坯料逐步变形而成，变形过程中，仅局部与工具接触，故所需锻造设备的吨位比模锻要小得多:如10万KN自由锻水压机可锻造重达百吨以上的大型锻件，而10万KN模锻水压机只能模锻几百公斤重的锻件，所以大型锻件的锻造只能采用自由锻工艺。
但，锻件的精度差，锻造生产效率低，劳动强度也大。
z自由锻的主要研究内容是：锻件成形规律和锻件质量两个方面。
z一般碳钢与低合金钢中、小锻件，通常采用轧材或锻坯，自由锻时，主要是成形问题。
要求锻造时要掌握金属的流动规律，灵活运用各种变形工序，以获得合格锻件。
z对于大型锻件或高合金钢锻件，一般是以钢锭为坯料，其自由锻关键是质量问题，为了保证达到锻件的技术要求，除了要提高钢锭的冶金质量外，还应从锻造工艺方面采取措施。
2-1 自由锻工序分类及锻件分类一、自由锻工序分类自由锻件的锻造成形过程是由一系列变形工序所组成的。
根据变形性质和变形程度的不同，自由锻工序一般可分为基本工序、辅助工序和修整工序三类。
(1)基本工序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、扩孔、芯轴拔长、弯曲、错移、扭转、切割等。
2-1 自由锻工序分类及锻件分类2-1 自由锻工序分类及锻件分类一、自由锻工序分类(2)辅助工序指在坯料进入基本工序前预先变形的工序。
如预压夹钳把、钢锭倒棱、分段压痕（阶梯轴）等。
2-1 自由锻工序分类及锻件分类一、自由锻工序分类(3)修整工序指用来精整锻件尺寸和形状使其完全达到锻件图要求的工序。
一般是在某一基本工步完成后进行。
如镦粗后的拔长后的弯曲校直、鼓形滚圆、端面平整等。
二、自由锻件分类1. 饼块类锻件这类锻件外形横向尺寸大于高度尺寸，或两者相近，如圆盘、叶轮、齿轮、模块、锤头等。
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻工艺
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
（3）对头部尺寸较大的长轴类锻件可以折线 分模，使上下模膛深度大致相等，使尖角处易于 充满，如7.9所示。
图7.9 上下模膛深度大致相等易充满
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
（4）当圆饼类锻件H≤D时，应采取径向分
模，不宜采用轴向分模（图7.10）。
四、和垂直分模平锻机相比，水 平分模平锻机在操作上的优点：
1．夹紧力大，可利用夹紧滑块作为模锻变 形机构，扩大了应用范围，提高了锻件 精度。
2．模锻时坯料沿水平方向传送，易于实现 机械化和自动化。
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
五、和垂直分模平锻机相比，水平分模平 锻机有如下缺点：
1．曲柄连杆式的夹紧机构，夹紧保持时间 有限，不宜进行深冲孔和管坯端部镦锻成形。
模锻件图是根据产品图设计的，分为 冷锻件图和热锻件图两种。
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
冷锻件图即为锻件图。 冷锻件图用于最终锻件的检验和校正 模的设计，也是机械加工部门制定加工 工艺过程，设计加工夹具的依据。 热锻件图用于锻模设计和加工制造。 热锻件图是对冷锻件图上各尺寸相应地 加上热胀量而绘制的。
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
采用带导柱的组合模，能锻出精度较 高的锻件。
采用带镶块的组合模具，可节约大量 模具钢。
切边模也可以装在同一副模架上。
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
7.1.3 螺旋压力机及其工艺过程特征
目前 国内用得 较多的螺 旋压力机 是摩擦压 力机。图 7-4为摩擦 压力机的 传动系统
3、摩擦压力机设备制造成本低，劳动条件好。 4、摩擦压力机的缺点是生产率低、传动效率 低、抗偏载能力差。
锻造工艺学与模具设计
2.优势： • 生产率高 • 锻件的形状、尺寸稳定性好 • 最佳的综合力学性能
锻造工艺学与模具设计
主要内容
一、锻造加工金属零件的优势 二、锻造方法分类、锻造工艺的 作用及锻件应用范围（重点） 三、锻造业的历史沿革及发展 四、锻压技术面临的任务与挑战
锻造工艺学与模具设计
锻造方法分类
• 自由锻 • 定义：一般是指借助简单工具，如锤、砧 、型砧、摔子、冲子、垫铁等对铸锭或棒 材进行镦粗、拔长、弯曲、冲孔、扩孔等 方式生产零件毛坯。 • 设备
锻造工艺学与模具设计
2）感应加热 a. 工作原理 b. 分类 c. 特点
锻造工艺学与模具设计
2.2 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 属将产生以下的变化： • 组织结构方面 • 力学性能方面 • 物理性能方面 • 化学变化方面
锻造工艺学与模具设计
绪论
主要内容
一、锻造加工金属零件的优势 二、锻造方法分类、锻造工艺的 作用及锻件应用范围 三、锻造业的历史沿革及发展 四、锻压技术面临的任务与挑战
锻造工艺学与模具设计
绪论
一、锻造加工金属零件的优势
1.定义 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。
锻造工艺学与模具设计
二、冷折法 三、锯切法 四、砂轮片切割法 五、气割法 六、其它下料方法 1.电机械锯割法 2.电火花切割
锻造工艺学与模具设计
第二章 锻前加热
主要内容： 2.1 锻前加热的目的及方法 2.2 金属加热时产生的变化 2.3 金属锻造温度范围的确定 2.4 金属的加热规范 2.5 金属的少无氧化加热
锻造工艺及模具设计资料
锻造工艺及模具设计资料1. 引言锻造工艺及模具设计在制造业中起着重要的作用。
锻造是一种通过将金属材料加热到可塑性状态并施加压力来改变其形状的金属加工方法，而模具是锻造工艺中的重要工具。
本文将全面、详细地探讨锻造工艺及模具设计，以提供有效的资料和指导。
2. 锻造工艺2.1 锻造的分类根据锻造过程中金属加工状态的不同，锻造可以分为以下几种分类：1.自由锻造：也称为自由落锻，金属材料在锻造过程中在模具中自由地变形。
适用于简单的锻件制造。
2.模具锻造：又称闭口锻造，金属材料在锻造过程中被模具部分包围，形成所需的形状。
适用于复杂的锻件制造。
3.模锻：将已锻造好的零件放入模具中，再施加压力进行二次锻造，用于提高锻件的精度和表面质量。
2.2 锻造工艺的步骤锻造工艺通常包括以下几个步骤：1.材料的准备：选择合适的金属材料，并进行预处理，如清洗、切割等。
2.加热：将金属材料加热到适当的温度，以使其具有足够的塑性。
3.锻造：将加热后的金属材料放入模具中，并施加一定的压力，使其变形成所需的形状。
4.冷却和退火：锻造完成后，对锻件进行冷却和退火处理，以消除应力和提高材料的性能。
5.后续处理：根据需要，对锻件进行表面处理、加工和装配等。
3. 模具设计3.1 模具结构模具是锻造工艺中用于成型金属材料的工具，其设计应满足以下要求：1.结构合理：模具结构应合理设计，以保证锻件的形状、尺寸和性能。
2.耐用性：模具应具有足够的强度和硬度，以保证长时间使用而不产生损坏。
3.操作性：模具的拆装、调整和维护应方便、简单。
4.生产效率：模具应具备高效生产的能力，降低生产成本。
3.2 模具材料选择模具的材料选择要根据锻造材料的特性和锻造工艺的要求来确定。
常用的模具材料包括：1.铸铁：具有良好的切削性和耐磨性，适用于生产批量较大的模具。
2.铸钢：具有较高的强度和硬度，适用于生产要求较高的模具。
3.合金钢：具有优良的耐磨性和热强度，适用于特殊要求的模具。
锻造工艺及模具设计资料
锻造工艺及模具设计资料大家好，我是一名大学教授，今天我来给大家介绍关于锻造工艺及模具设计的资料，希望对大家有所帮助。
1.锻造工艺锻造是将金属材料在一定的温度下通过压力变形达到所需形状的一种工艺。
锻造的主要特点是它是以固态变形为主要手段，对金属材料进行加工，锻件具有纤维结构，具有高的强度、韧性和可靠性。
锻造过程中需要注意以下几点：（1）选材锻造工艺的原料材料主要是金属材料，因此需要选用具有一定延展性、塑性、韧性和可锻性的金属材料进行锻造。
（2）加热锻造过程中需要对金属材料进行加热处理，使其达到适宜的塑性状态。
（3）锻造在适宜的温度下，使用锻压机等设备对金属材料进行锻造，以达到所需形状和尺寸。
（4）退火锻造后的金属材料需要进行退火处理，以恢复其塑性和韧性，保证其使用性能。
2.模具设计模具是锻造工艺中非常重要的工具，其设计质量将直接影响到锻造件的质量和成本。
模具设计需要考虑以下几点：（1）选材模具材料需要具有高强度、高韧性、高耐磨性和高温稳定性。
常用的模具材料有合金钢、合金铸铁、电熔钢等。
（2）结构设计模具结构需要合理设计，以保证锻造件的精度和质量。
通常包括上下模、内芯、外壳、挡料等部分。
（3）冷却设计在锻造过程中，模具需要耐受高温和高压的腐蚀和磨损，因此需要合理设计冷却系统，以提高模具的使用寿命和稳定性。
（4）应力分析在模具设计过程中需要进行应力分析，以确保模具在使用中不会破裂或变形，同时需要加强模具的强度和稳定性。
以上就是关于锻造工艺及模具设计的简单介绍，感谢大家的阅读。
除了以上介绍的基本知识外，我们还可以探讨一些更深入的问题和技术。
1.锻造工艺的分类锻造工艺可以根据材料的状态和加工方式进行分类。
常见的分类有：（1）按材料状态分类：①冷锻：在材料不加热或温度较低时进行的锻造。
②热锻：在材料加热到适宜温度时进行的锻造。
热锻可以分为碳素钢热锻、合金钢热锻、铝合金热锻、镁合金热锻等。
（2）按加工方式分类：①自由锻造：将金属材料置于锻造机上，通过锤击、撞击等方式进行锻造。
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⑴偏析
包括枝晶偏析（指钢锭在晶体范围内化学成分
的不均匀性）和区域偏析（钢锭在宏观范围内的 不均匀性） 造成力学性能不均匀和裂纹缺陷。枝晶偏析现 象可以通过锻造、再结晶、高温扩散和锻后热处
理得到消除。区域偏析只有通过反复镦—拔变形工
艺才能使其化学成分趋于均匀化。
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⑵夹杂
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由金属学所学内容知，钢锭的内部缺陷主 要集中在冒口、底部和中心部分。其中冒口和 底部作为废料应予切除。但冒口有补缩和容纳
夹杂物、气体以纯净锭身的作用，因此应占钢
锭的一定比例。冒口切除15％～20％。
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四、大型钢锭的主要缺陷
钢锭的常见缺陷有：偏析、夹杂、气体、气 泡、缩孔、疏松、裂纹和溅疤。 这些缺陷的形成与冶炼、浇注和结晶过程紧 密相关，并且不可避免。
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一、剪切法
1. 剪切下料的特点：生产率高、操作简单，断口
无金属损耗、工具简单，模具费用低等；但端面
质量较冲床下料和切削加工方法下料差。适用于 成批大量生产，被普遍采用。
动画
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2. 剪切过程
是通过上下两刀片作用给坯料以一定压力 F，在坯料 内产生弯曲和拉伸变形，当应力超过材料的剪切强度时 发生断裂。
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⑷缩孔和疏松
缩孔在冒口区，由于冷却时钢液补充不足而形成， 含有大量杂质，必须将缩孔与冒口一起切除。 疏松集中在中心部位，降低组织的致密度，破坏了 金属的连续性，锻造时用大变形才能消除。
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⑸溅疤
当采用上注法浇注时，钢液将冲击钢锭模底而飞 溅至模壁上，溅珠和钢锭不能凝为一体，在钢锭表面 形成溅疤。锻前应铲除，否则会在锻件上形成夹层。
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四、折断法（又叫冷折法）
其工作原理：先在待折断处开一小缺口，在压 力F作用下，在缺口处产生应力集中使坯料折断。
原因是当毛坯内的平均应力达到屈服极限时，缺口 处的局部应力早已超过强度极限，所以毛坯来不及 塑性变形就已断裂。
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五、气割法
其它下料方法还有摩擦锯切割、电机械锯割 、阳极机械切割法、电火花切割法、精密下料 方法等，可查阅有关资料。
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总之
表面缺陷，锻前应去除，以免影响锻件质量。 内部缺陷，严重时不应投入生产。
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§2-2 下料方法
在加热和锻造之前，将原材料切成所需
长度或所需几何尺寸的工序，称为下料。
大铸锭下料属于自由锻的任务，通常用自由锻
方法进行开坯，然后将锭料两端切除，并按一定尺
寸将坯料分割开来。
一般来说，钢锭越大，产生上述缺陷的
可能性就越大，缺陷性质就越严重。
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五、型材的常见缺陷
1、表面缺陷：
⑴划痕 轧制中的意外原因在其表面划出伤痕，深度达 0.2~0.5mm，会影响锻件的质量 ⑵折迭 已氧化的表层金属被压入金属内部而形成折迭， 折缝内有氧化物而不能锻合。在折迭处易产生应力集中，影 响锻件质量。 ⑶发裂 钢锭皮下气泡被轧扁、拉长、破裂形成发状裂纹 ，深度约为0.5~1.5mm。在高碳钢和合金钢中易产生此缺陷
普通圆锯床的1.5~2倍，切口损耗为2~2.2mm，主
要用于锯切直径在350mm以内的棒料。
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弓形锯：是一种往复锯床，由弓臂及可以获得往
复运动的连杆机构等组成。锯片厚度为 2~5mm
，一般用来锯切直径为100mm以内的棒料。
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三、砂轮片切割法
适用于切割小截面棒料、管料和异形截面材料 ，以及其它下料方法难于切割的金属 ，如高温合 金GH33、GH37等。优点是设备简单，操作方便 ， 下料长度准确，端面质量较好，生产率高于锯 片下料而低于剪切和冷折下料，但砂轮片耗量大 ，且易崩碎，噪声大。
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第二章
完
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第二章 锻造用原材料及下料方法
西南交通大学希望学院
§2-1 锻造用原材料
一、分类 锻造用原材料的分类：钢锭和型材 C％低于0.25%——低碳钢
C％在0.25%～0.6%——中碳钢
C％大于0.6%——高碳钢
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铝合金型材
二、冶炼 1、冶炼的任务：化学成分，金属液体的 纯净度，减少夹杂和气体的含量。
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⑻白点
隐藏在锻坯内部，在纵向断口上呈圆形或椭圆形
的银白色斑点，在横向断口上呈细小裂纹，显著降低钢的
韧性。白点的大小不一，长度为 1~20mm 不等或更长。其 原因是钢中氢含量太高和各种内应力共同作用下产生的。 当钢中氢含量较多和热加工后冷却太快时容易产生白点。 存在白点的金属必须切除，不能再使用。
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例：电火花切割 其工作原理为：直流电机通过电阻R和电容C，使毛 坯接正极，锯片接负极，在电解液（如煤油）中切 割，产生电火花的脉冲电流强度很大，达到数百或 数千安培；脉冲功率达到数万瓦。而切割处的接触 面积又很小，因而电流密度可能高达数十万A/mm2 。因此， 毛坯上局部温度很高，约为10000℃，促 使金属熔化实现下料目的。
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剪切三阶段：
一、刀刃压进棒料，塑性变形区不大， 由于加工硬化的作用，刃口 端处首先出现裂纹； 二、裂纹随刀刃的深入而继续扩展； 三、在刀刃的压力作用下，上下两裂纹间的金属被拉断，造成S形 断面。面不平整。
3）剪断面常有毛刺和裂纹。
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二、锯切法
锯切能切断横断面较大的坯料，虽然生产率较 低，锯口损耗大，但因为下料精确，切口平整，特 别用在精锻工艺上，仍不失为一种主要的的下料手 段。 对于端面质量、长度精度要求高的钢材下料， 也采用锯切下料。所以，锯床下料使用仍较普遍。 金属可以在热态下或冷态下锯切。锻造生产中大都 采用冷态锯切，只有轧钢厂才采用热态锯切。
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2、材料内部缺陷：
⑹碳化物偏析 在高碳合金钢中易产生。原因是碳化 物在开坯和轧制时未被打碎和不均匀分布造成的。碳化 物偏析容易引起锻件开裂等。消除碳化物偏析，其最有 效的办法是采用反复镦—拔工艺，彻底打碎碳化物并均 匀分布。 ⑺非金属夹杂 夹杂物被轧成带状，破坏金属的连续性 ，严重时，会引起锻件开裂。
2、主要方法：碱性平炉、酸性平炉、碱 性电炉、双联法、真空冶炼法、电渣重 熔法等。
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三、钢锭的内部结构
钢水经盛钢包注入铸 模凝固形成钢锭。钢液在 炼钢炉中冶炼完成后，必 须铸成一定形状的锭或坯 才能进行加工。
用铸模铸成钢锭的工艺 过程简称为铸锭。
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三、钢锭的内部结构
钢 锭 是 由冒口 、锭 身 和 底 部 组成。 钢锭 表 层为细小等轴 结晶区 ， 向 里 为柱状 结晶区 ， 枝 状 结晶区 ，心 部 为粗大等轴结晶区。
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6. 冷剪切和热剪切：
按剪切时坯料温度不同分为冷切和热切。 冷剪切的生产率高，但所需剪切力较大。钢中碳含量 或合金含量较多时，强度高且塑性差，冷剪切时钢中 产生很大的应力而在切口出现裂纹或崩碎，这时，应 采用热剪切法下料。采用冷剪切或热剪切下料应根据
坯料横断面尺寸大小和化学成分而定。
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⑷结疤 浇注时，钢液飞溅而凝固在钢锭表面，轧制过程中
被轧成薄膜而附于轧材表面，其深度约为1.5mm。
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⑸粗晶环 铝合金、镁合金挤压棒材，在其圆断面的外层区 域，常出现粗大晶粒，称为粗晶环。主要原因为挤压时金属 与挤压筒间摩擦太大而形成的死区。锻造时易开裂，或留在 锻件表层降低锻件性能。因此，锻前应将粗晶环切除。
分为: 内在夹杂
外来夹杂 内在夹杂指冶炼时产生的氧化物、硫化物、硅酸盐等 非金属夹杂，外来夹杂是耐火材质、炉渣碎粒等。它破坏 金属的连续性，夹杂处产生应力集中，引发显微裂纹，成 为疲劳源，低熔点夹杂在晶界上分布易引起热脆现象。可
见夹杂降低铸锭的锻造性能和锻后的力学性能。
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⑶气体
常见的残存气体是氧、氮、氢等。氢是钢中危害最大 的气体。 对于白点敏感钢，当氢含量达到一定数值后，冷却时易 产生白点缺陷。氢含量高还会引起氢脆现象，钢的塑性显 著下降。 只要气泡不是敞开的或气泡内壁没有被氧化，通过锻造 可以焊合，但皮下气泡常常容易引起裂纹。
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常用的下料锯床有圆盘锯、带锯和弓形锯等。 圆盘锯：的锯片厚度一般为 3~8mm ，锯屑损耗较大 。且锯切速度较低，圆周速度约为 0.5~1.0m/s 。比普 通切削加工速度低，故生产率较低。锯切直径可达 750mm。
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带锯：有立式、卧式、可倾立式等。其生产率是
F=KτA
式中 F—计算的剪切力；
A—剪切断面积(mm2)；
τ—材料剪切抗力(MPa)，剪切强度比同温度下的强度极 限小一些， 一般为：τ剪=(0.7~0.8)σb。 K— 考 虑 到 刃 口 磨 钝 和 间 隙 Δ 变 化 的 系 数 ， 一 般 为 K=1.0~1.2。
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Q42系列棒料剪切机
3. 剪切下料可分为两种： ①专用剪床下料，即在专用剪床上进行； ②其它设备上剪切下料，即在压力机、 液压 机或锻锤上用剪切模具进行下料。
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4. 质量问题：
坯料局部被压扁、端面不平整、剪断面常有毛 刺和裂缝。
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5. 剪床上的剪切装置
棒料2送进剪床后，用压板3固紧，下料长度L0由 可调螺杆 5 定位，在上刀片 4 和下刀片 1 的作用下将 毛坯6剪断。