第九章 热锻工艺概述

二、剪切
在剪切机上进行，剪断直径为200mm以下的钢坯。
特点： 配置自动送料出料机构， 劳动条件好，生产效率高； 提高材料的利用率； 剪切端面质量较差。
三、折断：在水压机或曲柄压力机上进行。（如图9-1）
适用于硬度较高的高 碳钢及高合金钢。加热 温度为300～400℃。
四、砂轮切割 在砂轮切割机上进行。切割直径在40mm以下的金属毛坯。
（3）电阻炉加热
利用电流通过炉内的电热体产生的能量，加热炉内的金属坯料 特点：对毛坯适应范围较大；便于实现保护气体 进行少无氧化加热；热效率低，加热温度受电热 体的限制。
电热体：
金属电热体： 铁铬铝合金（Cr25Al5，Crl7Al5，Crl3Al4） 镍铬合金（Cr20Ni80，Crl5Ni60）
数字化主要体现在对锻造过程和产品品质、成本、效益的预测和可 控程度。
实用中已对汽车发动机连杆精密锻造、汽轮机和压缩机叶片辊锻－ 模锻的工艺过程和模具设计制造应用了CADCAM一体化技术，如下图 所示：
计算机辅助设计系统（CAD）和辅助制造系统（CAM ）结合，便构成了自动控制集成系统，即由计算机控制的自 动化信息流对锻件的工艺过程设计、锻模的机械加工、装配 、检验和管理进行连续处理，并且发展到以它为中心的锻件 、锻模设计制造和锻造过程模拟(CAE)一体化的自动控制系 统。
扩展阅读：锻造技术发展的未来
1. 数字化塑性成形技术 锻造技术发展的未来是锻造技术数字化。 发达国家重视锻造业的发展，不仅着眼于锻造业在本国工业产值中
所占比例、对国民经济的贡献、就业安排，而且更重视锻造行业为新技 术、新产品的开发和生产提供重要的物质技术，把锻造行业看成是经济 高级化不可缺少的战略性产业。
１．50年代后，锻造生产得到迅速发展。
工艺上：推广了胎模锻造和模锻工艺，采用了高效率、少无切削的特种
锻造工艺，如精密模锻、辊锻和挤压等。基本上掌握了合金钢和大型锻 件的各种锻造技术，如电机转子、护环、立轴、大型高压容器、轧辊等。
设备上：能成系列地制造5kN以下的自由锻锤、12000kN以下的自由锻
造水压机、16kN以下的蒸一空模锻锤、1600kN以下的摩擦压力机和 8000kN以下的热模锻压力机。
加热技术上：无烟节煤炉代替了落后的煤炉，制造了高效薄壁旋转加热
炉和敞焰无氧化加热炉。广泛采用煤气和燃油加热炉及电加热，在先进 的自动化锻压生产线中，感应电加热（中频、工频）成为首选。
其它：提高锻造机械化的操作机和装出料机（包括机械传动、液压传动
锻造技术的发展还必须注意科学化和可控化。
锻造生产不再是简单的坯件供应，要发展为零件、部件 供应，还可以在产品初步设计阶段，针对零件的可生产性， 提供快速分析手段，形成将设计思想转化为产品原型零件， 直至市场效果的快速评估系统。做到“设计、制造、营销” 一体，协同实现对市场需求的快速响应。
锻造技术的发展已不仅是单纯锻造成形技艺的推陈出新 ，而是各种新材料、传感技术、信息技术、自动控制技术、 液压技术、表面技术与锻造原理的融合。锻造技术将实现低 噪音、少污染、对改善人类居住和工作环境有利。
第三节 锻前加热的目的及方法
锻前加热目的： 提高金属塑性，降低变形抗力，使金属易于流动成形，即坯
料易于变形，并获得具有良好的组织和力学性能的锻件。 加热方法：
火焰加热（燃料加热）、 电加热 少无氧化加热
一、火焰加热
利用燃料在火焰加热炉内燃烧产生高温气体，通过对流、辐射 把热能传给毛坯表面，再由表面向中心热传导而使金属毛坯加热。
2.锻压设备与锻压工艺技术的未来发展趋势
国家锻压加工能力主要体现为锻压设备能力与锻压工 艺过程技术能力。锻压设备能力包括自有锻造设备能力、模 锻设备能力、环形件輾扩锻造能力和板材成形设备能力。
1) 锻压设备的大型化发展趋势 由于锻压生产需要巨大的变形力，对大型零件的锻造离
不开重型锻压设备，成形力在100 MN(万吨级)以上。 从某种意义说，重型锻压设备及其所能锻造的大型零件
在实际应用中采用三维模拟技术，对涡旋盘流动控制成形过程 进行的模拟，如下图：
图1.11 涡旋盘控制成形（FCF）工艺过程的三维模拟
锻造过程模拟技术(CAE)通过引入计算机技术等高新技 术，架起了联系材料科学基础理论与热加工工程实际的桥梁 ，使基础学科的理论能够直接定量地指导锻造过程，改变锻 造过程设计中长期依赖经验的落后状况。它使工艺设计由经 验判断走向定量分析，使锻造过程由“技艺”发展为真正的 工程科学，是信息化提升传统工艺过程水平的一个重要体现 。
以低电压（一般为2～15V）大电流直接通过金属坯料，由
坯料自身电阻在通过电流时产生的热量加热金属坯料。
优点: 速度快、烧损少、加热范
围不受限制、热效率高、耗 电少、成本低、设备简单、 操作方便、使用于长坯料的 整体或局部加热的优点。 缺点：
对坯料的表面粗糙度和形 状尺寸要求严格。加热温度 的测量和控制也比较困难。
第九章 热锻工艺概述
热锻工艺特点 热锻原材料及下料方法 锻前加热的目的及方法
热锻温度范围的确定 钢在加热中特点
锻造: 利用外力，通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形， 从而获得具有一定形状、尺寸和内部组织的工件的一种压力 加工方法。 锻造为机械制造工业中提供毛坯，一般是承受力的重要机械
按不同电流频率，感应电加热分为： 高频加热（f＝105～106Hz） 中频加热（f＝500～10000Hz） 工频加热（f＝50Hz）
优点： 速度快、质量好、温度易控制、烧损少、易实现机械
化。适于精密成形的加热。 缺点：
投资费用高，加热的坯料尺寸范围窄、电能消耗大。
（2）接触电加热 （如图9-3）
零件。
锻造优越性： (1) 获得一定形状的金属零件；
(2)改善金属的原来组织，提高 金属的力学性能和物理性能。
一、锻造工艺的重要性
（1）国防工业飞机上的锻压件质量占85％，坦克上的锻压件质量占70 ％；大炮、枪枝的大部分都是锻件。
（2）机床制造工业各种机床上的主要零件，如主轴、传动轴、齿轮和 切削刀具等。
优点：燃料来源方便、加热炉修造容易、加热费低、适 应性强。
缺点：劳动条件差，加热速度慢，热效率低 加热质量和炉温难以控制。
应用范围：大、中、小型坯料。
二、电加热
通过把电能转化为热能的方法来加热金属毛 坯。有：
感应电加热 接触电加热 电阻炉加热 盐浴炉加热
（1）感应电加热
坯料放入通过交变电流的螺旋线圈内，利用电磁感应发热 直接加热。
常见的下料方法：
一、锯削 1、圆盘锯：锯盘的最大直径可达2m，锯切的棒料直径在750mm 以下。
2、弓形锯： 锯切的棒料直径100mm以下。直径特别小的棒料，可 成捆地锯断。
3、高速带锯：一种较先进的下料设备，生产效率高，且 毛坯形状规则。
特点： 切口断面平整，尺寸准确； 生产率较低，有锯口损失； 锯条和锯盘的损耗比较大。
二、锻造的分类及特点
（一）锻造的分类
(1)按金属变形时的温度：热锻、温锻和冷锻；
(2)根据工作时所受作用力的来源分：手工锻造、机器锻造。
手工锻造：用手锻工具依靠人力在铁砧上进行的。 机器锻造：现代锻造生产的主要方式，在各种锻造设备上进行。
(3)根据所用设备和工具的不同还可分成四类：
自由锻造：把加热好的金属毛坯放在自由锻造设备的平砧之间或简单
3)锻压设备和工艺过程技术的可持续发展—绿色制造 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造
模式，其目标是使产品在整个生命周期中对环境影响最小，资 源利用率最高。锻压生产决定了锻压设备和工艺过程对资源的 消耗大，对环境的污染比较严重。
锻压设备在制造领域中扮演着越来越重要的角色，因此锻 压生产实现绿色制造的意义和经济效果尤为突出。锻压设备是 装备制造业中体现制造能力的重要手段，在国家重大工程项目 和汽车工业中起着举足轻重的作用。
（3）电力工业发电设备中的主要零件，如水轮机主轴、透平叶轮、转 子、护环等。（4）交通运输工业机车上的锻压件质量占60％、汽车上的锻 压件质量占80％、轮船上的发动机曲轴和推力轴等主要零件也是锻件。
（5）农业拖拉机、收割机等农业机械上的许多主要零件也都是锻件， 如拖拉机上就有560多种锻件。
（6）日常生活用品如锤子、斧头、小刀、钢丝钳等亦均是锻制而成。
我国锻压设备和锻压工艺技术应该向大型化、自动化、精 密化和绿色锻造方向发展。
我国开发热精锻、冷锻和温锻技术的一些典型 应用实例：
前轴的精密辊锻-整体模锻生产过程：
生产线布置鸟瞰
1000mm自动辊锻机精密成型辊锻 25MN( 2500吨)螺旋压力机弯曲——终锻成形
精密辊锻-整体模锻各道工艺过程的产品
挤压 精密模锻 环形件辗压 辊锻 斜轧 横轧 径向锻造 多向锻造 粉末锻造
（二）锻造工艺的特点
1.锻造能改善金属的组织，提高金属的力学性能和物 理性能。 2.节约金属材料和切削加工工时。 3.具有较高的劳动生产率。 4.锻造有很大的灵活性。
三、我国锻造主产的发展概况及今后发展的方向和任务
和混合传动的）。
发展结果：锻造行业形成具有自己特点的体系。
２．锻造发展方向：
在提高劳动生产率和锻件质量、降低成本和改善工人劳动条件 的前提下，广泛采用机械化、自动化和先进工艺。使锻件的形状和尺 寸及表面质量上最大限度地与产品零件相接近，以达到少无切削加工 的目的。
3．目前我国锻造行业的任务：
（1）提高大型锻件与合金钢锻件的质量和锻造生产的机械化与自动化 程度。 （2）进一步推广模锻，发展大型、先进的模锻设备，扩大模锻生产， 提高模锻件在整个锻件中占的比重。 （3）根据热源条件，发展煤气、天然气、油、电等先进的加热技术。 （4）大力推厂锻造少无切削工艺，发展高效、精密锻压设备。