锻造成形-自由锻(32)讲解
2.3 锻造工艺解析
机械制造工艺基础——锻压工艺
5、平锻机上模锻：
• 平锻机的主要结构与曲柄压力机相同。只因 滑块是作水平运动，故称平锻机。
机械制造工艺基础——锻压工艺
5、平锻机上模锻：
•平锻机上模锻的特点： （1）有两个分模面，可以锻出其他模锻方 法无法锻出的锻件。 （2）生产率高，400-900件/小时。 （3）锻件尺寸精确，表面粗糙度低。 （4）材料利用率达85-95%。 （5）非回转体及中心不对称的锻件较难锻 造。平锻机造价高。 （6）适合于带头部的杆类和有孔零件的模 锻成型。
机械制造工艺基础——锻压工艺
补充: 典型零件模锻工艺过程： （1）零件图纸的分析
（2）选择分模面
（3）确定锻孔
（4）确定模锻工序
（5）绘制锻件图
(6) 锻模设计
机械制造工艺基础——锻压工艺
（1）零件图纸的分析
• 汽车后闸传动杆零件，上下端面、四个大孔、 20.3孔的端面和8孔需机械加工，其余均需模 锻锻出。
机械制造工艺基础——锻压工艺
1、模锻件图的绘制：
4)锻模圆角： •所有两表面交角处都应 有圆角。一般内圆角半 径（R）应大于其外圆半 径（r）。 5)留出冲孔连皮： •锻 件 上 直 径 小 于 25mm 的孔，一般不锻出，或 只压出球形凹穴。
机械制造工艺基础——锻压工艺
1、模锻件图的绘制：
• 大于25mm的通孔，也不能直接模锻出通孔， 而必须在孔内保留一层连皮。 • 冲孔连皮的厚度s与孔径d有关，当d =30～ 80mm时，s =4～8mm。
机械制造工艺基础——锻压工艺
3.摩擦压力机上模锻
④ 摩擦压力机承受偏心载荷能力差，通 常只适用于单膛锻模进行模锻。对于形 状复杂的锻件，需要在自由锻设备或其 它设备上制坯。 •应用： 适合于中小件的小批生产。如铆钉、 螺钉、螺母、气门、齿轮和三通阀体等。
锻造成型工艺介绍
＊ 再结晶：
当加热温度T再： T再=0.4T熔 原子获得更多热能，开始的某些碎晶或杂质为核心 构成新晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式进行 的，故称再结晶。
再结晶后清除了全部加工硬化。
再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。
上升， 而塑性、韧 性下降。 ＊ 原因：滑移面附近的 晶粒碎晶块， 晶格扭曲畸变， 增大滑移阻力， 使滑移难以 进行。
● 3、金属的回复与再结晶 ＊ 回复：
冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定 状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子 获得热能，热运动加剧，当加热温度T回(用K氏温标)
●加工硬化的利用、消除
＊利用：冷加工后使材料强度↑硬度↑。如冷拉
钢，不能热处理强化的金属材料。
＊消除：再结晶退火（P29）650—750℃
● 热变形对金属组织和性能的影响 冷变形和热变形 ＊ 冷变形
在再结晶温度以下的变形； 冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。但 变形程度不宜过大，否则易裂。 ＊ 热变形 再结晶温度以上变形。 变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。在热变 形时无加工硬化痕迹。 金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。
模膛 飞边槽
锤头
上模
分模面,parting plane 下模
模垫
⑵ 制坯模膛 ＊ i) 拔长模膛 增加某一部分长度。 ii)滚压模膛 减小某部分横截面积,以增大另一部分横截面积，坯料长度基本
不变。 切断金属。
此外还有成型模镗，镦粗台， 击扁面等制坯模镗。
在设计和制造零件时，应使最大正应力的方向于纤维 方向重合，最大切应力的方向于纤维方向垂直。尽量 使纤维组织不被切断。
锻造工艺设计学复习知识点
1.体积成形〔锻造、热锻〕：利用外力，通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形，发生金属材料的转移和分配，从而获得具有一定形状、尺寸和内在质量的毛坯或零件的一种加工方法。
2.自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻压设备的上、下砧间直接使坯料成形而获得所需锻件的方法。
特点： 1、工具简单，通用性强，操作灵活性大，适合单件和小批锻件，特别是特大型锻件的生产。
2、工具与毛坯局部接触，所需设备功率比生产同尺寸锻件的模锻设备小得多，适应与锻造大型锻件。
3、锻件精度低，加工余量大，生产效率低，劳动强度大3.模锻：利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。
通过冲击力或压力使毛坯在一定形状和尺寸的锻模模腔内产生塑性模锻特点： (1)锻件形状较复杂，尺寸精度高; (2)切削余量小，材料利用率高，模锻件本钱较低； (3)与自由锻相比，操作简单，生产率高；(4) 设备投资大，锻模本钱高，生产准备周期长，且模锻件受到模锻设备吨位的限制，适于小型锻件的成批和大量生产。
变形获得锻件4.锻造工艺流程：备料---加热---模锻---切边、冲孔—热处理—酸洗、清理---校正5.锻造用料：碳素钢和合金钢、铝、镁、铜、钛等及其合金。
材料的原始状态：棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。
6.一般加热方法：可分为燃料〔火焰〕加热和电加热两大类。
7.钢在加热时的常见缺陷：氧化、脱碳、过热、过烧、裂纹8.自由锻主要工序：镦粗、拔长、冲孔、扩孔9.使坯料高度减小，横截面增大的成形工序称为镦粗。
镦粗分类：完全镦粗、端部镦粗、中间镦粗10.镦粗的变形分析：难变形区、大变形区、小变形区11.镦粗工序主要质量问题：①锭料镦粗后上、下端常保存铸态组织②侧外表易产生纵向或呈45度方向的裂纹③高坯料镦粗时常由于失稳而弯曲。
防止措施: 1、使用润滑剂和预热工具 2、采用凹形毛坯 3、采用软金属垫 4、采用叠镦和套环内镦粗 5、采用反复镦粗拔长的锻造工艺12.使坯料横截面积减小而长度增加的成形工序叫拔长13.在坯料上锻制出透孔或不透孔的工序叫冲孔14.冲孔的质量分析：走样、裂纹、孔冲偏15.减小空心坯料壁厚而增加其内、外径的锻造工序叫扩孔16.采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序称为弯曲17.扭转是将坯料的一局部相对于另一局部绕其轴线旋转一定角度的锻造工序18.按成形方法的不同，模锻工艺可分为开式模锻、闭式模锻、挤压和顶镦四类19.模具形状对金属变形流动的影响：⑴控制锻件的最终形状和尺寸⑵控制金属的流动方向⑶控制塑性变形区⑷提高金属的塑性⑸控制坯料失稳提高成形极限20.开式模锻变形过程：第Ⅰ阶段是由开场模压到金属与模具侧壁接触为止；第Ⅰ阶段完毕到金属充满模膛为止是第Ⅱ阶段；金属充满模膛后，多余金属由桥口流出，此为第Ⅲ阶段。
锻造比自由锻模锻
2. 自由锻工序简介
扭转：
将毛坯一部分相对于另一 部分绕其轴线旋转一定角 度的工序。
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2. 自由锻工序简介
错移：
使坯料的一部分相对于另 一部分平移错开的工序。
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2. 自由锻工序简介
辅助工序
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2. 自由锻工序简介
修整工序
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3. 自由锻工艺规程制定
绘制自由锻件图 确定变形工艺 计算坯料质量及尺寸 选择锻造设备 确定锻造温度范围 填写工艺卡等
确定锻造温度范围
z指始锻温度和终锻温度之间的温度范围。
始锻温度在固相线下100~200℃(过热和过烧问题） 终锻温度要高于金属的再结晶温度50~100℃
z确定锻造温度范围的原则
• 具有良好塑性和较低的变形抗力； • 锻件机械性能及微观组织良好； • 温度范围尽可能宽，加热次数少，提高生产效率。——火次
利用冲击力或压力使金属在砧铁间产生变形，从而 获得所需形状及尺寸的锻件的工艺方法。
金属在上下砧之间受压（冲击力或静压力）后，在 非受力方向自由流动塑性变形，获得锻件。
5
优点
1. 自由锻简介
6
缺点
1. 自由锻简介
7
1. 自由锻简介
应用
z适于多品种、单件、 小批生产
z自由锻是大型锻件的 唯一锻造方法，如水 轮机主轴、多拐曲轴、 大型连杆、大型重要 齿轮等
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3. 自由锻工艺规程制定
绘制自由锻件图
z敷料 z锻件余量及公差
零件的公称尺寸＋余量的尺寸＝锻件公称尺寸
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3. 自由锻工艺规程制定
绘制自由锻件图
z锻件余量及公差
• GB/T 21469-2008 锤上钢质自由锻件机械加工余量与公差 一般要求 • GB/T 21471-2008 锤上钢质自由锻件机械加工余量与公差 轴类
3-2 锻造
低表面粗糙度。常用有滚圆、平整和调直。
园盘形零件通常要通过滚圆、平整这两个精整 工序对锻件进行修整。 轴杆类锻件主要通过修光表面和调直来进行最 后的精整。
7
3.锻件分类及基本工序方案
8
4. 特点
设备投资费用低，工序比较简单，不需要造价 高的模具。 生产率较低，劳动条件差。 关键尺寸精度比较低，材料利用率低，不利于 批量生产。
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2.分模面
分模面是指上下锻模在模锻件上的分界面，相当于 铸造中的分型面。 确定原则
应保证模锻件能从模膛中取出来。分模面应选在模锻件的最 大截面处。 应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致．以便在安装锻模和 生产中容易发现错模现象，及时而方便地调整锻模位置。 分模面应选在能使模膛深度最浅的位置上。
2. 曲柄压力机上模锻
曲柄压力机是一种机械式压力 机，其传动系统如图3-19所示。 离合器处在脱开状态时， 带轮3(飞轮)空转，制动器15使 滑块停在确定的位置上。锻模 分别安装在滑块10和工作台11 上。顶杆12用来从模膛中推出 锻件，实现自动取件。
曲柄压力机的吨位一般是 2000～120000 kN
适用范围 5.应用实例
适用于单件小批量生产。 盘套类锻件
轴类锻件
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二、模锻
适用于批量生产
使金属坯料在冲击力或压力作用下，在锻模模膛 内变形，从而获得锻件的工艺方法。
坯料只能在模具的模膛所限定的空间范围内变形，不是自由变 形，而是有约束地变形，因而锻件尺寸精确、加工余量小，结 构可以比较复杂，生产率高。
33
4.圆角半径
锻件上面和面相交的部位都要有圆角过渡。 锻件上外圆角在模膛上是个凸圆角r，作 用是减小金属流动的阻力，减少模具的磨 损，避免模膛的尖角在锻造时发生崩裂； 锻件上的内圆角在模膛上是一个凹圆角R， 作用是保证坯料金属能充满模膛，且减小 模膛凹角处的应力集中，防止锻模的开裂。 圆角半径的数值也有具体的规定，通常外 圆角r＝1.5～3㎜,内圆角R＝（2～3）r。
锻造工艺过程及模具设计课件：自由锻主要工序分析-
自由锻主要工序分析
4.4.3 彎曲：將坯料彎成所規定外形的鍛造 工序，用以鍛造各種彎曲類鍛件。
圖4.24 彎曲時坯料的形狀變化
自由锻主要工序分析
4.4.4 錯移：將坯料的一部分相對另一部 分相互平行錯移的鍛造工序。用以鍛造曲 軸類鍛件，錯移前坯料需要壓肩。
动画演示
圖4.25 錯移 a) 在一個平面內的錯移 b) 在兩個平面內的錯移
根據鐓粗後網格的變形程度分為三個變形區:
區域Ⅰ：難變形區； 區域Ⅱ：大變形區； 區域Ⅲ：小變形區，變形程度介於區域Ⅰ與區域Ⅱ之間。
➢變形結果：變形不均勻，易出現缺陷。
自由锻主要工序分析
2. 鐓粗坯料容易出現的缺陷：
(１) 坯料側面出現鼓形，可能引起表面縱裂； (２) 坯料上下兩端出現粗大的鑄造組織； (３) 坯料內部變形不均勻，晶粒大小不均勻，鍛件性 能也不 均勻； (４) 高徑比較大的坯料，易產生縱向彎曲, 變形失穩。
3. 鍛造軸杆鍛件可以提高後續拔長工序的鍛造比；
4. 提高鍛件的力學性能等。
自由锻主要工序分析
主要方法: 平砧鐓粗、墊環鐓粗和局部鐓粗。
4.2.1 平砧鐓粗
平砧镦粗动画
自由锻主要工序分析
1. 平砧鐓粗變形分析
II
h
III
III II I
I
r
圖4.2 平砧鐓粗變形分佈與應力狀態分析
自由锻主要工序分析
自由锻主要工序分析
4.2.3 局部鐓粗 :
•作用：鍛造凸肩直徑和高度較大的餅塊鍛件， 或端部帶有較大法蘭的軸杆鍛件。 •特點：與平砧鐓粗相似，但受“剛端”的 影響。
自由锻主要工序分析
4.10 局部鐓粗
自由锻主要工序分析
4.3 拔長
材料成形技术基础-自由锻
自由锻自由锻：利用冲击力或压力，使金属在上、下砧铁之间，产生塑性变形而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的一种加工方法。
自由锻造时，除与上、下砧铁接触的金属部分受到约束外，金属坯料朝其它各个方向均能自由变形流动，不受外部的限制，故无法精确控制变形的发展。
自由锻分类：手工锻造和机器锻造两种。
手工锻造只能生产小型锻件，生产率也较低。
机器锻造是自由锻的主要方法。
自由锻的特点：工具简单、通用性强，生产准备周期短。
自由锻件的质量范围可由不及一千克到二、三百吨，对于大型锻件，自由锻是唯一的加工方法，这使得自由锻在重型机械制造中具有特别重要的作用，例如水轮机主轴、多拐曲轴、大型连杆、重要的齿轮等零件在工作时都承受很大的载荷，要求具有较高的力学性能，常采用自由锻方法生产毛坯。
由于自由锻件的形状与尺寸主要靠人工操作来控制，所以锻件的精度较低，加工余量大，劳动强度大，生产率低。
自由锻主要应用于单件、小批量生产，修配以及大型锻件的生产和新产品的试制等。
一、自由锻工序自由锻工序：基本工序、辅助工序和修整工序。
（一）基本工序使金属坯料产生一定程度的塑性变形，以得到所需形状、尺寸或改善材质性能的工艺过程。
它是锻件成形过程中必需的变形工序，如镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等。
实际生产中最常用的是镦粗、拔长和冲孔三个工序。
１．镦粗沿工件轴向进行锻打，使其长度减小，横截面积增大的操作过程。
常用来锻造齿轮坯、凸缘、圆盘等零件，也可用来作为锻造环、套筒等空心锻件冲孔前的预备工序。
镦粗可分为全镦粗和局部镦粗两种形式，如图2-7所示。
镦粗时，坯料不能过长，高度与直径之比应小于2.5，以免镦弯，或出现细腰、夹层等现象。
坯料镦粗的部位必须均匀加热，以防止出现变形不均匀。
图2-7 镦粗a）全镦粗 b）局部镦粗２．拔长拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打，以使其截面积减小，而长度增加的操作过程，如图2-8所示。
常用于锻造轴类和杆类等零件。
锻造3-自由锻
3.3.2 坯料重量与尺寸
1 坯料重量 G坯=G锻+G损 实质上是V坯=V锻+V损 关于烧损率 与设备（燃料）、尺寸、加热时 间、气氛等有关 2 坯料尺寸 （1）体积不变，换算 （适当靠上差） （2）变形要求 镦粗：H0/D0（讨论p92公式）； 拔长：免先镦粗 （3）规格靠标准（查GB702）
冲孔后网格的变形
D0/d=2~3，
D0/d=3~5，
D0/d≥ 5
3.2.4.2 扩孔
1. 冲子扩孔（expending with a punch） 以胀形方式变形 内外径均扩大，上端面略有“拉缩”， 锻件易裂 避免方法：A变形不宜太大；B高温 （坯料应增加芯料损耗） 2. 芯轴扩孔（“马杠扩孔，saddle forging”） 以拔长方式变形（p83图4.23），（辗压扩孔类此）。切 向流动，内外径均增大，环高略增——展宽。 工具：马架mandrel supporter，间距不宜过大；芯轴 （mandrel），不宜过小（否则，工件内孔呈梅花状）， 推荐弓形断面
3.3 中小锻件工艺规程
3.3.1 锻件图 锻造技术文件之一
构成 用途 介绍“会签” 1）余量 影响因素 加工表面 根据零件要求 去缺陷深度概念 非加工表面 2）公差（forging tolerance） 工艺人员确保， 分配方向：对称（注意，模锻不同） 查表JB4249-86锤上钢质自由锻件机械加工余量与公 差（可能上升为行业标准）
第3章 自由锻造
自由锻（open die forging， free forging）定义（p71）、特点： 优点：工具简单、通用、灵活，可整体变形、可局部变形， 所需设备吨位小。 适用于 单件、小批量生产。是大型锻件成形的惟一手段。 缺点：锻件精度低，加工余量大，生产率低，劳动强度大， 对操作要求高。 成形问题——碳钢、低合金钢，中、小型件 改性问题——大型锻件，高合金钢锻件
教学课件第三章自由锻造工艺
绝对送进量为： l0=（0.4～0.8）B ；
送进量小，变形出现双鼓形，截面的上下变形大，中 心部位小，中心出现拉应力，产生中心拉裂缺陷。
送进量大，变形出现单鼓形，截面的中心变形大，能锻 透，但侧面和棱脚部位出现拉应力，可能产生拉裂缺陷。
b.压下量Δh
c拔长的作用
★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；
★作为辅助工序进行局部变形； ★ “反复镦拔”工序。
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d拔长的类型 按砧铁类型分为： 平砧铁间拔长、型砧拔长、芯轴拔长 按坯料截面形状分为： 矩形截面坯料拔长、圆截面坯料拔长
平砧拔长
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2 矩形截面毛坯拔长
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
高达25米、重4000多吨的“新一代钢铁巨人”、 “超级大力 士”。 全球只有3台。
晚香玉
第二节自由锻工序及锻件分类
一、自由锻工序 ★锻造工序
锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工艺过程。 ★自由锻的工序分为：
基本工序、辅助工序、精整工序
自由锻件的成形都是这三类工序的组合
1 基本工序
使坯料实现主要的变形要求，达 到或基本达到锻件所需要形状和尺 寸的工序。
★ 锻锤是以冲击力使坯料变形的，设备规格以落下部分的 重量来表示。
★ 空气锤的吨位较小，只有0.5～10kN，用于锻100kg以 下的锻件；蒸汽—空气锤的吨位较大，可达10～50KN , 可锻1500kg以下的锻件。
2.液压机：油压机、水压机
液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，设备规格 以最大压力来表示。
例：圆环及圆筒的锻造工艺过程
3 轴杆类锻件
这类锻件为实心轴杆，轴向尺寸远远 大于横截面尺寸，可以是直轴或阶梯轴，如 传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，也可以是矩 形、方形、工字形或其他形状截面的杆件如 连杆、摇杆、杠杆、推杆。
材料成形技术基础-自由锻
自由锻自由锻：利用冲击力或压力，使金属在上、下砧铁之间，产生塑性变形而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的一种加工方法。
自由锻造时，除与上、下砧铁接触的金属部分受到约束外，金属坯料朝其它各个方向均能自由变形流动，不受外部的限制，故无法精确控制变形的发展。
自由锻分类：手工锻造和机器锻造两种。
手工锻造只能生产小型锻件，生产率也较低。
机器锻造是自由锻的主要方法。
自由锻的特点：工具简单、通用性强，生产准备周期短。
自由锻件的质量范围可由不及一千克到二、三百吨，对于大型锻件，自由锻是唯一的加工方法，这使得自由锻在重型机械制造中具有特别重要的作用，例如水轮机主轴、多拐曲轴、大型连杆、重要的齿轮等零件在工作时都承受很大的载荷，要求具有较高的力学性能，常采用自由锻方法生产毛坯。
由于自由锻件的形状与尺寸主要靠人工操作来控制，所以锻件的精度较低，加工余量大，劳动强度大，生产率低。
自由锻主要应用于单件、小批量生产，修配以及大型锻件的生产和新产品的试制等。
一、自由锻工序自由锻工序：基本工序、辅助工序和修整工序。
（一）基本工序使金属坯料产生一定程度的塑性变形，以得到所需形状、尺寸或改善材质性能的工艺过程。
它是锻件成形过程中必需的变形工序，如镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等。
实际生产中最常用的是镦粗、拔长和冲孔三个工序。
１．镦粗沿工件轴向进行锻打，使其长度减小，横截面积增大的操作过程。
常用来锻造齿轮坯、凸缘、圆盘等零件，也可用来作为锻造环、套筒等空心锻件冲孔前的预备工序。
镦粗可分为全镦粗和局部镦粗两种形式，如图2-7所示。
镦粗时，坯料不能过长，高度与直径之比应小于2.5，以免镦弯，或出现细腰、夹层等现象。
坯料镦粗的部位必须均匀加热，以防止出现变形不均匀。
２．拔长拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打，以使其截面积减小，而长度增加的操作过程，如图2-8所示。
常用于锻造轴类和杆类等零件。
对于圆形坯料，一般先锻打成方形后再进行拔长，最后锻成所需形状，或使用V型砧铁进行３．冲孔利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔的操作过程。
自由锻工艺
自由锻工艺自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。
自由锻的基本目的：经济地获得所需的形状、尺寸和内部质量的锻件。
锻件的类型有大型和中小型锻件。
小型锻件以成形为主，大型锻件（尤其是重要件）和特殊钢以改善内部质量为主。
钢锭经过锻造，粗晶被打碎，非金属夹杂物及异相质点被分散，内部缺陷被锻合，致密程度高，流线分布合理，综合力学性能大大提高。
钢锭中的常见缺陷有：偏析、夹杂、气泡、缩孔、缩松、裂纹等。
自由锻的特点优点：①设备的通用性好、工具简单、灵活性大；②可锻小到不足1公斤，大可到几百吨大型件，且大型锻件的组织致密、力学性能好；自由锻主要用于单件、小批量生产，且是生产大型和特大型锻件的唯一方法。
缺点：③锻件形状简单、加工余量大、精度低；④自由锻操作技术要求高、生产率低、劳动强度大。
自由锻工序自由锻工艺方法包括：基本工序、辅助工序和修整工序。
基本工序包括：镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、扭转、错移、切割和锻焊等。
辅助工序是为了配合基本工序使坯料预先变形的工序，如钢锭倒棱、预压钳把、分段压痕。
修整工序安排在基本工序之后，用来修整锻件的尺寸和形状。
1、基本工序（1）镦粗镦粗：是使坯料高度减小、横截面积增大的工序。
在坯料局部进行的镦粗叫局部镦粗。
适于饼块、盘套类锻件的生产。
镦粗的方法一般分为三类：平砧镦粗、垫环镦粗和局部镦粗i.平砧镦粗坯料在上下两个平砧间或镦粗平板间进行的镦粗。
镦粗时的锻造比: 常用镦粗前后坯料的高度之比即镦粗比K H来表示镦粗的变形程度。
K H=H0/H镦粗时的高径比：镦粗时，坯料高度与直径之比称为高径比。
通常坯料高径比H0/D=0.8-2.0。
H0/D≈3时，镦粗后产生双鼓形。
H0/D>3时，镦粗时坯料易产生纵向弯曲，如不及时矫正易产生折叠。
凹形坯镦粗可以减小“鼓肚”的程度，从而避免侧表面出现裂纹。
各种锻造知识点总结
各种锻造知识点总结一、锻造工艺及原理1.1 锻造的定义与分类锻造是一种通过对金属材料进行冷、热变形，改变其内部晶体结构，以获得所需形状和性能的金属加工工艺。
根据温度的不同，锻造可分为冷锻和热锻；根据材料状态的不同，又可分为手工锻造和机械化锻造。
1.2 锻造的原理与过程锻造的原理是将金属材料置于一定温度下，施加一定的应力，使其在固态条件下发生形变，从而改变其晶体结构和形状。
锻造过程包括预热、成形、精整和冷却等阶段。
通过预热减少材料的变形阻力，使其更容易变形；成形阶段是对金属材料进行塑性变形，获得所需的形状；精整阶段则是对成形后的工件进行去除表面氧化皮或瑕疵，并调整尺寸精度；最后一阶段是冷却，使工件保持所需的形状。
1.3 锻造的变形特点锻造加工时，通过施加应力，使得金属在温度条件下发生变形，这种变形具有以下特点：①高应力，可以产生大变形；②温度对金属的变形性能有显著影响；③变形速率和变形量大。
1.4 锻造的应用领域锻造是一种重要的金属加工工艺，被广泛应用于各个领域，如汽车制造、航空航天、轨道交通、石油化工、工程机械等。
在这些领域，锻造工艺可以制造出强度高、密度均匀、无气孔、无层状组织等优点的零部件，保证了产品的质量和性能。
二、锻造设备及工艺流程2.1 锻造设备（1）锻造机：锻造机是用于施加压力对金属材料进行塑性变形的设备，根据动力来源和结构特点，可以分为液压式锻造机、摩擦式锻造机、螺旋压力机、气动锤、液压锤等。
（2）锻模：用于对金属进行塑性变形，获得所需形状的工具。
根据形状和用途的不同，可以分为开口模、闭口模、冷锻模、热锻模等，可用于锻造各种形状的工件。
（3）加热炉：用于对金属进行预热，使其达到适宜的变形温度。
根据加热方式，可分为电阻加热炉、燃气加热炉、感应加热炉等。
2.2 锻造工艺流程（1）原料准备：选择适宜的金属材料，调整合金成分，进行预热处理。
（2）锻造操作：将金属材料放入加热炉中预热，然后放入锻造机中进行锻造操作。
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敷料是为了简化锻件形状、便于锻造而增添的金属部 分。由于自由锻只适宜于锻制形状简单的锻件，故对零件 上一些较小的凹挡、台阶、凸肩、小孔、斜面和锥面等都 应进行适当的简化，以减少锻造的困难，提高生产率。
加工余量 由于自由锻件的尺寸精度低、表面品质较 差，需要再切削，所以应在零件的加工表面增加供切削加 工用的金属部分，称为加工余量。
自由锻的工序可分为基本工序（镦粗 拔长 冲孔）、辅助工序和精整工序三大类。
（1）基本工序 它是使金属坯料实现主要的变 形要求，达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的 工序。主要有以下几个：
镦粗 是使坯料高度减小、横截面积增大的 工序。它是自由锻生产中最常用的工序，适用于 饼块、盘套类锻件的生产。
拔长 是使坯料横截面积减小、长度增大的 工序。它适用于轴类、杆类锻件的生产。为达到 规定的锻造比和改变金属内部组织结构，锻制以 钢锭为坯料的锻件时，拔长经常与镦粗交替反复 使用。
(2)自由锻件应避免加强筋、凸台等结构。因为这些 结构难以用自由锻获得。若采用特殊工具或技术措施来生 产，必将增加成本，降低生产率。
(3)当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可 采用特别的技术措施或工具；或者将其设计成几个简单件 构成的组合件，锻造后再用焊接或机械连接方法将其连成 整体件。
选择锻造工序
四、自由锻件结构的工艺性
设计锻造成形的零件时，除应满足使用性能要 求外，还必须考虑锻造工艺的特点，即锻造成形的 零件结构要具有良好的工艺性。这样可使锻造成形 方便，节约金属，保证质量和提高生产率。
(1)自由锻件应避免锥体、曲线或曲面交接以及 椭圆形、工字形截面等结构。因为锻造这些结构须 制备专用工具，锻件成形也比较困难，使锻造过程 复杂，操作极不方便。
锻造比
锻造比(简称锻比)是表示锻件变形程度的一种方法， 也是保证锻件质量的一个重要指标。
通常用变形前后的截面比、长度比或高度比表示。
锻比的大小能反映锻造对锻件组织和力学性能的影响。 一般规律是，随着锻比增大，由于内部孔隙的焊合，铸态 树枝晶被打碎，锻件的纵向和横向力学性能均得到明显提 高；当锻比超过一定数值时，由于形成纤维组织，其垂直 方向(横向)的力学性能(塑性、韧性)急剧下降，导致锻件 出现各向异性。因此，在制订锻造工艺规程时，应合理地 选择锻比。
热模锻压力机上模锻 平锻机上模锻
水压机上模锻
特种模锻:冷锻及温锻 液态模锻
精密模锻:精密模锻 胎模锻 : 锤上胎模锻 水压机上胎模锻
回转成形:辊锻 楔横轧 径向锻造 辗环 摆动辗压
§8.1.1 自 由 锻
自由锻是利用冲击力或压力使金属在上下两个 抵铁之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻 件。分为手工自由锻和机器自由锻。
第八章 塑性加工
第一节 锻 造
利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中变 形，从而获得所需形状和尺寸的锻件，这类工艺 方法称为锻造。锻造是金属零件的重要成型方法 之一，它能保证金属零件具有较好的力学性能， 以满足使用要求。
自由锻: 手工自由锻
锤上自由锻
水压机上自由锻
普通模锻: 锤上模锻 摩擦压力机上模锻
锻件力学性能好； 锻件精度低 加工余量大； 劳动强度大 生产率低
一、自由锻设备
锻锤 压力机
锻锤
锻锤是利用锤击的动能转化为金属的变形功 进行锻造的，其吨位以落下部分的重量来表示。 砧座的重量为落下部分的10－15倍。生产中常用
的锻锤有空气锤和蒸汽－空气锤。
空气锤的吨位小，一般为40kg一750kg。故只 用来锻造小型件。
冲孔 是使坯料具有通孔或盲孔的工序。对 环类件，冲孔后还应进行扩孔工作。
扩孔 渐小空心坯料壁厚而使其外径和内径 均增大的锻造工序称为扩孔。
弯曲 是使坯料轴线产生一定曲率的工序。
扭转 是使坯料的一部分相对于另一部分绕 其轴线旋转一定角度的工序。
错移 是使坯料的一部分相对于另一部分平 移错开的工序，是生产曲拐或曲轴类锻件所必须 的工序。
水压机
自由锻件的成形特点是：坯料在平砧上面 或工具之间经逐步的局部变形而完成。由于工具 与坯料部分接触，故所需设备功率比生产同尺寸 锻件的模锻设备要小得多。所以自由锻适用于锻 造大型锻件。如万吨模锻水压机只能模锻几百公 斤重的锻件，而万吨自由锻水压机却可锻造重达 百吨以上的大型锻件。
二、自由锻工序
锻造比
用钢材锻制锻件(莱氏体钢锻件除外)，由于钢材经过 了大变形的锻或轧．其组织与性能均已得到改善，一舶毋 须考虑锻比。用钢锭(包括有色金属铸锭)锻制大型锻件时， 就必须考虑锻比。
锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量。因为锻造 操作中掌握尺寸有一定困难，外加金属的氧化和收缩等原 因，使锻件的实际尺寸总有一定的误差。自由锻件的公差 一般为±1～±2mm。
自由锻件机加工余量和自由锻件公差的具体数值还可 查锻造手册。
坯料质量及尺寸的计算 坯料质量可按下式计算： G坯料=G锻件+G烧损+G料头 在坯料质量求出后，则需计算坯料的尺寸。
自由锻生产所用工具简单，具有较大的通用性， 因而它的应用范围较为广泛。可锻造的锻件质量由 不及1kg到300t。
自由锻所用设备根据它对坯料施加外力的性 质不同，分为锻锤和液压机两大类。锻锤是依靠产 生的冲击力使金属坯料变形，但由于能力有限，故 只用来锻造中、小型锻件。
特点：
工具简单；锻件质量范围广：自由锻是大型锻 件唯一的加工方法。
切割 是分割坯料或去除锻件余量的工序。
（2）辅助工序 是指进行基本3）精整工序 它是在完成基本工序之后， 用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。
三、自由锻工艺规程的制定
• 绘制自由锻件图 • 敷料 • 锻件余量 • 锻件公差 • 计算坯料质量与尺寸 • 选择锻造工序 • 选择锻造设备 • 确定锻造温度范围 • 填写工艺卡片
蒸汽—空气锤的吨位稍大,一般为0. 5t一10t。 需用一套蒸汽锅炉或空气压缩机等辅助设备，较 空气锤复杂，适合于锻造重量小于1500kR的中型 或较大型的锻件。
锻锤－空气锤
蒸汽－空气锤
蒸汽－空气锤
压力机
压力机压下速度较慢，以无冲击的静压力作
用于坯料，故不需笨重的砧座。其吨位用产生的 最大压力来表示。工作时震动和噪声小，由于静 压力作用时间长，再结晶时间充分，易于将坯料 锻透。故整个金属断面的组织均匀，致密，锻件 的力学性能高。目前在大型锻件的生产中，越来 越广泛地采用水压机进行锻造，尤其是巨型锻件， 水压机是唯一的锻造设备。水压机的压力为5MN 一125MN(500t一12500t)．可以锻造的锻件重量达 1t一300t。