锻压加工学习培训课件

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。
§9.2.3 金属的可锻性
1、塑性变形的基本原理 ●1）单晶体的塑性变形 弹性变形
●塑性变形 ●滑移面 ●位错运动引起塑性变形
● 2）多晶体的塑性变形（晶内和晶间变形）
2 塑性变形对金属组织和性能影响
● 金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化。 ⑴ 晶粒沿最大变形的方向伸长； ⑵ 晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力； ⑶ 晶粒产生碎晶。 ● 冷作硬化(见图3－4) ＊ 现象：强度、硬度
依靠冲击力使金属变形，只能锻造中小锻件。 液压机：
依靠静压力使金属变形，可加工大型锻件。其 中水压机可产生很大作用力，是重型机械厂锻 造生产的主要设备。
⒈自由锻工序 ⑴ 基本工序
镦粗：适于饼块类，盘套类 拔长：适于轴类、杆类 拔长、镦粗经常交替反复使用。 有时一头镦粗，另一头拔长。 （通孔、盲孔）冲孔，常用方法：镦粗—冲孔
●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。
▪ 锻压生产的缺点是：常用的自由锻精度比较低；胎 膜锻和模锻的模具费用较高；与铸造生产相比， 难以生产既有复杂外形又有复杂内腔的毛坯。
9.1锻造工艺基础
9.1.1自由锻 ＊ 自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下两个
砧铁之间变形。从而获得所需形wk.baidu.com及尺寸的锻件。 在重型机械中，自由锻是生产大型锻件和特大型 锻件唯一成型的方法。 ＊ ＊ 自由锻设备： 锻锤
镦粗—冲孔—扩孔 弯曲：工件轴线产生一定曲率。 扭转：某一部分相对于另一部分转一定角度。 错移：坯料的一部分相对于另一部分平移
错开的工序，例如曲轴。 切割：分割坯料，或去除锻件余量的工序。 ⑵ 辅助工序： 在基本工序之前的预变形工序如压肩、压钳口等。
⒉锻件分类及基本工序方案（表3-1 锻件分类及所需锻造工序）
１. 镦粗
横截面积增大， 用于齿轮，圆 盘，圆环件。 长径比H/D2.5
全镦粗
局部镦粗
2. 拔长
锤头（上砧铁）
作用力垂直于轴向，长度增 加，用于轴、杆类件。
V形砧铁
砧座（下砧铁）
3. 冲孔
孔径D25，用于齿 轮，套筒，圆环等空 心件。两头冲用于厚 坯料，要求D0/d12.5； HD0。
冲头
5.错移
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)
锻压
▪ 对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变 其尺寸、形状，用于制造机械零件或毛坯的
成形方法称为锻压。它是锻造和冲压的总
称。锻压的方法主要有自由锻、胎膜锻、锤 上模锻、冲压、轧制、挤压和拉拔等等。
▪ 锻压加工具有如下特点： ▪ （1）改善了金属内部组织，提高了金属的力学性能 ▪ （2）节省金属材料 ▪ （3）具有较高的生产率 。 ▪ （4）具有较强的适应性
图3-8 用锤击扭转
二、模锻 ＊ 在压力或冲击力作用下，金属坯料在锻模模膛内
变形，从而获得锻件的工艺方法。
＊ 按使用设备不同分为：锤上模锻、胎模锻等。(见下页图) ⒈锤上模锻 ＊ 锤上模锻所用设备为模锻锤。通常为蒸气-空气锤。 对形状复杂锻件，先在制坯模膛内初步成形，然后在模锻模
膛内锻造。 ⑴ 模锻模膛 i)终锻模膛 ii) 预锻模膛
＊ 模膛可分为单膛及多膛，图3-18是多镗模锻。 ⒉曲柄压力机上模锻
⒊摩擦压力机上模锻
⒋胎模锻 ＊ 胎模锻是在自由锻设备上使用胎模生产模锻件的工艺方法，
一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成型。 ⑴扣模 图3-22 ⑵筒模 图3-23 ⑶合膜 图3-24
9.2金属的锻造性能 9.2.1 金属的塑性变形
热加工后组织性能变化： ⒈粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。 ⒉铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。 ⒊晶粒被拉长，非金属杂物被击碎，沿被拉长的晶粒界
分布，形成纤维组织（流线）。
变形程度越大，纤维组织越明显。
压力加工中常用锻造比y来表示变形程度。
拔长时锻造比y拔=A0/A 镦粗时锻造比y镦=H0/H 纤维组织很稳定，不能（难以）用热处理方法 来消除。只有经过锻压来改变其方向、形状。
T回=（0.25—0.3）T熔 使原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬 化得到部分消除。
＊ 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。
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。 iii)弯曲模膛 弯曲工件。 iv)切断模膛 切断金属。
此外还有成型模镗，镦粗台， 击扁面等制坯模镗。
错移是指将坯料的一部分相对另一部分平行错开一段距离的 锻造工序，如图3-7，常用于锻造曲轴类零件。错移时，先 对坯料进行局部切割，然后在切口两侧分别施加大小相等、 方向相反且垂直于轴线的冲击力或压力，使坯料实现错移。
图3-7 错移
6.扭转
扭转是将坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋 转一定角度的锻造工序。常用于锻造多拐曲弯、麻 花钻和校正某些锻件。小型坯料扭转角度不大时， 可用锤击方法，如图3-8。