锻造工艺学1

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自由锻还可以借助简单的模具进行锻造，称 胎模锻。
胎模锻造是把加热好的坯料用自由锻方法预 锻成近似锻件的形状，然后在自由锻设备上用胎 模终锻成形（形状简单的锻件可直接把坯料放入 胎模内成形），这种锻造方法称为胎模锻造。
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2．模锻 把加热好的坯料放在固定于模锻设备上的 模具内进行锻造的方法称为模锻。
20世纪初期，随着汽车开始大量生产，热模锻迅 速发展，成为锻造的主要工艺。
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➢锻压经过100多年的发展，今天已成为一 门综合性学科。
➢它以塑性成形原理、金属学、摩擦学为 理论基础，同时涉及传热学、物理化学、 机械运动等相关学科，以锻造、冲压等为 技术，与其它学科一起支撑机器制造业。
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我国的锻造生产与世界先进国家的水平相比
还有一定差距。
表现在：1) 工业发达国家的模锻件已占全部锻件的 70％以上，而我国尚不足30％。
2) 国外有成千条锻造自动生产线，大型自由锻 造水压机普遍配备了锻造操作机等。而我国在这些 方法还很薄弱。
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3) 精锻技术和大型锻件的生产水平与一些工业发 展国家相比较低，一些航空产品上的精锻件和重 要的大型自由锻件还常常需从国外进口。
由于模具型槽限制金属的变形，而获得与型槽形状 一致的锻件。
根据变形特点，分为开式模锻和闭式模锻。
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根据设备结构特性和工艺特性的不同，分为锤上模锻 （自由锻锤上模锻、高速锤上模锻）、摩擦压力机上 模锻、热模锻压力机上模锻、液压机上模锻、平锻机 上模锻、专用锻压机上模锻等。
模锻适用于形状复杂，尺寸精度较高，加工余量小， 批量生产的中、小型锻件。
锻造生产的能力在一定程度上标志着一个国
家的工业水平。
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二、锻件生产的分类及其工艺流程
根据所用工具和生产工艺的不同可分为自由锻造、模锻和特 种锻造。
1．自由锻造 把加热好的坯料放在自由锻造设备的平砧之间 或简单的工具中进行锻造的方法称为自由锻。
一般由锻工控制金属的变形方向和形状尺寸。
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1842年，英国的内史密斯制成第一台蒸汽锤，使 锻造进入应用动力的时代。以后陆续出现锻造水压机 、电机驱动的夹板锤、空气锻锤和机械压力机。夹板 锤最早应用于美国内战(1861～1865)期间，用以模锻 武器的零件，随后在欧洲出现了蒸汽模锻锤，模锻工 艺逐渐推广。到19世纪末已形成近代锻压机械的基本 门类。
武器装备
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交通运输
中国动车组列车
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全铝汽车
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齿轮
曲轴
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连杆
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1．任务：解决锻件的成形及其内部组织性能的 控制，以获得所需形状、尺寸和质量的锻件。
2．目的：锻造的根本目的是利用外加载荷（冲 击载荷或静载荷）通过锻压设备或模具使金属毛 坯产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的锻 件，同时使锻件机械性能和内部组织符合一定的 技术的要求。
锻模的CAD/CAM的主要优点有： ①设计的速度快、准确性高，且可将设计人员从繁重的重复性
劳动中解脱出来。 ②可以把多方面的经验和研究成果集中起来，方便地应用于设
计加工，提高设计质量。 ③可以实现多方案比较设计，达到优化的目的。
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4) 提高锻件的内在质量。
5) 提高机械化、自动化水平。
最初，人们靠抡锤进行锻造，后来出现通过人拉绳索和滑 车来提起重锤再自由落下的方法锻打坯料。14世纪以后出 现了畜力和水力落锤锻。
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为锻铜浮雕。是 手工锻造作品。 手工锻造是一种 古老的金属加工 工艺，是以手工 锻打的方式，在 金属板上锻锤出 各种高低凹凸不 平的浮雕效果。
通常，单件、小批量生产 自由锻方法
大批量 模锻方法 生产
但有些航空重要产品上的锻件，虽然批量不大，但由于流 线和性能等方面的要求，要求工艺的一致性等，通常也采用 模锻方法生产。
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三、锻造工艺的发展简史及其发展趋势
（一）锻造技术的发展简史
人类在新石器时代末期，已开始以锤击天然红铜来制 造装饰品和小用品。中国约在公元前2000多年已应用冷锻 工艺制造工具，如甘肃武威皇娘娘台齐家文化遗址出土的 红铜器物，就有明显的锤击痕迹。
《锻造工艺学》是研究如何利用各种锻造方法有效地控制 锻件的成型和内部组织性能生产出高质量锻件的一门技术 学科。
《锻造工艺学》任务是通过本课程的教学，达到如下要求：
1) 基本掌握自由锻工艺设计、模锻工艺设计和锻模设计的方法 2) 具有初步的进行锻造工艺分析的能力 3) 具有初步分析和解决锻件质量问题的能力。
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锻造是一种通过模具和工具利用压力使工件成型的 工艺方法，它是最古老的金属加工方法之一，可以 追溯到公元前4000年——甚至8000年。
锻造生产广泛应用于机械、冶金、造船、航空、航 天、兵器以及其它许多工业部门。
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航空航天
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钢锭锻造过程中纤维组织形成的示意
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2) 高产 指机械化生产，生产率高
二、三百件/小时，现在更高了，一百多件/分， 1.2万件/小时。据统计，每模锻100万吨钢，由于提高 了生产率，可比切削加工减少2~3万工人，少用15000 台机床。在现今技术水平条件下，几乎任何一种金属 材料都可用锻造方法制成半成品零件，只是难易程度 不同而已。
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实质：锻造工艺的实质是如何利
用金属的塑性使金属毛坯改变形 状和性能而成为合格锻件的加工 过程。
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一、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用
（一）锻造生产的优点和缺点 1．优点：优质、高产、低消耗、灵活。 1) 优质 指可以改善金属组织性能。 金属零件的传统生产过程是：
冶炼─制坯─切削加工─热处理
制坯有三条途径：铸造毛坯、轧制型材、锻造毛坯。
铸造毛坯的组织性能差，只适用于性能要求低的零、部件
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锻造：
纤维组织－－变形后的杂 质仍具有方向性，呈现纤维状 条纹
锻造流线－－变形后杂质 的纤维分布，使组织、 性能呈 方向性
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2) 为适应大批量生产的需要，应发展专业 化的连续生产线，建立地区性的专门化锻 造中心，如齿轮精锻中心、连杆锻造中心 、标准件锻造中心等，以利于进行技术改 造及采用最新设备和先进工艺。
我国自行研制的万吨级水压机
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3) 为适应新产品开发，缩短研制周期，应发展柔性加 工技术和CAD/CAM 技术。
4) 在CAD/CAM方面，一些发达国家已进入实用 阶段，在这些方面，我国还刚刚起步。
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（二）锻造生产的发展趋势
1) 总趋势是使锻件形状、尺寸和表面质量 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，为此应逐步发展和 完善精密成形新技术，发展高效精密的锻 压设备。
6) 发展以煤气、油、电等为热源的先进加热 技术，改善劳动条件。
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（三）目前，我国锻造业面临的问题可以归纳 为如下
装备水平低，其主要表现是设备老化、精确度低 管理体制亟待理顺，生产厂点过多，力量分散 厂家封闭式经营 研究和生产不平衡
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四、本课程的性质和任务
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锻造工艺流程是指生产一个锻件所经过的 锻造生产过程。
以模锻为例，其锻造工艺流程是：
备料－－加热－－模锻－－切边、冲孔－ －热处理－－酸洗、清理－－校正。
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一般来说，一种锻件选用哪一种锻造方法生产，与形状、尺 寸、技术要求和生产批量大小等很多因素有关。
形状和尺寸靠模具保证，人为影响因素小。
精密锻件的成形也要通过模锻来实现。
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3．特种锻造 即在专用锻压设备上或在特殊模 具型槽内使坯料成形的一种特殊锻造工艺。
一般锻造方法很难达到要求时，可用特种锻造 工艺。
如精密模锻，温热挤压，辊锻，电镦，摆动辗 压，粉末锻造，液态模锻，等温模锻和超塑性 模锻等。
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今天，锻造生产率提高，其锻件精度也愈来愈高，可以达到 甚至超过机械加工的一般精度水平，如各种冷温挤压标准件 、精锻齿轮、精锻叶片、精锻轴类件等。
西航建成国内最大航空发动机叶片精锻生产线
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3) 低消耗 指少、无切削，省工省料。
4) 灵活 指锻造可以锻制形状简单的锻件（如模块、齿轮坯 等），也可锻制形状复杂、不需或只需少量切削加工的精密 锻件（如曲轴、精锻齿轮等）
手工锻造
自由锻 机械（锤上自由锻和水压机上自由锻）
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自由锻造主要用于锻制钢锭和形状简单、粗糙度 要求较低、加工余量较大的锻件生产。
使用的是形状简单的通用工具，灵活性大，生产 准备周期短，所以使用范围广。
锻件力学性能和表面质量受操作工人的影响较大 ，不易保证，生产效率低。
锻件的重量小的不到1公斤
大的可达几百吨
单件小批量生产
大批量生产。
万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环
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2．缺点：1)模具成本高，加工周期长。 2)受锻造设备吨位的限制。
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（二）锻造业的地位
锻造在工业生产中占有举足轻重的地位。
锻造生产能力及其工艺水平，对一个国家的 工业、农业、国防和科学技术的影响，难以 估量。
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2020/12/17
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第一章 绪 论
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塑性成型生产过程简述
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什么是锻造？——金属塑性加工方法之一
锻造是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对加 热的金属坯料施力，使金属材料在不分离条件下 产生塑性变形，以获得形状、尺寸和性能符合要 求的零件。为了使金属材料在高塑性下成型，通 常锻造是在热态下进行，因此锻造也祢为热锻。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/12/17
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