锻造工艺学1
锻造工艺学
第一、二章 锻造生产用原材料与下料1、钢锭由冒口、锭身和底部组成。
2、大型钢锭的组织结构：答：1）细晶粒层 由于钢液接触模壁冷凝速度快，产生大量晶核，因而表面首先凝固成细小的等轴晶粒层（或称激冷层）；2）柱状晶区 表面细晶粒层形成后，锭模温度上升，继续散热速度减慢，晶粒开始沿着与模壁垂直的方向发展，从而形成柱状晶区。
由于选择结晶的缘故，易熔成分挤向中心，所以柱状晶区的夹杂及其他缺陷较少；3）倾斜树枝晶区 随着柱状晶区的不断发展，锭模温度继续上升，散热速度愈加减慢，加以杂质和气体上浮的运动作用，于是形成晶轴偏离柱状晶体方向的倾斜树枝晶区，并且A 形偏析区也在这一区间形成；4）粗大等轴晶区 倾斜树枝晶区长大到一定阶段后，由于外层收缩脱离锭模产生间隙，散热速度更加减慢，中心区的钢液有可能达到同一过冷度而同时凝固，最终形成粗大等轴晶区。
在这一区间的上部出现V 形偏析，下部出现负偏析，夹杂与疏松等缺陷较多，由此不难看出钢锭中心处组织较差；5）沉积堆 底部的钢液凝固快，形成较厚的细晶粒层。
此外，由于上部钢液中最初形成的晶体因比重大而下沉，并将碰断的树枝状晶分枝一起向下堆积。
在这一过程中，由于周围凝固，并且钢液补缩能力较小，所以沉积堆的组织疏松，氧化物夹杂多，在化学成分上构成负偏析区；6）冒口区 因为选择结晶的关系，钢锭内首先凝固的部分纯度高，最后凝固的冒口区杂质最多，特别是熔点低的硫化物和磷化物。
冒口区的钢液比重小，在凝固过程中得不到补缩，因而最终形成大缩孔，其周围并存在大量疏松。
钢锭底部和冒口占钢锭重量的5--7%和18--25%。
对于合金钢，切除的冒口应占钢锭的25--30%，底部占7--10%。
3、大型钢锭的内部缺陷以及形成原因：答：1）偏析 钢锭内部化学成分和杂质分布不均匀性称为偏析。
偏析是钢液凝固时选择结晶的产物。
偏析可分为树枝状偏析（或显微偏析）和区域偏析（或低倍偏析）两种。
树枝状偏析是指钢锭在晶体范围内化学成分的不均匀性。
锻造冲压工艺学
4.1 锻锤 利用冲击能量，结构简单，工艺适应 性好，用于锻造。
• 缺点：振动/噪音大，因此大吨位锤受到限 制。
• 中国：蒸汽-空气锤在16T以下。对大吨位 的对击锤（国内1000KJ，国外1400KJ）， 因其不利因素（噪音/振动）被抑制 。
例如上海交通大学和华中科技大学的模具中心；哈尔滨工 业大学精密热加工中心。
F 锻造新工艺：精锻、等温成形、精密碾压、电墩、旋锻、 辊锻、摆动碾压、超塑性成形等。
冲压新工艺：软模成形、差温拉深法、爆炸成形、电水成 形、电磁成形、旋压
4、锻压设备
• 锻压设备是制造产品的工具。 • 原机械部把锻压设备分为八大类，但是从
例如铸锻厂、汽车 锻件厂、机床铸造厂。 • 以加工和装配车间为主的机制厂。
例如冲压件厂、拖拉机配件厂、电机厂等。
6.2 锻压车间及其生产特点
根据生产特点，将锻压车间分为大锻件自由锻车间、中小 锻件自由锻车间、热模锻车间、冷锻和冲压车间。 • I 大锻件自由锻车间
产品：几吨到几百吨的大型自由锻件。目前自由锻 的锻件重达260吨。 原材料：钢锭 生产方式：单件/小批量 设备：水压机（30-120MN） • II中小锻件自由锻车间 产品：小于1.5吨的自由锻件。 原材料：棒材或小钢锭 生产方式：小批量 设备：1-5T蒸汽-空气锤、65-750kg空气锤
的锻造开坯，之后才进行轧或挤成板棒材。 • 锻造在机械厂应用：主要为重要零件准备毛
坯。例如圆饼→锻造成齿轮毛坯→……。 • 冲压应用：制备各工业领域的零件。
5.2 工艺流程
• 视具体零件加工/毛坯加工而定。但可以提炼 出模锻一般的工艺：下料→加热→模锻→ （切边、冲孔）→酸洗与清理→热处理→去 氧化皮（打磨或刮削）→涂漆→检验等。
锻造工艺培训资料
文件名称第 1 版核准审批审核编制发布日期实施日期目录一、锻造的概念 (3)1、自由锻 (3)2、模锻 (3)3、胎模锻造 (4)二、锻造的工艺性 (4)1 、自由锻造的工艺性 (4)2、模锻件结构工艺性 (4)三、锻造的加热温度控制 (5)1、加热的目的 (5)2、加热容易产生的缺陷 (5)3、中频感应加热炉 (6)四、锻件质量检验及控制 (7)1、锻件缺陷的分类 (7)2、锻件缺陷产生原因 (7)3、锻件质量控制的主要内容和方法 (9)一、锻造的概念在外力的作用下，使坯料产生局部或者全部变形，以获得一定几何尺寸、形状和内部组织的锻件加工方法称为锻造。
锻造普通分为自由锻和模锻两大类。
1、自由锻：利用冲击力或者压力使金属在上锤、下砧之间朔性变形，从而得到所需要锻件的锻造方法。
自由锻造的特点：工艺灵便、成本低、具有较强的适应性，但精度差、余量大、材料消耗多，生产效率低。
主要设备：蒸汽-空气锤、液压机自由锻造的基本工序：拔长、镦粗、冲孔、切边、弯曲、扭转、错移。
2、模锻：使坯料在模膛内受压变形的方法，在变形过程中，由于模膛对金属坯料流动的限制，金属坯料充满模膛，获得与模膛形状相同的锻件。
模锻的特点：生产效率高、锻件精度高、余量小、操作简单。
模锻的主要设备1) 锤上模锻：蒸汽-空气锤、高速锤。
2) 压力机上模锻：磨擦压力机、曲柄压力机、平锻机、模锻水压机。
锻模结构锤上模锻的锻模是由带有燕尾的上模和下模两部份组成，下模固定在砧座上，上模固定在锤头上，上模和下模均有相应的模膛。
锻模的模膛分为模锻模膛和制坯模膛两大类。
1) 模锻模膛可分为预锻模膛和终锻模膛两种2) 制坯模膛有几种：拔长模膛、滚挤模膛、弯曲模膛、切断模膛，还有镦粗台等。
3、胎模锻造：胎膜锻造是在自由锻造设备上使用胎膜生产模锻件的方法。
普通利用自由锻将坯料初步成型，然后再用胎膜终锻成型。
设备简单，胎膜简单，不需要固定在设备上，适应中小批量生产。
锻造工艺学(完整版)课件
控制锻造工艺参数
如温度、压力、时间等，以获 得最佳的锻造效果。
制定检验标准
对锻造产品进行严格的质量检 验，确保产品符合标准。
持续改进
根据质量反馈，不断优化锻造 工艺和质量控制措施。
质量检测方法
目视检测
通过肉眼或低倍放大镜观察产品表面和内部 质量。
无损检测
利用X射线、超声波等无损检测技术对产品 内部进行检测。
有色金属
复合材料
如铜、铝、锌等，具有良好的导热性和塑 性，适用于制造要求轻量化和美观的零件 。
由两种或多种材料组成，具有优异的性能 ，如高强度、高刚性和轻量化，适用于航 空、航天等高科技领域。
锻造工具
锻锤
是最常用的锻造工具之 一，通过敲击使材料变 形，达到锻造的目的。
压力机
通过施加压力使材料变 形，适用于大型和重型
提高材料利用率和降低成本
通过合理的锻造工艺，可以减少材料浪费，降低生产成本。
锻造工艺的历史与发展
古代锻造工艺
现代锻造工艺
人类早期的锻造工艺主要采用简单的 锤击和砧打方式，用于制作工具和武 器。
随着科技的不断进步，锻造工艺在材 料、设备、工艺控制等方面取得了重 大突破，广泛应用于航空、航天、汽 车、能源等领域。
分类
锻造工艺学根据不同的分类标准可以 分为多种类型，如按变形温度可分为 热锻、温锻和冷锻；按变形程度可分 为自由锻、模锻和精密锻造等。
锻造工艺的重要性
提高金属材料的力学性能
通过塑性变形消除金属内部的缺陷，提高其力学性能，如强度、 韧性等。
实现复杂形状零件的成形
锻造工艺能够将金属材料加工成具有复杂形状和尺寸要求的零件， 满足各种工程应用需求。
锻造工艺学1
提高大型锻件工艺质量的措施：1改变锭形2改变坯料形状3改变砧子形状4表面降温锻造（又称硬壳锻造）强制冷却，使表面形成硬壳，心部处于强烈三向压应力状态5锻焊联合工艺：开坯→1锻造→焊接→精锻2焊接→锻造
模锻与自由锻区别：模锻有斜度、有圆角、有毛边、面接触、效率高
飞边/毛边槽的作用：1造成足够大的水平方向阻力，迫使金属充满型腔，保证锻件尺寸精确2缓冲锤击（提高模具使用寿命）3容纳多余金属（保证锻件尺寸精度）
举例说明：P14图
模锻斜度：在锻件上与分模面相垂直平面或曲面所附加或固有斜度
作用：锻后从型槽中顺利取出
圆角半径：外圆角（凸圆角）作用：避免锻模在热处理时和模锻过程中因应力集中导致开裂
内圆角（凹圆角）作用பைடு நூலகம்是使金属易于流动充满型槽，防止产生折叠、防止型槽过早被压塌
圆角半径不合适：书
预锻型槽用斜底连皮、终锻型槽用带仓连皮
锻件上难形成部门设计在上模的原因：金属流动惯性作用
开式模锻形成过程三阶段：1鐓粗阶段2充满模膛阶段3打靠阶段
模膛尺寸和形状的影响：金属变形时在模膛内遇到的阻力与下列因素有关：1变形金属与模壁间摩擦系数2模壁斜度：斜度↑→挤压力↑（目的：为了锻件从锻模取出）3圆角半径R：R↓不易充满4模膛的宽度和深度→越窄越深，不易充满5模具温度：T↓→不易充满
圆饼类锻件特点：形状尺寸：长、高方向相差不大；金属流动：轴线方向//打击方向；制坯特点：镦粗
长轴类锻件特点：形状尺寸：长、高方向相差大；金属流动：轴线方向⊥打击方向；制坯特点：需拔长、滚挤等有效制坯工具
分模位置选择：基本原则：保证锻件形状与零件形状相同及锻件易从锻件模型槽中取出，此外争取获得镦粗充填成形的良好效果，为此锻件分模位置选择在具有最大的水平投影尺寸上。
锻造工艺学复习知识点
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、工具与毛坯部分接触，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，模锻件成本较低；(3)与自由锻相比，操作简单，生产率高；(4) 设备投资大，锻模成本高，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、下端常保留铸态组织②侧表面易产生纵向或呈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.扭转是将坯料的一部分相对于另一部分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阶段是由开始模压到金属与模具侧壁接触为止；第Ⅰ阶段结束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 工 艺学
几种常用材料的锻造温度范围
钢材 低碳钢 中碳钢 合金结构钢 铝合金 铜合金 始锻温度（℃） 1200~1250 1150~1200 1100~1180 450~500 800~900 终锻温度（℃） 800 800 850 350~380 650~700
2.锻造成形 2.锻造成形
ห้องสมุดไป่ตู้
坯料加热好后，即可锻造成形。 坯料加热好后，即可锻造成形。 锻造成形方式一般为自由锻和模锻， 锻造成形方式一般为自由锻和模锻， 具体可根据锻件的尺寸、形状、 具体可根据锻件的尺寸、形状、生 产批量等进行选择。 产批量等进行选择。
锻造工艺介绍
锻压
锻压是在外力作用下使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定 形状、尺寸和性能的毛坯或零件的加工方法，锻压是锻造和冲压的 总称。 锻压的主要生产方式：
锻压
锻压的生产特点：
1.能改善金属组织 2.能节约金属 3.能加工各种形状和重量的产品
锻 造工艺
一、锻造的概念
锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形,以 获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。 锻造是机械制造中常用的成型方法。通过锻造能消除金属的铸态 疏松、焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械 中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的 板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
锻 造工艺
四、锻造的发展
新石器时代 1842年
20世纪初期
19世纪末
锻 造工艺
五、金属锻造的工艺流程
1.坯料的加热 1.坯料的加热
加热的目的是为了提高坯料的塑性和降低它的变形抗力， 加热的目的是为了提高坯料的塑性和降低它的变形抗力，同时也 是改善金属可锻性的有效措施，并且对生产率、 是改善金属可锻性的有效措施，并且对生产率、产品质量和金属有 效利用率等都有很大的影响。 效利用率等都有很大的影响。
锻造工艺知识大全
锻造工艺知识大全1. 什么是锻造利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。
1.1．锻造按成形方法可分为：1.1.1开式锻造（即自由锻）利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁（砧块）间产生变形以获得所需的部件，主要有手工锻造和机械锻造两种。
自由锻是将加热好的金属坯料放在锻造设备的上,下砥铁之间,施加冲击力或压力,直接使坯料产生塑性变形,从而获得所需锻件的一种加工方法. 自由锻由于锻件形状简单,操作灵活,适用于单件,小批量及重型锻件的生产。
自由锻分手工自由锻和机器自由锻，手工自由锻生产效率低,劳动强度大,仅用于修配或简单,小型,小批锻件的生产,在现代工业生产中,机器自由锻已成为锻造生产的主要方法,在重型机械制造中,它具有特别重要的作用.1.1.2闭模式锻造金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件，可分为模锻(即模锻全称为模型锻造，将加热后的坯料放置在固定于模锻设备上的锻模内锻造成形的。
模锻的锻模结构有单模堂锻模和多模膛锻模)、冷镦（即常温下进行冲压使被冲压件按照锻模膛的形状冲压出来）、旋转锻（即成型金属件在旋转的状态下被锻打挤压成型而成）、挤压（通过对成型件以用力的挤压的方式来获得所需要的形状方式）。
1.2．按变形温度锻造又可分为：1.2.1热锻（在加工温度高于坯料金属的再结晶温度的条件下进行锻造）1.2.2温锻（在加工温度低于再结晶温度的条件下进行锻造）1.2.3冷锻（在加工温度于常温下进行锻造）锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、钛、铜等及其合金。
材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属等。
金属在变形前的横断面积与变形后的模断面积之比称为锻造比。
正确地选择锻造比对提高产品质量、降低成本有很大关系。
2. 锻造加工方式的优点2.1 改善金属的组织、提高力学性能金属材料经压力加工后，其组织、性能都得到改善和提高，塑性加工能消除金属铸锭内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷，并由于金属的塑性变形和再结晶，可使粗大晶粒细化，得到致密的金属组织，从而提高金属的力学性能。
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
《锻造工艺学》辅导教案
《锻造工艺学》辅导教案
关小军
材料科学与工程学院材料加工工程系
第一次讲课
一、讲授内容
第一章绪论
一、锻造工艺学及其性质
二、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用
三、我国锻造生产的历史，现状及发展趋势
四、锻造生产方法的分类及工艺流程
五、课程的任务。
第二章锻造用原材料及下料方法
8、怎样确定碳钢的始锻和终锻温度？它们受到哪些因素的影响？
9、为什么要制定合理的加热规范？加热规范包括哪些内容？其核心问题是什么？
10、两种不同概念的加热速度实质上反映了什么因素的影响？
11、选择加热速度的原则是什么？提高加热速度的措施有哪些？
12、均热保温的目的是什么？
13、冷锭和热锭的加热规范各有什么特点？为什么？、
五、要求重点掌握的知识点
1、挤压的应力应变分析
2、挤压筒内金属的变形流动特点、规律及其影响因素。
3、 “死区”产生原因、应力应变分析及其对成形质量的不良影响。
4、常见挤压缺陷的形成原因及其预防措施。
5、径向挤压的用途、变形分析及其张模力计算。
6、顶镦用途及其模具设计原则。
六、所需学时
2学时
第十次讲课
1、金属塑性变形所遵循的基本规律和影响因素。
2、镦粗、拔长工序的金属受力分析。
2、镦粗、拔长工序的金属变形和流动特点。
3、镦粗、拔长时常见金属缺陷、产生机理及其预防措施。
六、所需学时
3学时
第五次讲课
一、讲授内容
第四章自由锻主要工序分析
第四节冲孔
一、冲孔的受力变形分析
二、冲孔的质量分析
第五节扩孔
一、冲子
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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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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锻造工艺学1
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。
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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锻造工艺学1
➢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。
锻造工艺学1
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。
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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锻造工艺学1
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。
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锻造工艺学1
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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锻造工艺学1
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：
《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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钢锭锻造过程中纤维组织形成的示意
锻造工艺学1
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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锻造工艺学1
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）
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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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锻造工艺学1
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。
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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。
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2020/12/17
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第一章 绪 论
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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。
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。
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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。
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
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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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。
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。
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。
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。
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。