第十一章 锻 压

械
零件工作时最大正应力与流线方向平行，最大切
应力与流线方向垂直 热加工流线沿着零件轮廓分布不被切除
制
造
基
础
(二) 锻造比
锻造比(Y)来表示变形程度。 拔长时的锻造比：Y拔=S0／S 镦粗时的锻造比：Y镦=H0／H
碳素结构钢: Y= 2～3 合金结构钢: Y= 3～4 高速钢: Y= 5～12 不锈钢: Y = 4～6
械
金属变形过程： 制
弹性变形
塑性变形
造
断裂
基
础
第十一章 锻 压
（一）单晶体的变形机理
机
主要方式为滑移和孪生
滑移变形容易进行，是主要的变形方式
械
孪生变形比较困难，是次要的变形方式。
制
造
基
础
第十一章 锻 压
（二）多晶体塑性变形
机
由晶内变形和晶间变形所组成
晶内变形——晶粒内部的变形
械
利于滑移的先滑移，到晶界为止
设备 (1) 空气锤 (2) 水压机
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
二、自由锻造的基本工序
第十一章 锻 压
机
自由锻造工序分三类
械
制
辅助工序: 压钳口、倒棱、压肩
造
基本工序：镦粗、拔长、冲孔
修整工序：校正、平整、滚圆
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
四、塑性成形性能（可锻性）
第十一章 锻 压
机
衡量因素——塑性指标和变形抗力；
械
塑性越高，变形抗力越低，可锻性越好。
制
造
基
础
第十一章 锻 压
影响金属塑性成形性能的因素：
机
化学成分
内在因素 金属组织
械
变形温度
制
加工条件 变形速度
造
力 形形一单 常 钢温性三拉增钢含合一另抗抗般相温中度提个应大： 碳 金方一力力生下存固越 高方 力量 元面 方增 产↓溶 ， 在→高。向数素越， 面大 条体 网均可，中目含大变 ，件↑的 状匀锻→塑的多量，形 变下塑 二细可 性应性，压塑越速形采性次晶锻↑力指则应性高度速用成渗的性状标金力成，度↑较塑形碳↓→态增属数形塑↑小性性体硬→加目的性性变成优时化热，越塑越成形形于塑速效变多性差形速性多性度应形，就性度优相成↑↑抗→塑差能→。于组形塑力性，塑越粗织 性性降越变性差晶， 下指低好形指.组降标，，抗标织。↓可变力↑→，→锻形降变变抗低基 础
冷却速度应越慢。
造
低、中碳钢和低合金结构钢的小型锻件—空冷
高碳高合金钢 (Crl2等) —炉冷
基
合金钢 (40Cr、35SiMn) —坑冷
础
四、检验
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
第十一章 锻 压
机
五、热处理
械
1、结构钢锻件采用退火或正火处理；
2、工具钢锻件采用正火加球化退火处理；
制
3、对于不再进行最终热处理的中碳钢或合金结构钢 锻件可进行调质处理。
基
础
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
二、自由锻造的基本工序
第十一章 锻 压
机
自由锻造工序分三类
械
制
辅助工序: 压钳口、倒棱、压肩
造
基本工序：镦粗、拔长、冲孔
修整工序：校正、平整、滚圆
基
础
第十一章 锻 压
机
械
制
✓镦粗： 坯料的高径比小于2.5； 主要用于圆盘类工件
造 ✓拨长： 坯料长度大于直径或边长；基 主要用于轴类、杆类锻件
造
基
础
第十一章 锻 压
§11.1 概 述 §11.2 金属的塑性变形 §11.3 锻造工艺过程 §11.4 自由锻造 §11.5 模 锻 §11.6 板料冲压 §11.7 其它锻压方法简介 本章小结 习题
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
§11.4 自由锻造
第十一章 锻 压
机
械
自由锻是在自由锻设备上利
械
加热
制
锻造成形
造
冷却
基
检验
础
热处理
第十一章 锻 压
一、加热 机
(一) 锻造温度范围的确定 锻造温度范围是指锻件由开始锻造温度 (称始锻 械
温度) 到停止锻造温度 (称终锻温度) 的间隔。 制
造
基
础
(1) 始锻温度的确定: 在不出现加热缺陷的前提下，
尽量提高始锻温度，使金属 具有良好可锻性。
一般控制在固相线以下150
用简单的通用性工具（如砧 制
子、型砧、胎模等）使坯料
变形而获得所需的几何形状 造 及内部质量的锻件的加工方 基
法
础
பைடு நூலகம்
一、自由锻造的特点及设备 特点:
(1) 改善组织结构，提高力学 性能。
(2) 成本低，经济性合理。 (3) 工艺灵活，适用性强。 (4) 锻件尺寸精度低。
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
第十一章 锻 压
§11.1 概 述 §11.2 金属的塑性变形 §11.3 锻造工艺过程 §11.4 自由锻造 §11.5 模 锻 §11.6 板料冲压 §11.7 其它锻压方法简介 本章小结 习题
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
第十一章 锻 压
§11.3 锻造工艺过程
机
锻造的工艺过程包括：
第十一章 锻 压
锻压加工的主要特点为：
优点：
机
能消除金属内部缺陷，改善金属组织，提高力学性 能。
械
具有较高的生产效率。
可以节省金属材料和切削加工工时，提高材料利用
制
率济效益。
锻压加工的适应性很强。
造
缺点：
不能加工脆性材料；
基
难以加工形状特别复杂（特别是内腔）、体积特别
大的制品；
础
设备、模具投资费用大。
础
三、热加工流线和锻造比
(一) 热加工流线 (锻造流 线)
锻造时， 脆性杂质被打碎，顺 着金属主要伸长方向 呈碎粒状或链状分布 塑性杂质随着金属变 形沿主要伸长方向呈 带状分布
→金属组织具有一定的
方向性，称为锻造流 线
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
第十一章 锻 压
机
合理的热加工流线方向的分布是：
机
冷变形不发生再结晶，只有冷变形强化
→ 金属得到强化，毛坯和零件尺寸精度、表面质量 械
都很好。
变形程度不宜过大，以免金属产生破裂。
制
热变形—在再结晶温度以上进行塑性变形 热变形时既产生形变强化，又有再结晶，形变强化
造
现象会随时被再结晶消除
基
→ 获得的毛坯和零件的力学性能 (特别是塑性和冲
击韧度) 很好。
第十一章 锻 压
§11.1 概 述 §11.2 金属的塑性变形 §11.3 锻造工艺过程 §11.4 自由锻造 §11.5 模 锻 §11.6 板料冲压 §11.7 其它锻压方法简介 本章小结 习题
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
第十一章 锻 压
§11.2 金属的塑性变形
机
一、塑性变形的实质
1．回复
加热温度较低→原子只做短距离扩 散→晶格扭曲↓ →残余应力↓组织性
能无变化
2．再结晶
加热温度↑→金属原子获得更多能量 →原子扩散能力↑→以碎晶或杂质 为核心，形核→细小、均匀的等轴 晶粒→强硬度↓ 塑韧性↑
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
第十一章 锻 压
冷变形—再结晶温度以下进行的塑性变形
制
造
轴及杆类锻件
基
础
可采用拔长、压肩、整修
第十一章 锻 压
机
筒及环类锻件
械
可采用镦粗、冲孔、拔长、整修 制
造
弯曲类锻件
基
可采用拔长、弯曲
础
第十一章 锻 压
`
机
曲拐轴类锻件
械
制
可采用拔长、分段、错移、整修
造
基
其他复杂锻件
础
可采用拔长、分段、镦粗、冲孔、整修
第十一章 锻 压
4．选用锻造设备及吨位
机
35，40，45
60，65，
合金钢
T8,T10 合金结构钢
低合金工具钢
高速钢
有色金属
H68
硬铝
始锻温度/℃ 1200～1250
1200 1100
1150 ～1200 1100 ～1150 1100 ～1150
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
第十一章 锻 压
(二)金属在加热时易产生的缺陷
机
1．氧化、脱碳
氧化：钢加热到一定温度后，表层的铁和炉气中 械
的氧化性气体发生化学反应，使钢料表层形成氧
化皮
制
钢在加热过程中因生成氧化皮而造成的损失，称 造 为烧损 脱碳：钢加热到高温时，表层中的碳被炉气中的 基
O2、CO2等氧化或与氢产生化学作用，生成CO或 础 甲烷而被烧掉，使表层碳量降低
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
锻压方法： 锻造 板料冲压 轧制 挤压 拉拨
第十一章 锻 压
机 械 制 造
在部工利成利获产使加的方用形用得品金压塑法冲而轧所强的属设性裁获制需大加坯备 变 力 得 力 产 的 工 料及形或所品压方从(摩工，静需的力法拉擦以压产加，模(力模获力品工使孔))得 ， 的 方 金 拉具 ，一使加法属出的使定金工坯，作金几属方料并用属何板法从获下在尺料挤得，回寸在压所使转、冲模需坯轧形模的产料辊状之模品、的和间孔的铸间质 受 内 加锭 隙量压挤工产中的产出方生受锻生并法局压件分获部变的离得或形加或所全而需基 础
础
冲孔： 孔径小于450mm的用实心冲子 孔径大于450mm的用空心冲子 孔径小于30mm的不冲出
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
二、自由锻造的基本工序
第十一章 锻 压
机
自由锻造工序分三类
械
制
辅助工序: 压钳口、倒棱、压肩
造
基本工序：镦粗、拔长、冲孔
修整工序：校正、平整、滚圆
基
础
第十一章 锻 压
～250℃。
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
(2) 终锻温度的确定: 终锻温度过高，停止锻造后金属的晶粒
还会继续长大，锻件的力学性能也随 之下降； 终锻温度过低，金属再结晶进行得不充 分，加工硬化现象严重，内应力增大， 甚至导致锻件产生裂纹。
亚共析钢—A3线以下两相区 (A + F )
过共析钢—A1线以上50～70℃（以 便打碎网状二次渗碳体）
制
→晶粒越细，晶界就越多，变形抗
力就越大，金属的强度就越高
造
晶间变形——晶粒间的相对位移
基
包括晶粒间的相对滑动和转动
础
二、金属的冷变形强化、回 复和再结晶
(一)加工硬化
金属在冷变形加工时，随着变 形量的增加，金属材料的强 度、硬度提高，但塑性、韧 性下降
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
(二) 回复与再结晶
界氧化或局部熔化
基
过烧的钢无法补救，只有报废。
础
第十一章 锻 压
机 二、锻造成形 根据所用的设备、工模具及成形方式的不同分为 械
制
自由锻
造
模锻
基
胎模锻 础
第十一章 锻 压
机
三、冷却
械
锻件冷却的方式为： 空冷、炉冷、坑冷。
主要根据材料的化学成分、锻件形状特点和截面 制
尺寸等因素确定，锻件的形状越复杂、尺寸越大，
用双点划线表示，在尺寸线上面标出锻件基本 尺寸与公差，零件尺寸加上括号标在尺寸线下
基
面。
础
第十一章 锻 压
2．坯料质量和尺寸计算
机
坯料质量和尺寸可按教材所列公式或相关手册中 械 的公式进行计算
制
m坯=m锻+m损
造
=m锻+m烧+m芯+m切
基
础
3．确定锻造工序
第十一章 锻 压
机
械
盘类锻件
可采用镦粗、冲孔、压肩、整修
选用锻造设备及吨位的依据是锻件的尺寸和质量，
械
同时还要考虑现有的设备条件.
中小型锻件所采用的主要是空气锤，空气锤的吨
制
位选择见下表或查锻造手册。
造
锤的吨位/kg 150 250 400 锻件质量/kg 6 10 26
560 基
40
础
第十一章 锻 压
5．确定锻造温度范围
机
合金种类
碳素钢
15，25，30
第十一章 锻 压
机
械
教学要求： ➢了解金属锻压的特点、分类及应用；
制
➢理解金属塑性变形的基本原理；
造
➢初步掌握自由锻造、模锻、板料冲压
的特点、基本工序及应用；
基
➢了解其它先进锻压方法的原理特点及
其应用。
础
第十一章 锻 压
§11.1 概 述 §11.2 金属的塑性变形 §11.3 锻造工艺过程 §11.4 自由锻造 §11.5 模 锻 §11.6 板料冲压 §11.7 其它锻压方法简介 本章小结 习题
第十一章 锻 压
2．过热、过烧
机
过热—金属加热温度高速过钢的高过，热组加织 热时间高过速钢长过而烧组引织 起
晶粒粗大的现象。 高速钢的正常淬火组织
碳化物沿晶界呈网状分布 出现呈鱼骨状的莱氏体
械
消除方法：退火处理、反复锻打来改善晶粒度。 制
过烧—当钢加热到接近熔点温度并停留过长时， 炉内氧化性气体将渗入粗大的奥氏体晶界，使晶 造
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
第十一章 锻 压
§11.1 概 述 §11.2 金属的塑性变形 §11.3 锻造工艺过程 §11.4 自由锻造 §11.5 模 锻 §11.6 板料冲压 §11.7 其它锻压方法简介 本章小结 习题
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
§11.1 概 述
锻压—在外力作用下，使金 属材料产生预期的塑性变 形，以获得所需形状、尺 寸和力学性能的毛坯或零 件的加工方法
机 械 制 造 基 础
三、自由锻造工艺规程
1．绘制锻件图 2．坯料质量和尺寸计算 3．确定锻造工序 4．选用锻造设备及吨位 5．确定锻造温度范围 6．填写工艺卡片
第十一章 锻 压
机 械 制 造 基 础
第十一章 锻 压
1．绘制锻件图
机
(1) 余量
械
(2) 余块
(3) 锻件公差
制
锻件外部形状用粗实线表示，零件的轮廓形状 造