材料成形基础第三章第二节锻造技术

第二节 锻造技术
一、金属塑性变形的流动规律
固态金属的塑变是靠质点流动实现的。
流动时质点流向阻力最小的方向，流动中金属的体积不产生变化。
1．最小阻力定律
金属塑性变形时，内部质点流动到最近周边时变形功最小，最易于发生。
坯料两端面分别受到上下铁砧的摩擦阻力，形成难变形锥区；中间部位受到的摩擦阻力较小---坯料各部位的塑变不均。
自由锻的锻件图包括锻件的各部尺寸、机械加工余量、简化锻件的敷料、锻件的公差等内容。
敷料又称余块，是为了简化锻件的形状而添加的金属
部分。
（2）确定锻造工序
锻件形状不同，锻造工序也不相同。
盘类件一般需要以镦粗为主的锻造工序，轴类件需要以拔长为主的锻造工序。
（3）坯料尺寸的计算
根据锻件塑性变形前后的体积不变定律，按照锻件图中锻件的形状和尺寸，可以确定坯料质量的大小。
多数中小模锻件的公差在0.3～3mm范围。
模锻件较大时，取大值。
（3）模锻斜度和模锻圆角
为了易于出模，锻件垂直于分模面的侧面应有一定的斜度---模锻斜度。
为了利于金属在模膛内流动，减少锻模的磨损，须把锻件转角处均设计为圆角。
（4）模锻件图的绘制
在零件图的基础上绘制。包括锻件分模面的选取、机械加工余量、敷料、模锻斜度和圆角、锻件公差、冲孔连皮等。
模锻的生产效率、允许锻件的复杂程度、尺寸精度、表面质量均高于自由锻。
1．模锻方法
模型锻造分为锤上模锻、压力机上模锻等。锤上模锻打击速度快，应用较多。压力机上模锻时，变形缓慢，适于塑性较差的锻件。
模膛按功能不同，分为制坯和模锻模膛：
制坯模膛 为了使金属易于充满模膛，对形状复杂的锻件，预先将坯料在制坯模膛内制坯，使坯料逐步接近锻件的形状。
用于非回转体锻件的成形或制坯。
2.筒模
用于锻造齿轮、法兰盘等回转体。
组合筒模
用于形状复杂的回转体锻件，需要组合筒模，以保证锻件从锻模内取出。
3.合模
由上模、下模组成，依靠导锁使上、下模定位，用于形状较复杂的非回转体锻件，如连杆、叉形锻件等。
2．体积不变定律
一般情况下，塑变前后的体积不变：
V前=V后
可由锻件尺寸计算出所需原始材料尺寸。
二、自由锻
金属锻造时的变形在上、下两铁砧之间自由流动的变形称为自由锻。
自由锻的锻件表面粗糙，尺寸精度差，生产效率低，适于单件或小批量生产。
自由锻的工序：
基本工序、辅助工序、精整工序。
基本工序：变形的主要工序，包括镦粗、拔长、冲孔、切割、扭转、错移等。
四、胎膜锻
利用自由锻设备预先制坯，然后在自由锻设备上使用简单模具成形的方法称为胎膜锻。其模具称为胎膜，胎模一般不固定在锻锤上，根据使用需要随时放置。
生产效率、锻件精度、允许的锻件复杂程度介于自由锻和模锻之间，灵活性强，不需昂贵的模锻设备，模具简单。许多批量不大的中小型锻件，广泛采用胎模锻造。
1.扣模
计算锻件质量时还要考虑夹持钳口部分的质量大小，有关钳口参数需查阅相关手册。根据已计算出的锻件质量大小，可以确定出原始坯料的尺寸。
由原始坯料的尺寸和锻件尺寸，可以计算出锻件的锻造比。经过轧制的碳钢锻件，一般将锻造比控制在1.3～1.5。
三、模型锻造
迫使坯料在一定形状的锻模模膛内产生塑性流动成形的方法称为模锻。
辅助工序：为方便基本工序的操作所设置的工序，包括压钳口、倒棱、压肩等。
精整工序：包括整形、精压等。
1.自由锻的基本工序
镦粗、拔长、冲孔
2.自由锻工艺规程的制定
自由锻工艺规程的制定主要包括：
绘制锻件图、确定锻造工序、计算坯料尺寸等，同时也要考虑锻造的锻造比、加热制
（1）分模面的选取
上下模分开面。应选在锻件的最大水平截面上。模膛不要太深；模膛位于中心；敷料最少；分模面尽量为平面。
（2）模锻件加工余量和公差的确定
机加工构件的表面，必须留机械加工余量。
多数中小模锻件的机加工余量为1～4mm，锻件尺寸愈大，余量取值愈大。
模锻时模膛因磨损、测量误差等引起的锻件尺寸误差，需要确定锻件的公差，以便将锻件尺寸的误差控制在一定范围内。
制坯过程时根据坯件形状的需要，分别有拔长、滚挤、镦粗、弯曲等模膛。
模锻模膛 包括预锻模膛和终锻模膛。
预锻模膛：为了减少终锻模膛的磨损，保证锻坯的最后成形，使锻坯的形状和尺寸接近锻件的形状和尺寸。
终锻模膛：与锻件的形状和尺寸基本一致，设有飞边槽。
2．模锻工艺规程的制定
模锻工艺规程：分模面、锻件敷料、机械加工余量、锻件公差，绘制模锻锻件图。