锻造工艺过程ppt课件
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锻造工艺学PPT课件
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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• 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。
• 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。
• 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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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
•
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) 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。
•
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我国自行研制的万吨级水压机
• 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。
锻造工艺过程PPT课件
Ⅵ 弯曲件
拔长，分段，错移，打 圆，扭转
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镦粗，冲孔，在心轴上 扩孔，定径
镦粗，冲孔，在心轴上 拔长，打圆
拔长，弯曲
四、自由锻造锻件的结构工艺性
自由锻造锻件结构设计的原则是：除满足使用性能要求外，还要考虑 自由锻造的设备、工具及工艺特点，尽量使锻件外形简单，易于锻造
自由锻造锻件结构工艺性见下表。
本
需锻件的工艺 过程。如镦粗、
工 拔长、冲孔、
序 弯曲、扭转、
错移等
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基本工序是
改变坯料形
状、尺寸以
基
获得所需锻 件的：工艺
过程。如镦
本 粗、拔长、
冲孔、弯曲、
工 扭转、错移 等
序
修整工序是用
修 来修整锻件表
面缺陷，使其
整 符合图样要求。
工 如校正、平整、 序 滚圆等
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第四节 自由锻造
一、自由锻造的特点及设备(视频)
(1) 改善组织结构，提高力学性能。通过锻打，金属内部粗晶 结构被打碎；气孔、缩孔、裂纹等缺陷被压合，提高了致密性，金 属的纤维流线在锻件截面上合理分布，提高了金属的力学性能。
(2) 成本低，经济性合理。锻压设备、工具通用性好， 生产准备周期短，便于更换产品。
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2．过热、过烧
过热是指金属加热温度过高，加热时间过 长而引起晶粒粗大的现象。过热使钢坯的可锻 性和力学性能下降，必须通过退火处理来细化 晶粒以消除过热组织，不能进行退火处理的钢 坯可通过反复锻打来改善晶粒度。
二、锻造成形
金属加热后，就可锻造成形，根据锻造时 所用的设备、工模具及成形方式的不同，可将 锻造成形分为自由锻成形、模锻成形和胎模锻 成形等。
拔长，分段，错移，打 圆，扭转
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镦粗，冲孔，在心轴上 扩孔，定径
镦粗，冲孔，在心轴上 拔长，打圆
拔长，弯曲
四、自由锻造锻件的结构工艺性
自由锻造锻件结构设计的原则是：除满足使用性能要求外，还要考虑 自由锻造的设备、工具及工艺特点，尽量使锻件外形简单，易于锻造
自由锻造锻件结构工艺性见下表。
本
需锻件的工艺 过程。如镦粗、
工 拔长、冲孔、
序 弯曲、扭转、
错移等
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基本工序是
改变坯料形
状、尺寸以
基
获得所需锻 件的：工艺
过程。如镦
本 粗、拔长、
冲孔、弯曲、
工 扭转、错移 等
序
修整工序是用
修 来修整锻件表
面缺陷，使其
整 符合图样要求。
工 如校正、平整、 序 滚圆等
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第四节 自由锻造
一、自由锻造的特点及设备(视频)
(1) 改善组织结构，提高力学性能。通过锻打，金属内部粗晶 结构被打碎；气孔、缩孔、裂纹等缺陷被压合，提高了致密性，金 属的纤维流线在锻件截面上合理分布，提高了金属的力学性能。
(2) 成本低，经济性合理。锻压设备、工具通用性好， 生产准备周期短，便于更换产品。
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2．过热、过烧
过热是指金属加热温度过高，加热时间过 长而引起晶粒粗大的现象。过热使钢坯的可锻 性和力学性能下降，必须通过退火处理来细化 晶粒以消除过热组织，不能进行退火处理的钢 坯可通过反复锻打来改善晶粒度。
二、锻造成形
金属加热后，就可锻造成形，根据锻造时 所用的设备、工模具及成形方式的不同，可将 锻造成形分为自由锻成形、模锻成形和胎模锻 成形等。
锻造知识ppt课件
15
§10.2 常用的锻造方法
2. 自由锻设备
设备
空气锤 蒸气-空气锤
水压机
吨位（T） 0.05~1 0.5~5
500~15000
锻件质量
100 kg 1500 kg 1~300T
作用力 冲击力 冲击力 静压力
动力 电动机 蒸气或压缩空气 高压水
变形大、锻透深度 大、内部质量好，没 有振动，噪音小。
20MPa (200个大气压)
0.4~0).9MPa (4~9个大气压）
16
§10.2 常用的锻造方法
空气锤
17
§10.2 常用的锻造方法
双柱拱 式蒸汽
锤
水压机
蒸汽或压 缩空气
18
§10.2 常用的锻造方法
水压机
19
§10.2 常用的锻造方法 3. 自由锻的工序
基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转; 辅助工序：倒棱、压肩等； 精整工序：修整鼓形、平整端面、校直弯曲。
滑移、孪生是最基本的金属中塑性变形方式； 位错在晶界堆积，晶界使金属塑性变形抗力提高； 冷变形后，晶粒沿变形方向被拉长，产生变形织构,
并形成残余内应力。
6
§10.1 压力加工理论基础
冷变形和热变形
冷变形 —— 在＜Tm的温度下进行的塑性变形。 热变形 ——在＞Tm的温度下进行的塑性变形。
冷变形
加工硬化 塑性材料
冲压、冷弯、冷挤、冷轧
热变形
加工硬化+再结晶 变形量大，易氧化
锻造、热挤、轧制
7
§10.1 压力加工理论基础
10.1.2 纤维组织和锻造比
y >1
锻造比 ——变形程度的大小
y 金属材料
§10.2 常用的锻造方法
2. 自由锻设备
设备
空气锤 蒸气-空气锤
水压机
吨位（T） 0.05~1 0.5~5
500~15000
锻件质量
100 kg 1500 kg 1~300T
作用力 冲击力 冲击力 静压力
动力 电动机 蒸气或压缩空气 高压水
变形大、锻透深度 大、内部质量好，没 有振动，噪音小。
20MPa (200个大气压)
0.4~0).9MPa (4~9个大气压）
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§10.2 常用的锻造方法
空气锤
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§10.2 常用的锻造方法
双柱拱 式蒸汽
锤
水压机
蒸汽或压 缩空气
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§10.2 常用的锻造方法
水压机
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§10.2 常用的锻造方法 3. 自由锻的工序
基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转; 辅助工序：倒棱、压肩等； 精整工序：修整鼓形、平整端面、校直弯曲。
滑移、孪生是最基本的金属中塑性变形方式； 位错在晶界堆积，晶界使金属塑性变形抗力提高； 冷变形后，晶粒沿变形方向被拉长，产生变形织构,
并形成残余内应力。
6
§10.1 压力加工理论基础
冷变形和热变形
冷变形 —— 在＜Tm的温度下进行的塑性变形。 热变形 ——在＞Tm的温度下进行的塑性变形。
冷变形
加工硬化 塑性材料
冲压、冷弯、冷挤、冷轧
热变形
加工硬化+再结晶 变形量大，易氧化
锻造、热挤、轧制
7
§10.1 压力加工理论基础
10.1.2 纤维组织和锻造比
y >1
锻造比 ——变形程度的大小
y 金属材料
锻造工艺过程及模具设计PPT课件
73
第3章 自由锻主要工序分析
3.1 自由锻工艺过程 ①什么是自由锻? ②自由锻分类? ③自由锻主要工序有哪些? ④自由锻工艺过程的特征?
三个方面:通用性;设备功率小;效率低 ⑤自由锻工序分类? （3个工序）见表3-1
74
75
76
77
78
自由锻件分类
79
80
81
82
83
84
第3章 自由锻主要工序分析
不完全退火(也称球化退火)：适用于过共析钢，如T8、T12、Gcrl5等。将钢 锻件加热到Ac，以上10～20℃，经过较长时间的保温，然后随炉缓冷至4００～ 500 ℃取出空冷，以获得珠光体组织。
72
等温退火：一般是用于亚共析钢、共析钢和过共析钢。将钢锻件加热到Ac３ (亚共析钢)或Ac１(过共析钢)以上20～30 ℃ ，保温一段时间后，快速冷却到 Ac．以下某一温度作较长时间的等温保温，使奥氏体较好地转变成珠光体，然 后炉冷或空冷。等温逞火可获得比完全退火更为均匀的组织，还可比完全退火缩 短退火时问，提高生产率。
117
3.2 自由锻基本工序分析 镦粗 ①镦粗的定义? ②镦粗的目的?
85
③平砧镦粗与镦粗比? ④平砧镦粗的变形分析?
86
87
减小镦粗鼓形的措施
88
89
垫环镦粗
90
局部镦粗
91
二、拔长 1.拔长定义与目的？ 2.拔长类型？ ①平砧拔长
92
93
3.拔长变形过程分析 ①拔长时的锻造比？ ②拔长时的变形特点？ ③拔长缺陷与防止措施？
预防白点退火：用于防止白点的专用热处理工艺。 2)正火将钢锻件加热到Ac3(亚共析钢)或Acm。(过共析钢)以上30～50℃，有些高 合金锻件加热到Ac3或Accm以上100～150℃，保温一段时间后空冷。对于亚共析 钢、共析钢和过共析钢，除了细化晶粒、消除内应力外，如还要求增加强度和韧 性，或要消除网状碳化物，便应采用正火。 (3)调质将钢锻件先淬火，然后进行高温回火的热处理工艺叫调质，常用于中碳 钢和合金结构钢，以获得蘸好的力学性能。
第3章 自由锻主要工序分析
3.1 自由锻工艺过程 ①什么是自由锻? ②自由锻分类? ③自由锻主要工序有哪些? ④自由锻工艺过程的特征?
三个方面:通用性;设备功率小;效率低 ⑤自由锻工序分类? （3个工序）见表3-1
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自由锻件分类
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第3章 自由锻主要工序分析
不完全退火(也称球化退火)：适用于过共析钢，如T8、T12、Gcrl5等。将钢 锻件加热到Ac，以上10～20℃，经过较长时间的保温，然后随炉缓冷至4００～ 500 ℃取出空冷，以获得珠光体组织。
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等温退火：一般是用于亚共析钢、共析钢和过共析钢。将钢锻件加热到Ac３ (亚共析钢)或Ac１(过共析钢)以上20～30 ℃ ，保温一段时间后，快速冷却到 Ac．以下某一温度作较长时间的等温保温，使奥氏体较好地转变成珠光体，然 后炉冷或空冷。等温逞火可获得比完全退火更为均匀的组织，还可比完全退火缩 短退火时问，提高生产率。
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3.2 自由锻基本工序分析 镦粗 ①镦粗的定义? ②镦粗的目的?
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③平砧镦粗与镦粗比? ④平砧镦粗的变形分析?
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减小镦粗鼓形的措施
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垫环镦粗
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局部镦粗
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二、拔长 1.拔长定义与目的？ 2.拔长类型？ ①平砧拔长
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3.拔长变形过程分析 ①拔长时的锻造比？ ②拔长时的变形特点？ ③拔长缺陷与防止措施？
预防白点退火：用于防止白点的专用热处理工艺。 2)正火将钢锻件加热到Ac3(亚共析钢)或Acm。(过共析钢)以上30～50℃，有些高 合金锻件加热到Ac3或Accm以上100～150℃，保温一段时间后空冷。对于亚共析 钢、共析钢和过共析钢，除了细化晶粒、消除内应力外，如还要求增加强度和韧 性，或要消除网状碳化物，便应采用正火。 (3)调质将钢锻件先淬火，然后进行高温回火的热处理工艺叫调质，常用于中碳 钢和合金结构钢，以获得蘸好的力学性能。
锻造工艺学(完整版)课件
确保原材料质量符合要求，减 少缺陷的产生。
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。
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。
机械制造工艺之锻造介绍课件
C
B
材料预处理：对金属材料进 行加热、除锈等预处理
D
材料堆放：将切割好的金属材 料整齐堆放，方便后续操作
加热处理
01
目的：提高金属的塑性，降低变形抗
力
02
方式：火焰加热、感应加热、电阻加
03
温度控制：根据金属种类和锻造工艺
热等
要求进行控制
04
保温时间：根据金属种类和锻造工艺
05
冷却方式：空冷、水冷、油冷等，根
智能化：实现生产过程的 智能化控制和优化
复合化：多种工艺技术的融 合，提高产品质量和性能
谢谢
如汽车零部件、航空
零件、船舶零件等。
04 锻造工艺可以分为热
锻、温锻和冷锻，根 据金属的变形温度和 变形方式来区分。
锻造的分类
自由锻造：利用冲击力或压力使金
0 1 属变形
轧制：利用压力使金属通过模具形
0 3 成特定形状
粉末锻造：利用粉末冶金技术制造
0 5 金属零件
冷锻：在常温下进行锻造，提高金
0 7 属强度和耐磨性
模锻：利用模具使金属变形
02
挤压：利用压力使金属通过模具形
0 4 成特定形状
热锻：在高温下进行锻造，提高金
0 6 属塑性和变形能力
精密锻造：利用精密模具和设备进
0 8 行锻造，提高零件精度和表面质量
锻造的应用
汽车工业：制 船舶工业：制 武器装备：制
造汽车零部件， 造船舶零部件， 造武器装备零
如曲轴、连杆 如螺旋桨、船 部件，如火炮、
成本较高：锻造工艺需要较高的设备和材 01 料成本
生产效率较低：锻造工艺的生产效率相对 02 较低，不适合大批量生产
锻造工艺过程及模具设计 ppt课件
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2.铸造
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3.压铸
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4.注塑
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压铸和注塑的发展100多年的历史。
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从工艺的角度谈区别
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除上述切割方法外，还有等离子切割法、电子束切割法、阳极切割法等。
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2.3 模锻时的润滑 ①锻造时为什么要润滑? ②润滑剂的分类? （传统的润滑剂、新型的
润滑剂）
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第二章 锻前加热
3.1 一般加热方法 金属材料锻前加热的目的：
是为了提高金属的塑性，降低变形抗力，以利于 锻造和获得良好的锻后组织。
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第一章 概述
1.2 锻造生产的发展过程 ① 模锻件的数量增加,自由锻造的数量减少; ② 材料利用率; ③ 模锻的流程; （备料………校正） ④ 20世纪锻造的基本发展情况?
浅谈锻造工艺及铝合金锻造PPT课件
另外，XXX的30-7615-033的下料方式为8mm厚的板材冲压。一般来 说，胚料厚度在12mm以下的下料用板材冲压，并且使用冷锻。
注：在锻造生产中原材料费用一般占生产成本的50～70%，节约
材料是降低生产成本的主要手段。因此，尽可能的由切削下料改
为剪切或精密剪切下料，推广带锯床。
.
Return
10
➢ 算料的基本公式：m=ρ×V m—胚件质量；ρ—材料密度（查表）；V—胚料体积 注：1〉材料过多，造成浪费且加剧模膛磨损和能量消耗；
2〉材料过少，增加工艺调整的难度， 增加废品率。
➢ 下料
1. 定义：原材料多为棒材和型材，锻造前将原材料切断成所 需长度的胚料，称为下料。
2. 下料设备及方式：最常用的是剪断机、压力机上冷切或热 切、以及锯床下料。六哥和力野等供应商采用的都是锯床 下料。
锻造的优缺点 ➢ 优点：锻件内部致密、组织比较均匀、内部没有气孔，可以
做T6热处理和阳极氧化 ➢ 缺点：需要较大的变形力
.
3
锻造工艺概述与分类
锻造的分类
一、按工具和模具安置情况分类
名称 自由锻 胎膜锻 模锻
特点 靠固定的平砧成形 锻模为可移动式
锻模为固定式
.
4
锻造工艺概述与分类
锻造的分类
二、按锻造温度分类
• 冷锻的特点：节材、高效及零件质量高，包括尺寸精度 高、表面粗糙度低，可以减少或免去机加工及研磨工序， 有时可以省去热处理。
.
6
锻造工艺概述与分类
锻造的分类
➢ 温锻简介 • 温锻是在冷锻基础上发展的一种少无切屑塑性成形工艺。温度
通常在室温以上、再结晶温度以下。 黑色金属：200～850℃； 有色金属：室温～350 ℃
锻造工艺过程 PPT
锻造工艺过程
(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。
(二)金属在加热时易产生的缺陷
1．氧化、脱碳 钢加热到一定温度后，表层的铁和炉气中的氧化性
脱碳的钢，使工件表面变软，强度和耐磨性降低 。钢中碳的质量分数越高，加热时越易脱碳。
减少脱碳的方法是：
➢（1）采取快速加热； ➢（2）缩短高温阶段的加热时间，对加热好的坯料尽快 出炉锻造；
➢（3）加热前在坯料表面涂上保护涂层。
2．过热、过烧
过热是指金属加热温度过高，加热时间过 长而引起晶粒粗大的现象。过热使钢坯的可锻 性和力学性能下降，必须通过退火处理来细化 晶粒以消除过热组织，不能进行退火处理的钢 坯可通过反复锻打来改善晶粒度。
气体(02、C02、H20、SO2、)发生化学反应，使钢料表层 形成氧化皮(铁的氧化物FeO、Fe304、Fe203)，这种现象 称为氧化。大锻件表层脱落下来的氧化铁皮厚度可达7～ 8mm，钢在加热过程中因生成氧化皮而造成的损失，称 为烧损。
钢加热到高温时，表层中的碳被炉气中的O2、C02 等氧化或与氢产生化学作用，生成CO或甲烷而被 烧掉。这种因钢在加热时表层碳量降低的现象称 为脱碳。
(2) 成本低，经济性合理。锻压设备、工具通用性好， 生产准备周期短，便于更换产品。
(3) 工艺灵活，适用性强。锻件质量可以从1kg～300t， 是锻造大型锻件的唯一方法。
(4) 锻件尺寸精度低。锻件的形状、尺寸精度取决于技术 工人的水平。
自由锻主要用于单件小批、形状不太复杂、尺 寸精度要求不高的锻件及一些大型锻件的生产。
(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。
(二)金属在加热时易产生的缺陷
1．氧化、脱碳 钢加热到一定温度后，表层的铁和炉气中的氧化性
脱碳的钢，使工件表面变软，强度和耐磨性降低 。钢中碳的质量分数越高，加热时越易脱碳。
减少脱碳的方法是：
➢（1）采取快速加热； ➢（2）缩短高温阶段的加热时间，对加热好的坯料尽快 出炉锻造；
➢（3）加热前在坯料表面涂上保护涂层。
2．过热、过烧
过热是指金属加热温度过高，加热时间过 长而引起晶粒粗大的现象。过热使钢坯的可锻 性和力学性能下降，必须通过退火处理来细化 晶粒以消除过热组织，不能进行退火处理的钢 坯可通过反复锻打来改善晶粒度。
气体(02、C02、H20、SO2、)发生化学反应，使钢料表层 形成氧化皮(铁的氧化物FeO、Fe304、Fe203)，这种现象 称为氧化。大锻件表层脱落下来的氧化铁皮厚度可达7～ 8mm，钢在加热过程中因生成氧化皮而造成的损失，称 为烧损。
钢加热到高温时，表层中的碳被炉气中的O2、C02 等氧化或与氢产生化学作用，生成CO或甲烷而被 烧掉。这种因钢在加热时表层碳量降低的现象称 为脱碳。
(2) 成本低，经济性合理。锻压设备、工具通用性好， 生产准备周期短，便于更换产品。
(3) 工艺灵活，适用性强。锻件质量可以从1kg～300t， 是锻造大型锻件的唯一方法。
(4) 锻件尺寸精度低。锻件的形状、尺寸精度取决于技术 工人的水平。
自由锻主要用于单件小批、形状不太复杂、尺 寸精度要求不高的锻件及一些大型锻件的生产。
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(3) 工艺灵活，适用性强。锻件质量可以从1kg～300t， 是锻造大型锻件的唯一方法。
(4) 锻件尺寸精度低。锻件的形状、尺寸精度取决于技术 工人的水平。
自由锻主要用于单件小批、形状不太复杂、尺 寸精度要求不高的锻件及一些大型锻件的生产。
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机械制造基础
2．自由锻设备
第十一章
自由锻设备分两类：一类是产生冲击力的设备，如空气锤 和蒸汽一空气锤；另一类是产生静压力的设备，如水压机等。
机械制造基础
第十一章
第三节 锻造工艺过程
一、加热
(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 锻温度) 到停止锻造温度 (称终锻温度) 的间隔。
(1) 始锻温度的确定。在不出现过热、过烧等加 热缺陷的前提下，应尽量提高始锻温度，使金属 具有良好可锻性。始锻温度一般控制在固相线以 下150～250℃。
各类自由锻件采用的锻造工序见下表。
类别
I 实心圆截面光 轴及阶梯轴
图
例
锻造用工序 拔长，压肩，打圆
实心方截面光 Ⅱ 杆及阶梯杆
拔长，压肩，整修，冲孔
9
单拐及多 Ⅲ 拐曲轴
Ⅳ 空心光环 及阶梯环
V 空心筒
Ⅵ 弯曲件
拔长，分段，错移，打 圆，扭转
镦粗，冲孔，在心轴上 扩孔，定径
镦粗，冲孔，在心轴上 拔长，打圆
工 拔长、冲孔、
序 弯曲、扭转、
7
错移等
基本工序是
改变坯料形
状、尺寸以
基
获得所需锻 件的：工艺
过程。如镦
本 粗、拔长、
冲孔、弯曲、
工 扭转、错移 等
序
修整工序是用
修 来修整锻件表
面缺陷，使其
整 符合图样要求。
工 如校正、平整、
序 滚圆等
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3．确定锻造工序
根据自由锻工艺特点及锻件的结构特征，确定采用一个或多个工序的 最佳组合。
避免肋板和 凸台等结构
截面有急剧变
化或形状复杂
的零件，可分
段锻造，再用
焊接或机械连
12
接，组成整体
拔长，弯曲
10
四、自由锻造锻件的结构工艺性
自由锻造锻件结构设计的原则是：除满足使用性能要求外，还要考虑 自由锻造的设备、工具及工艺特点，尽量使锻件外形简单，易于锻造
自由锻造锻件结构工艺性见下表。
工艺要求
图 工艺 性差
例 工艺 性好
避免锥面和 斜面
避免圆柱面 与圆柱面相 交
11
避免非规则 截面与非规 则外形
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2．过热、过烧
过热是指金属加热温度过高，加热时间过 长而引起晶粒粗大的现象。过热使钢坯的可锻 性和力学性能下降，必须通过退火处理来细化 晶粒以消除过热组织，不能进行退火处理的钢 坯可通过反复锻打来改善晶粒度。
二、锻造成形
金属加热后，就可锻造成形，根据锻造时 所用的设备、工模具及成形方式的不同，可将 锻造成形分为自由锻成形、模锻成形和胎模锻 成形等。
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第四节 自由锻造
一、自由锻造的特点及设备(视频)
(1) 改善组织结构，提高力学性能。通过锻打，金属内部粗晶 结构被打碎；气孔、缩孔、裂纹等缺陷被压合，提高了致密性，金 属的纤维流线在锻件截面上合理分布，提高了金属的力学性能。
(2) 成本低，经济性合理。锻压设备、工具通用性好， 生产准备周期短，便于更换产品。
2
钢加热到高温时，表层中的碳被炉气中的O2、C02 等氧化或与氢产生化学作用，生成CO或甲烷而被 烧掉。这种因钢在加热时表层碳量降低的现象称 为脱碳。
脱碳的钢，使工件表面变软，强度和耐磨性降低 。钢中碳的质量分数越高，加热时越易脱碳。
减少脱碳的方法是： （1）采取快速加热； （2）缩短高温阶段的加热时间，对加热好的坯料尽快 出炉锻造； （3）加热前在坯料表面涂上保护涂层。
水压机的缺点是设备庞大，结构复杂，价格昂贵。
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二、自由锻造的基本工序 自由锻造工序分三类，即辅助工序、基本工序和精整工序。 自由锻工序简图见下表。
工序
说明
示意图
辅助工序是为
辅 基本工序操作
助 方便而进行的
工
预先变形，如 压钳口、压钢
序 锭棱边、压肩
等
基本工序是改
变坯料形状、
基 尺寸以获得所
本
需锻件的工艺 过程。如镦粗、
1
(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。
(二)金属在加热时易产生的缺陷
1．氧化、脱碳 钢加热到一定温度后，表层的铁和炉气中的氧化性
气体(02、C02、H20、SO2、)发生化学反应，使钢料表层 形成氧化皮(铁的氧化物FeO、Fe304、Fe203)，这种现象 称为氧化。大锻件表层脱落下来的氧化铁皮厚度可达7～ 8mm，钢在加热过程中因生成氧化皮而造成的损失，称 为烧损。
(1) 空气锤。空气锤的结构简单，操作灵活，维修方 便。由于受压缩缸和工作缸大小的限制，空气锤吨位较小 ，锤击能力也小。空气锤吨位一般在40kg～1000kg，常 用吨位范围为65kg～750kg。锻锤吨位是指落下部分(锤 头、锤杆、活塞和上抵铁等)的质量。
(2) 水压机。水压机是在静压力下使坯料产生塑性变 形，工作平稳，噪声小，工作条件好；能产生数万kN压 力，锻透深度大；变形速度慢，有利于获得金属再结晶组 织，改善了锻件的内部组织。
(4) 锻件尺寸精度低。锻件的形状、尺寸精度取决于技术 工人的水平。
自由锻主要用于单件小批、形状不太复杂、尺 寸精度要求不高的锻件及一些大型锻件的生产。
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机械制造基础
2．自由锻设备
第十一章
自由锻设备分两类：一类是产生冲击力的设备，如空气锤 和蒸汽一空气锤；另一类是产生静压力的设备，如水压机等。
机械制造基础
第十一章
第三节 锻造工艺过程
一、加热
(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 锻温度) 到停止锻造温度 (称终锻温度) 的间隔。
(1) 始锻温度的确定。在不出现过热、过烧等加 热缺陷的前提下，应尽量提高始锻温度，使金属 具有良好可锻性。始锻温度一般控制在固相线以 下150～250℃。
各类自由锻件采用的锻造工序见下表。
类别
I 实心圆截面光 轴及阶梯轴
图
例
锻造用工序 拔长，压肩，打圆
实心方截面光 Ⅱ 杆及阶梯杆
拔长，压肩，整修，冲孔
9
单拐及多 Ⅲ 拐曲轴
Ⅳ 空心光环 及阶梯环
V 空心筒
Ⅵ 弯曲件
拔长，分段，错移，打 圆，扭转
镦粗，冲孔，在心轴上 扩孔，定径
镦粗，冲孔，在心轴上 拔长，打圆
工 拔长、冲孔、
序 弯曲、扭转、
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错移等
基本工序是
改变坯料形
状、尺寸以
基
获得所需锻 件的：工艺
过程。如镦
本 粗、拔长、
冲孔、弯曲、
工 扭转、错移 等
序
修整工序是用
修 来修整锻件表
面缺陷，使其
整 符合图样要求。
工 如校正、平整、
序 滚圆等
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3．确定锻造工序
根据自由锻工艺特点及锻件的结构特征，确定采用一个或多个工序的 最佳组合。
避免肋板和 凸台等结构
截面有急剧变
化或形状复杂
的零件，可分
段锻造，再用
焊接或机械连
12
接，组成整体
拔长，弯曲
10
四、自由锻造锻件的结构工艺性
自由锻造锻件结构设计的原则是：除满足使用性能要求外，还要考虑 自由锻造的设备、工具及工艺特点，尽量使锻件外形简单，易于锻造
自由锻造锻件结构工艺性见下表。
工艺要求
图 工艺 性差
例 工艺 性好
避免锥面和 斜面
避免圆柱面 与圆柱面相 交
11
避免非规则 截面与非规 则外形
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2．过热、过烧
过热是指金属加热温度过高，加热时间过 长而引起晶粒粗大的现象。过热使钢坯的可锻 性和力学性能下降，必须通过退火处理来细化 晶粒以消除过热组织，不能进行退火处理的钢 坯可通过反复锻打来改善晶粒度。
二、锻造成形
金属加热后，就可锻造成形，根据锻造时 所用的设备、工模具及成形方式的不同，可将 锻造成形分为自由锻成形、模锻成形和胎模锻 成形等。
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第四节 自由锻造
一、自由锻造的特点及设备(视频)
(1) 改善组织结构，提高力学性能。通过锻打，金属内部粗晶 结构被打碎；气孔、缩孔、裂纹等缺陷被压合，提高了致密性，金 属的纤维流线在锻件截面上合理分布，提高了金属的力学性能。
(2) 成本低，经济性合理。锻压设备、工具通用性好， 生产准备周期短，便于更换产品。
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钢加热到高温时，表层中的碳被炉气中的O2、C02 等氧化或与氢产生化学作用，生成CO或甲烷而被 烧掉。这种因钢在加热时表层碳量降低的现象称 为脱碳。
脱碳的钢，使工件表面变软，强度和耐磨性降低 。钢中碳的质量分数越高，加热时越易脱碳。
减少脱碳的方法是： （1）采取快速加热； （2）缩短高温阶段的加热时间，对加热好的坯料尽快 出炉锻造； （3）加热前在坯料表面涂上保护涂层。
水压机的缺点是设备庞大，结构复杂，价格昂贵。
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二、自由锻造的基本工序 自由锻造工序分三类，即辅助工序、基本工序和精整工序。 自由锻工序简图见下表。
工序
说明
示意图
辅助工序是为
辅 基本工序操作
助 方便而进行的
工
预先变形，如 压钳口、压钢
序 锭棱边、压肩
等
基本工序是改
变坯料形状、
基 尺寸以获得所
本
需锻件的工艺 过程。如镦粗、
1
(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。
(二)金属在加热时易产生的缺陷
1．氧化、脱碳 钢加热到一定温度后，表层的铁和炉气中的氧化性
气体(02、C02、H20、SO2、)发生化学反应，使钢料表层 形成氧化皮(铁的氧化物FeO、Fe304、Fe203)，这种现象 称为氧化。大锻件表层脱落下来的氧化铁皮厚度可达7～ 8mm，钢在加热过程中因生成氧化皮而造成的损失，称 为烧损。
(1) 空气锤。空气锤的结构简单，操作灵活，维修方 便。由于受压缩缸和工作缸大小的限制，空气锤吨位较小 ，锤击能力也小。空气锤吨位一般在40kg～1000kg，常 用吨位范围为65kg～750kg。锻锤吨位是指落下部分(锤 头、锤杆、活塞和上抵铁等)的质量。
(2) 水压机。水压机是在静压力下使坯料产生塑性变 形，工作平稳，噪声小，工作条件好；能产生数万kN压 力，锻透深度大；变形速度慢，有利于获得金属再结晶组 织，改善了锻件的内部组织。