锻造工艺过程ppt课件
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拔长，弯曲
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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
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
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
(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。
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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。
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℃。
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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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(2) 终锻温度的确定。 终锻温度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
(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。
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、
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。
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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。
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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
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避免非规则 截面与非规 则外形
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
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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
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
(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。
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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。
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℃。
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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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(2) 终锻温度的确定。 终锻温度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
(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。
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、
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。
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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。