锻造复习重点

第十章
1、自由锻工序分类： 基本工序：镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、切割、错移、扭转、锻接等。 辅助工序：钢锭倒棱、预压钳把、分段压痕 修整工序：鼓形滚圆、端面平整、弯曲校正
2、从金属流动方面分析自由锻产生的质量问题的原因及其措施。 A．镦粗 （1）、主要质量问题：侧表面易产生纵向或呈 45°方向的裂纹；锭料镦粗后上、下端 常保留铸态组织；高坯料镦粗时常由于失稳而弯曲等。 （2）、原因： ①、Ⅰ区金属变形程度小、温度低，镦粗锭料时此区铸态组织不易破碎和再 结晶，仍保留粗大的铸态组织。Ⅱ区金属变形程度大、温度高， 铸态组织被破碎和再结晶充分，形成细小晶粒的锻态组织，锭料 中部的原有间隙也被焊合了。（内部组织不均匀） ②、Ⅱ区变形大，Ⅲ区变形小，Ⅱ区金属向外流动时便对Ⅲ区金属作用有径 向压应力，并使其在切向受拉应力。愈靠近坯料表面切向拉应力 愈大。当切向拉应力超过材料的强度极限或切向变形超过材料允 许的变形程度时，便引起纵向裂纹。低塑性材料由于抗剪切的能 力弱，常在侧表面产生 45°方向的裂纹。 ③、不同高径比尺寸的毛坯进行镦粗时，产生的鼓形特征和内部变形分布也 不同。 （3）、保证内部组织均匀，防止侧表面裂纹产生应采取的措施： 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
B．终锻温度：碳钢的终锻温度约在铁-碳 平衡相图 A1 线以上 25~75℃，要保证钢在
终锻前具有足够的塑性，又要使锻件能够获得 良好的组织性能。终锻温度应高于再结晶温度， 以保证锻后再结晶完全，使锻件得到细晶粒组 织。过高的温度也会使锻件在冷却过程中晶粒继续变大，降低了机械性能，尤其是冲 击韧性降低得更多。确定终锻温度时必须综合平衡图和再结晶立体图来考虑。 ①、从碳钢平衡图可知，GSE 线以上是高温单相奥氏体区，塑性较好，变形抗力较低， 其终锻温度不能低于 A1 线。否则，塑性显著降低，变形抗力增大，加工硬化现象严 重，容易产生锻造裂纹。一般高于 A3、Acm 线 15～50℃。②、对于亚共析钢，在 A3 线以上 15 ～50℃。
用铆镦、迭镦和套环内镦粗、⑤、采用反复镦粗拔长的锻造工艺。 B．拔长 矩形截面 ： （1）、主要质量问题
①、坯料外部表面横向裂纹， ②、坯料外部表面角裂 ③、内部组织和性能的不均匀 ④、内部的纵裂纹（对角裂纹） ⑤、内部的横向裂纹 1)侧表面裂纹 当送进量较大（l＞0.5h）时：心部变形较大，表面受拉应力; 当送进量过大（l＞h）和压下量也很大时：展宽过多而产生较大的拉应力引起 侧表面开裂，类似于镦粗裂纹。 2）角裂 拔长时外端的存在加剧了轴向附加拉应力，尤其是边角部分冷却较快，塑性降 低，更易开裂。因此在拔长高合金工具钢和某些耐热合金时，易产生角裂，操 作时需注意倒角。 3）内部纵向裂纹（对角线裂纹） 当送进量较大，并且在坯料同一部位反复重击时产生。
等引起。此外，原始坯料愈高，愈容易冲偏。 措施：坯料高度 H 一般小于直径 D，个别情况下 H/D≤1.5;采用平冲头，圆角
不取太大。（锥形冲头和椭圆形冲头均有助于减小“走样”，但很容易将 孔冲歪。） ● 裂纹： （1）外表面裂纹：A 区金属外流时 B 区外径被迫增大，受到切向拉应力过大
引起。 措施：D/d 不宜太小。 （2）内孔圆角处裂纹：此处温度低，材料塑性低，且冲子都有锥度，将此处
熔点)150～250 ℃。在有些情况下，还应考虑 坯料的原始组织、锻造方式和变形工艺等因素。 ①、当以钢锭为坯料时，由于其液态凝固时所 获得的原始晶粒组织比较稳定，产生过热和过 烧的倾向性小，钢锭的始锻温度比同种钢的钢 坯和钢材要高 20～50℃。 ②、当采用高速锤锻造时，高速变形时热效应 非常显著，始锻温度应比通常的始锻温度低。 ③、对于大型锻件的锻造，在确定其最后一火 (或两火)的始锻温度时，必须考虑最后工序剩 余的锻造比，如果此时的锻比小于 1.5，则应 适当降低始锻温度，以防晶粒长大，这对不能 用热处理方式细化晶粒的某些特殊钢来说尤 其重要。
缩时端部孔壁与芯轴间的间隙比其他部分大。 b、由于端部的外侧没有外端（刚端），故此处被压缩时，切向拉应力很大。 c、 端部金属与冷空气长时间接触，降温较大，塑性较低。 （3）措施 ⑴、毛坯加热要均匀，拔长时每次转动角度和压下量也要均匀； ⑵、在高温下先锻毛坯的两端，然后再拔长中间部分： ① 厚壁锻件（t/d＞0.5)，一般采用上平下Ｖ型砧； ② 薄壁空心锻件（t/d＜0.5)，上、下均为Ｖ型砧； ③ 在锤上拔长厚壁锻件时，为了节约Ｖ型砧的制造费用等，上、下都用平砧，
5.金属的加热规范： 主要内容有：装炉温度、加热各个阶段炉子的升温速度、各个阶段加热（保温）时间 和总的加热时间、最终加热温度、允许的加热不均匀性和温度头等 原则：保证金属在加热过程中不产生裂纹、过热和过烧，加热均匀、氧化脱碳少，加 热时间短、生产效率高和节省能源等，总之应保证高效、优质、低消耗。 1、 加热温度：包括装炉温度，各个阶段的保温温度及出炉温度，对于尺寸小、塑形 好、导热性高、热膨胀系数小的材料可以哟个高温装炉，否则，为避免加热时产 生较大的温度应力而出现裂纹，一般应低温装炉，加热过程中各阶段的保温时间， 也按钢的性能与毛胚的尺寸确定，出炉温度一般比始锻温度要高一些。 2、 加热速度：单位 t 表面温度上升的度数，也可用单位 t 内金属热透的厚度来表示， 有两种： a． 可能的最大的加热速度（快速加热）：炉子以最大的供热能力加热时所能达到 的加热速度；（与炉子的结构型式、燃料种类及燃烧情况、坯料的形状尺寸及 在炉中的放置方法有关。） b． 金属允许的加热速度：金属在加热时不产生加热裂纹的加热速度。即不破坏 金属完整性的条件下所允许的加热速度。 （取决于加热过程中产生的温度应 力。） 3、 加热时间：坯料在炉中均匀加热到规定温度所用的时间，它是加热各个阶段保温 时间和升温时间的总和，一般按实验数据和图表确定。也有按经验公式确定。
但必须先锻成六方形再进行拔长，达到一定尺寸时再锻成圆形。 ★C．冲孔：
常用的冲孔方法：开式冲孔、实心冲子冲孔、空心冲子冲孔、在垫环上冲孔和闭 式冲孔 （1）质量问题及措施：
● 走样：“走样”：开式冲孔坯料高度减小，外径上小下大，而且下端面凸出， 上端面凹进。D/d 越小，金属性质不均，冲头各处圆角、斜度不一致
③、对于低碳钢(含碳量小于 0.3％)，其终锻温度可以在 A3 线以下的两相
区。
因为这时材料仍具有足够的塑性，变形抗力也不大，并且还扩大了锻造温度范围。 ④、对于过共析钢，当温度低于 Acm 线以下时，还将析出二 次渗碳体，且沿晶界呈 网状分布。这时不能停锻，应继续锻打以破碎网状渗碳体。温度的进一步下降将因塑 性的显著降低而必须终止锻造。所以其终锻温度一般应在Ａ１线以上 50 ～ 100℃。 4.钢在加热中的常见缺陷：氧化、脱碳、过热和过烧、裂纹。
热锻工艺及模具设计
第九章
1、 常用的下料方法：锯切、剪切、折断下料、砂轮切割、火焰切割（气割）、阳极切割。 2、 锻前加热的目的及方法：提高金属塑性、降低变形抗力、使之易于流动成形并获得良好
的锻后组织。 方法：火焰加热、电加热（电阻炉加热，接触电加热，盐浴炉加热和感应电加热）、少 无氧化加热。 3、 热锻温度范围的确定： A. 始锻温度：首先保证钢不出现过热和过烧现象。一般应低于铁—碳平衡图的固相线(或
a.A 区（困难变形区）的金属带着其 a 区金属向轴心方向流动，B 区金属则带着 靠近它的 b 区金属向增宽方向流动，a、b 两区的金属朝相反方向流动。DD1 和 EE1 便成为两部分金属最大的相对移动线，该两线附近金属变形最大。剧 烈的变形产生了很大的热量，使得两区急剧温升，发生过热乃至熔化现象， 在切应力的作用下很快沿对角线开裂。
2)D/d 较大（D/d≈5），环壁较厚，︱r︳ 较大， ︱︳较第一种情况小，应力顺序 ， z 和r,且z ≈ 0.5(r + )，坯料 高度变化不大
3)D/d 很大，环壁很厚，外侧的， z 和r 均较小，内侧应力顺序z ， 和 r，可算得冲孔后坯料内侧高度增加。
第十一章
1. 冷锻件图的功能及与零件图的 6 大区别（因素）： 功能：用于锻件的检验。 因素：分模面的位置、加工余量和公差、模锻斜度、圆角半径、冲孔的连皮形式和 技术条件。
2. 为什么设计模锻斜度和圆角，分模面怎样选择？ A．设计模锻斜度的原因：模锻时金属被压入型腔内，模壁受到弹性压缩，外力去除 后，模壁弹性回复而夹紧锻件，另外，由于金属与模壁间有摩擦存在，故锻件不易取 出。为减少材料损耗和机加工余量，在锻件易于取出的前提下，尽量选择小的模锻斜 度。当锻件为钢、钛耐热合金时：外斜度取 5°～7°，内斜度取 7°、10°、12°； 当锻件为铝、镁合金时：外斜度取 3°～5°，内斜度取 5°～7°。 B．为便于金属在型腔内流动，提高模具使用寿命，锻件上所有尖锐棱角都必须做成 圆弧。 C．分模面选择原则： （1）、必须保证锻后锻件能完整地从型腔中方便的取出，锻件的侧表面上不得有内 凹的形状； （2）、保证金属容易充满型腔，最好使金属以镦粗方式充满型腔，避免以压入方式 充满型腔； （3）、应使模锻和切边模制造容易，为此，分模面应尽可能选择平面，如不可能时 选折面，尽量不选曲面； （4）、容易检查上下模间的错移； （5）、有利于平衡错移力； （6）、有利于干静地切除飞边。
矩形截面坯料： 当 B / H>1.5 时，A>0.4B 当 B / H<1.5 时，A>0.5B 圆形截面坯料：A>0.3D 7）倒角时对角线裂纹 原因：不均匀变形和附加拉应力引起的 措施：倒角时轻锻，对低塑性材料在圆砧内倒角 圆形截面（略）： （1） 质量问题：用平砧采用小压下量拔长圆截面坯料时，不仅效率低，锻件内部易 产生纵向裂纹： 芯轴拔长 （1）质量问题 1.锻件的壁厚不均匀。 2.内壁容易产生裂纹，尤其是两端孔壁。 （2）原因 ①、内壁容易产生裂纹的原因：经一次压缩后内孔扩大，转一定角度再一次压缩 时，由于孔壁与芯轴间有一定间隙，在孔壁与芯轴上、下端压靠之前，内壁 金属由于弯曲作用受切向拉应力。另外，内孔壁长时间与芯轴接触，温度较 低，塑性较差，当应力值或延伸率超过材料当时允许的指标时便产生裂纹。 金属切向流动的愈多，即内孔增加愈大时，愈易产生孔壁裂纹，因此，在平 砧上拔长时，t/d 愈小（即壁越薄）时愈易产生裂纹。采用 V 型砧，可以减 小孔壁裂纹产生的倾向。 ②、端部孔壁更易产生裂纹的原因： a、由于芯轴对变形区金属摩擦阻力的作用，空心件端部呈图形状，下一次压