材料成型基础第六章-常用金属塑性成形方法
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
②盘类件自由锻工序
自由锻造
锻件名称：双联齿轮 坯料质量：2.1kg 坯料规格：ф65x83mm 锻件材料：45钢 锻造设备：150kg空气锤 火次 温度（℃）
锻件图：
操作说明 镦粗 压肩
简图
1
1200～800
拔长、打圆
自由锻造
③环类件自由锻工序
自由锻造
④筒类件自由锻工序
自由锻造
⑤弯曲件自由锻工序
自由锻造
⑷自由锻典型过程举例
—轴类、盘类、环类、筒类、弯曲类等 ①轴类件自由锻工序
自由锻造
锻件名称：齿轮轴 坯料质量：2.8kg 坯料规格：ф90x59mm 锻件材料：40Cr 锻造设备：150kg空气锤 火次 温度（℃）
锻件图：
操作说明
简图
镦粗
拔长、打圆
1 1200～800
压肩 拔长、打圆
自由锻造
准直径不符，则应将坯料直径就近取成圆钢直径，然后再重
新计算坯料高度H或长度L。
自由锻造
典型锻件的锻造比
锻件名称 计算 部位 锻造比 锻件 名称 锤头 水轮机主 轴 计算 部位 锻造比
碳素钢轴类 最大 零件 截面 合金钢轴类 最大 零件 截面
2.0~2.5 2.5~3.0
最大截面 ≥2.5 轴身 ≥2.5
锻件公差：
锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量，因为锻造操作 中掌握尺寸有一定困难，外加金属的氧化和收缩等原因，使 锻件的实际尺寸总有一定的误差。规定锻件的公差，有利于 提高生产率。自由锻锻件的公差一般为±（1～2）mm。
自由锻造
3）坯料质量和尺寸计算
①确定坯料质量： G坯=G锻+G烧+G切 式中：G坯——坯料质量。 G锻——锻件质量。 G烧——加热时坯料因表面氧化而烧损的 质量，第一次加热取被加热金属质量分数的 2%~3%，以后各次加热取1.5%~2.0%； G切——锻造过程中被冲切掉的钢材质量。
800
800 ～850 850 900 700
硬铝
470
380
自由锻造
锻后锻件的冷却：
锻件仍有较高的温度，冷却时由于
表面冷却快，内部冷的慢，锻件表里收
缩不一，可能使一些塑性较低的或大型
复杂锻件产生变形或开裂等缺陷。
自由锻造
锻件冷却方式常有下列3种：
1）直接在空气中冷却（空冷），此种多用于碳含 量小于0.5%的碳钢和碳含量小于0.3%的低合金钢 中小型锻件。 2）在炉灰或干砂中缓冷 对用于中碳钢、高碳钢和 大多数低合金钢中的中型锻件。 3）随炉缓冷 锻后随即将锻件放入500到700摄氏度 的炉中随炉缓冷，用于中碳钢和低合金钢的大型锻 件以及高合金钢的重要锻件。
自由锻造
盘类锻件
可采用镦粗、冲孔、压肩、整修
轴及杆类锻件
可采用拔长、压肩、整修
自由锻造
筒及环类锻件
可采用镦粗、冲孔、拔长、整修
弯曲类锻件
可采用拔长、弯曲
自由锻造
曲拐轴类锻件
可采用拔长、分段、错移、整修
其他复杂锻件
可采用拔长、分段、镦粗、冲孔、整修
自由锻造
辅助工序：压肩、倒棱、压钳口等。
精整工序：整形、清出表面氧化皮等。
自由锻造
锻造设备：
中小型锻件所采用的主要是空气锤，空气锤的 吨位选择见下表或查锻造手册。
锤的吨位/kg 锻件质量/kg
150 6
250 10
400 26
560 40
自由锻造
⑸自由锻件结构技术特征
①自由锻件上应避免锥体、曲线或曲线交接以及
椭圆形、工字形截面等结构
自由锻造
自由锻造
②自由锻件上应避免加强筋、凸台等结构。
第六章
常用金属塑性成形方法
6.1 自由锻与模锻
自由锻
⑴定义：自由锻造是利用冲击力或压力使金属材料
在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从 而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件成形过程。
自由锻造
自 由 锻 优 点
自由锻造
自 由 锻 缺 点
Βιβλιοθήκη Baidu
自由锻造
⑵自由锻工艺规程
零件图 -- 绘制锻件图 -- 坯料质量和尺寸 计算—选择锻造工序-- 加热坯料、锻打-检验--锻件
胎模锻造
种类：
扣模、套筒模（开式套筒模、闭式套筒模）、合模。
1）扣模： 用于锻造非回转体锻件，具有敞开的模膛。 锻造时工件一般不翻转，不产生毛边，可用于制坯也可 成形。
胎模锻造
2）套筒模： 套筒模主要用于回转体锻件如齿轮、法兰等，有 开式和闭式两种。开式套筒模一般只有下模（套筒和垫块）， 没有上模（锤砧代替上模），优点是结构简单，可以得到很小 或不带斜度的锻件。取件时一般要翻转180度; 缺点是对上下砧的平行度要求较严。闭式套筒模一般由上
热轧辊
冷轧辊 齿轮轴
辊身
辊身 最大 截面
2.5~3.0
3.5~5.0 2.5~3.0
水轮机立 柱
模块
航空用大型 锻件
最大截面 ≥3.0
最大截面 ≥3.0 最大截面 6.0~8.0
自由锻造
①选择锻造工序 分为基本工序、辅助工序、精整工序三类。 基本工序：镦粗、拔长、冲孔等
4）选择锻造工序、确定锻造温度和冷却规范等。
自由锻造
②锻造温度范围及加热冷却范围 常用金属材料的锻造温度范围
合金种类 碳素钢 15，25，30 35，40，45 始锻温度/℃ 1200～1250 1200 终锻温度/℃ 750 ～800 800
60，65，T8,T10
合金钢 合金结构钢 低合金工具钢 高速钢 有色金属 H68
1100
1150 ～1200 1100 ～1150 1100 ～1150 850
自由锻造
⑵自由锻成形过程
1）绘制锻件图 绘制锻件图时要考虑:
加工余量
锻件公差
敷料（工艺余块）
自由锻造
锻件加工余量：
与零件的形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等因素有 关，通常自由锻锻件的加工余量为4～6mm，它与生产的设备 、工装精度、加热的控制和操作技术水平有关，零件越大， 形状越复杂，则余量就大。
自由锻造
③当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可将 其设计成几个简单件构成的组合件，用焊接或机械连 接方法连成整体件。
自由锻造
复杂件结构 成形性差的结构 成形性好的结构
胎模锻造
概念：在自由锻造设备上使用不固定在设备上的各种模具
称为胎模的单膛模具，将已加热的坯料用自由锻方法预锻
成接近锻件形状，然后用胎模终锻成形的锻造方法。
自由锻造
②确定坯料尺寸 首先根据材料的密度和坯料质量计算出坯料相 应的体积；
根据体积不变原则和采用的基本工序类型（如 拔长、镦粗等）的锻造比、高度与直径之比等； 然后计算出坯料横截面积、直径或边长等尺寸。
自由锻造
当锻造件的第一工序为拔长时，则：
F1≥Y锻 F锻
式中:F1—坯料的截面积； Y锻—锻造比，对于圆钢Y锻=1.3—1.5左右； F锻—锻件的最大截面积。 注意：圆钢直径大小是标准的，如计算的坯料直径与圆钢标
自由锻造
锻件名称：双联齿轮 坯料质量：2.1kg 坯料规格：ф65x83mm 锻件材料：45钢 锻造设备：150kg空气锤 火次 温度（℃）
锻件图：
操作说明 镦粗 压肩
简图
1
1200～800
拔长、打圆
自由锻造
③环类件自由锻工序
自由锻造
④筒类件自由锻工序
自由锻造
⑤弯曲件自由锻工序
自由锻造
⑷自由锻典型过程举例
—轴类、盘类、环类、筒类、弯曲类等 ①轴类件自由锻工序
自由锻造
锻件名称：齿轮轴 坯料质量：2.8kg 坯料规格：ф90x59mm 锻件材料：40Cr 锻造设备：150kg空气锤 火次 温度（℃）
锻件图：
操作说明
简图
镦粗
拔长、打圆
1 1200～800
压肩 拔长、打圆
自由锻造
准直径不符，则应将坯料直径就近取成圆钢直径，然后再重
新计算坯料高度H或长度L。
自由锻造
典型锻件的锻造比
锻件名称 计算 部位 锻造比 锻件 名称 锤头 水轮机主 轴 计算 部位 锻造比
碳素钢轴类 最大 零件 截面 合金钢轴类 最大 零件 截面
2.0~2.5 2.5~3.0
最大截面 ≥2.5 轴身 ≥2.5
锻件公差：
锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量，因为锻造操作 中掌握尺寸有一定困难，外加金属的氧化和收缩等原因，使 锻件的实际尺寸总有一定的误差。规定锻件的公差，有利于 提高生产率。自由锻锻件的公差一般为±（1～2）mm。
自由锻造
3）坯料质量和尺寸计算
①确定坯料质量： G坯=G锻+G烧+G切 式中：G坯——坯料质量。 G锻——锻件质量。 G烧——加热时坯料因表面氧化而烧损的 质量，第一次加热取被加热金属质量分数的 2%~3%，以后各次加热取1.5%~2.0%； G切——锻造过程中被冲切掉的钢材质量。
800
800 ～850 850 900 700
硬铝
470
380
自由锻造
锻后锻件的冷却：
锻件仍有较高的温度，冷却时由于
表面冷却快，内部冷的慢，锻件表里收
缩不一，可能使一些塑性较低的或大型
复杂锻件产生变形或开裂等缺陷。
自由锻造
锻件冷却方式常有下列3种：
1）直接在空气中冷却（空冷），此种多用于碳含 量小于0.5%的碳钢和碳含量小于0.3%的低合金钢 中小型锻件。 2）在炉灰或干砂中缓冷 对用于中碳钢、高碳钢和 大多数低合金钢中的中型锻件。 3）随炉缓冷 锻后随即将锻件放入500到700摄氏度 的炉中随炉缓冷，用于中碳钢和低合金钢的大型锻 件以及高合金钢的重要锻件。
自由锻造
盘类锻件
可采用镦粗、冲孔、压肩、整修
轴及杆类锻件
可采用拔长、压肩、整修
自由锻造
筒及环类锻件
可采用镦粗、冲孔、拔长、整修
弯曲类锻件
可采用拔长、弯曲
自由锻造
曲拐轴类锻件
可采用拔长、分段、错移、整修
其他复杂锻件
可采用拔长、分段、镦粗、冲孔、整修
自由锻造
辅助工序：压肩、倒棱、压钳口等。
精整工序：整形、清出表面氧化皮等。
自由锻造
锻造设备：
中小型锻件所采用的主要是空气锤，空气锤的 吨位选择见下表或查锻造手册。
锤的吨位/kg 锻件质量/kg
150 6
250 10
400 26
560 40
自由锻造
⑸自由锻件结构技术特征
①自由锻件上应避免锥体、曲线或曲线交接以及
椭圆形、工字形截面等结构
自由锻造
自由锻造
②自由锻件上应避免加强筋、凸台等结构。
第六章
常用金属塑性成形方法
6.1 自由锻与模锻
自由锻
⑴定义：自由锻造是利用冲击力或压力使金属材料
在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从 而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件成形过程。
自由锻造
自 由 锻 优 点
自由锻造
自 由 锻 缺 点
Βιβλιοθήκη Baidu
自由锻造
⑵自由锻工艺规程
零件图 -- 绘制锻件图 -- 坯料质量和尺寸 计算—选择锻造工序-- 加热坯料、锻打-检验--锻件
胎模锻造
种类：
扣模、套筒模（开式套筒模、闭式套筒模）、合模。
1）扣模： 用于锻造非回转体锻件，具有敞开的模膛。 锻造时工件一般不翻转，不产生毛边，可用于制坯也可 成形。
胎模锻造
2）套筒模： 套筒模主要用于回转体锻件如齿轮、法兰等，有 开式和闭式两种。开式套筒模一般只有下模（套筒和垫块）， 没有上模（锤砧代替上模），优点是结构简单，可以得到很小 或不带斜度的锻件。取件时一般要翻转180度; 缺点是对上下砧的平行度要求较严。闭式套筒模一般由上
热轧辊
冷轧辊 齿轮轴
辊身
辊身 最大 截面
2.5~3.0
3.5~5.0 2.5~3.0
水轮机立 柱
模块
航空用大型 锻件
最大截面 ≥3.0
最大截面 ≥3.0 最大截面 6.0~8.0
自由锻造
①选择锻造工序 分为基本工序、辅助工序、精整工序三类。 基本工序：镦粗、拔长、冲孔等
4）选择锻造工序、确定锻造温度和冷却规范等。
自由锻造
②锻造温度范围及加热冷却范围 常用金属材料的锻造温度范围
合金种类 碳素钢 15，25，30 35，40，45 始锻温度/℃ 1200～1250 1200 终锻温度/℃ 750 ～800 800
60，65，T8,T10
合金钢 合金结构钢 低合金工具钢 高速钢 有色金属 H68
1100
1150 ～1200 1100 ～1150 1100 ～1150 850
自由锻造
⑵自由锻成形过程
1）绘制锻件图 绘制锻件图时要考虑:
加工余量
锻件公差
敷料（工艺余块）
自由锻造
锻件加工余量：
与零件的形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等因素有 关，通常自由锻锻件的加工余量为4～6mm，它与生产的设备 、工装精度、加热的控制和操作技术水平有关，零件越大， 形状越复杂，则余量就大。
自由锻造
③当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可将 其设计成几个简单件构成的组合件，用焊接或机械连 接方法连成整体件。
自由锻造
复杂件结构 成形性差的结构 成形性好的结构
胎模锻造
概念：在自由锻造设备上使用不固定在设备上的各种模具
称为胎模的单膛模具，将已加热的坯料用自由锻方法预锻
成接近锻件形状，然后用胎模终锻成形的锻造方法。
自由锻造
②确定坯料尺寸 首先根据材料的密度和坯料质量计算出坯料相 应的体积；
根据体积不变原则和采用的基本工序类型（如 拔长、镦粗等）的锻造比、高度与直径之比等； 然后计算出坯料横截面积、直径或边长等尺寸。
自由锻造
当锻造件的第一工序为拔长时，则：
F1≥Y锻 F锻
式中:F1—坯料的截面积； Y锻—锻造比，对于圆钢Y锻=1.3—1.5左右； F锻—锻件的最大截面积。 注意：圆钢直径大小是标准的，如计算的坯料直径与圆钢标