锻压生产特点及工艺简介综述
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锻压生产特点及工艺简介
金属加工厂 技术工程部特加课
第一节：锻造的概述
1、锻压定义 锻压是对金屬坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形 状和性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法，属于压力加工的范 畴。
2、锻压工艺的特点
a、塑性变形是压力加工的基础，凡具有一定塑性的金属如钢及大多数有色金 属，均可进行压力加工。 b、金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。 c、但由于锻压件是在固态成形，金属的流动受到限制。因此，对于形状复杂、 尤其是内腔形状复杂的零件，从制造工艺上锻件不及铸件容易实现。 d、锻件的成本及材料利用率较高。
四、金属的锻造性能
金属的锻造性能是指金属经受锻压加工时成形的难易程度的工艺性能。其优劣 常用塑性和变形抗力综合衡量。塑性高、变形抗力小则锻造性能好。它决定于金 属的本质和变形条件。 （一）金属的本质 1．化学成分 纯金属一般具有良好的锻造性能。碳钢随碳的质量分数的增加，锻 造性能逐渐变差。合金元素的加入会劣化锻造性能 2．金属组织 纯金属及固溶体锻造性能好，而碳化物的锻造性能差。铸态柱状晶 组织和粗晶结构不如细小而又均匀晶粒结构的金属锻造性能好。
4、锻件与铸件相比的特点
金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经过锻造方法 热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒 较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等 压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。 一般说来，铸件的力学性能低于同材质的锻件力学性能。此外，锻造加工能 保证金属纤维组织的连续性， 使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线 完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命采用精密模锻、冷挤压、 温挤压等工艺生产的锻件，都是铸件所无法比拟的。
（二）变形条件
1．变形温度 变形温度低，金属的塑性差、变形抗力大，不但锻压困难，而且容 易开裂。提高金属变形时的温度，可使原子动能增加，原子间的结合力消弱，使 塑性提高，变形抗Βιβλιοθήκη Baidu减小。 锻造温度范围是指锻件由始锻温度到终锻温度的间隔。锻造温度范围的确定以合 金状态图为依据。 2．变形速度 变形速度指单位时间内的变形程度，变形速度低时，金属的回复和 再结晶能够充分进行，塑性高、变形抗力小；随变形速度的增大，回复和再结晶 不能及时消除冷变形强化，使金属塑性下降，变形抗力增加，锻造性能变差。常 用的锻压设备不可能超过临界变形速度。 3．应力状态 采用不同的变形方法，在金属中产生的应力状态是不同的。应力状 态对于塑性的影响为：压应力数目越多，塑性越好；拉应力数目越多，塑性越差； 应力状态对于变形抗力的影响为：同号应力状态下的变形抗力大于异号状态下的 变形抗力。所以，在选择变形方法时，对于塑性高的金属，变形时出现拉应力有 利于减少能量消耗；对于塑性低的金属应尽量采用三向压应力以增加塑性，防止 裂纹。 4．坯料表面质量 表面粗糙或有划痕、微裂纹、粗大夹杂都会在变形过程中产生 应力集中，使缺陷扩展甚至开裂。故塑性加工前应对坯料表面进行清理消除缺陷， 有时甚至需要进行表面预切削去掉坯料的表层金属。
3、锻造与冲压的区别
锻造：对金属坯料（不含板材）施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、 形状及改善性能,用以制造机械零件、工件、工具或毛坯的成形加工方法。 冲压：有时也称板材成形, 但略有区别。所谓板材成型是指用板材、薄壁管、 薄型材等作为原材料进行 塑性加工的成形方法统称为板材成形，此时，厚板厚 方向的变形一般不着重考虑
5、锻造的种类
a、根据在不同的温度区域进行的锻造，针对锻件质量和锻造工艺要求的不同， 可分为冷锻、温锻、热锻三个成型温度区域。 b、根据坯料的移动方式，锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、 闭式镦锻。闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边，材料的利用率就高。 c、根据锻模的运动方式，锻造又可分为摆辗、摆旋锻、辊锻、楔横轧、辗环 和斜轧等方式。摆辗、摆旋锻和辗环也可用精锻加工。为了提高材料的利用率， 辊锻和横轧可用作细长材料的前道工序加工。与自由锻一样的旋转锻造也是局部 成形的，它的优点是与锻件尺寸相比，锻造力较小情况下也可实现形成。包括自 由锻在内的这种锻造方式，加工时材料从模具面附近向自由表面扩展，因此，很 难保证精度，所以，将锻模的运动方向和旋锻工序用计算机控制，就可用较低的 锻造力获得形状复杂、精度高的产品
6、几种锻造结构图
第二节 金属的锻造性能
一、金属的塑性变形概述 金属塑性变形的实质，对于单晶体是由于金属原子某晶面两侧受切应力作用 产生相对滑移，或晶体的部分晶格相对于某晶面沿一定方向发生切变，即滑移理 论和孪生理论。
二、热锻、冷锻、温锻、等温锻
从金属学的观点划分锻压加工的界限为再结晶温度。 1．热锻 在金属再结晶温度以上进行的锻造工艺称为热锻。在变形过程中冷变形 强化和再结晶同时存在，属于动态再结晶。 2．冷锻 在室温下进行的锻造工艺称为冷锻。冷锻可以避免金属加热出现的缺陷， 获得较高的精度和表面质量，并能提高工件的强度和硬度。但冷锻变形抗力大， 需用较大吨位的设备，多次变形时需增加再结晶退火和其它辅助工序。目前冷锻 主要局限于低碳钢、有色金属及其合金的薄件及小件加工。 3．温锻 在高于室温和低于再结晶温度范围内进行的锻造工艺称为温锻。与热锻 相比，坯料氧化脱碳少，有利于提高工件的精度和表面质量；与冷锻相比，变形 抗力减小、塑性增加，一般不需要预先退火、表面处理和工序间退火。温锻适用 于变形抗力大、冷变形强化敏感的高碳钢、中高合金钢、轴承钢、不锈钢等。 4．等温锻 在锻造全过程中，温度保持恒定不变的锻造方法称为等温锻。
三、锻造比
锻造比是锻造时变形程度的一种表示方法。通常用变形前后的截面比、长度 比或高度比来表示。 锻造比对锻件的锻透程度和力学性能有很大影响。当锻造比达到2时，随着金 属内部组织的致密化，锻件纵向和横向的力学性能均有显著提高；当锻造比为2-5 时，由于流线化的加强，力学性能出现各向异性，纵向性能虽仍略提高，但横向 性能开始下降，锻造比超过5后，因金属组织的致密度和晶粒细化度均已达到最大 值，纵向性能不再提高，横向性能却急剧下降。因此，选择适当的锻造比相当重 要。一般，碳素结构钢取2-3，合金结构钢取3-4。对于某些高合金工具钢和特殊 性能的合金钢，为促进合金碳化物分布的均匀化，击碎钢中的碳化物，常采用较 大的锻造比，如高速钢取5-12，不绣钢取4-6。 锻造比越大，锻造流线越明显；锻造流线的稳定性很高，不能用热处理方法 消除，只有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。
金属加工厂 技术工程部特加课
第一节：锻造的概述
1、锻压定义 锻压是对金屬坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形 状和性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法，属于压力加工的范 畴。
2、锻压工艺的特点
a、塑性变形是压力加工的基础，凡具有一定塑性的金属如钢及大多数有色金 属，均可进行压力加工。 b、金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。 c、但由于锻压件是在固态成形，金属的流动受到限制。因此，对于形状复杂、 尤其是内腔形状复杂的零件，从制造工艺上锻件不及铸件容易实现。 d、锻件的成本及材料利用率较高。
四、金属的锻造性能
金属的锻造性能是指金属经受锻压加工时成形的难易程度的工艺性能。其优劣 常用塑性和变形抗力综合衡量。塑性高、变形抗力小则锻造性能好。它决定于金 属的本质和变形条件。 （一）金属的本质 1．化学成分 纯金属一般具有良好的锻造性能。碳钢随碳的质量分数的增加，锻 造性能逐渐变差。合金元素的加入会劣化锻造性能 2．金属组织 纯金属及固溶体锻造性能好，而碳化物的锻造性能差。铸态柱状晶 组织和粗晶结构不如细小而又均匀晶粒结构的金属锻造性能好。
4、锻件与铸件相比的特点
金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经过锻造方法 热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒 较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等 压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。 一般说来，铸件的力学性能低于同材质的锻件力学性能。此外，锻造加工能 保证金属纤维组织的连续性， 使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线 完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命采用精密模锻、冷挤压、 温挤压等工艺生产的锻件，都是铸件所无法比拟的。
（二）变形条件
1．变形温度 变形温度低，金属的塑性差、变形抗力大，不但锻压困难，而且容 易开裂。提高金属变形时的温度，可使原子动能增加，原子间的结合力消弱，使 塑性提高，变形抗Βιβλιοθήκη Baidu减小。 锻造温度范围是指锻件由始锻温度到终锻温度的间隔。锻造温度范围的确定以合 金状态图为依据。 2．变形速度 变形速度指单位时间内的变形程度，变形速度低时，金属的回复和 再结晶能够充分进行，塑性高、变形抗力小；随变形速度的增大，回复和再结晶 不能及时消除冷变形强化，使金属塑性下降，变形抗力增加，锻造性能变差。常 用的锻压设备不可能超过临界变形速度。 3．应力状态 采用不同的变形方法，在金属中产生的应力状态是不同的。应力状 态对于塑性的影响为：压应力数目越多，塑性越好；拉应力数目越多，塑性越差； 应力状态对于变形抗力的影响为：同号应力状态下的变形抗力大于异号状态下的 变形抗力。所以，在选择变形方法时，对于塑性高的金属，变形时出现拉应力有 利于减少能量消耗；对于塑性低的金属应尽量采用三向压应力以增加塑性，防止 裂纹。 4．坯料表面质量 表面粗糙或有划痕、微裂纹、粗大夹杂都会在变形过程中产生 应力集中，使缺陷扩展甚至开裂。故塑性加工前应对坯料表面进行清理消除缺陷， 有时甚至需要进行表面预切削去掉坯料的表层金属。
3、锻造与冲压的区别
锻造：对金属坯料（不含板材）施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、 形状及改善性能,用以制造机械零件、工件、工具或毛坯的成形加工方法。 冲压：有时也称板材成形, 但略有区别。所谓板材成型是指用板材、薄壁管、 薄型材等作为原材料进行 塑性加工的成形方法统称为板材成形，此时，厚板厚 方向的变形一般不着重考虑
5、锻造的种类
a、根据在不同的温度区域进行的锻造，针对锻件质量和锻造工艺要求的不同， 可分为冷锻、温锻、热锻三个成型温度区域。 b、根据坯料的移动方式，锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、 闭式镦锻。闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边，材料的利用率就高。 c、根据锻模的运动方式，锻造又可分为摆辗、摆旋锻、辊锻、楔横轧、辗环 和斜轧等方式。摆辗、摆旋锻和辗环也可用精锻加工。为了提高材料的利用率， 辊锻和横轧可用作细长材料的前道工序加工。与自由锻一样的旋转锻造也是局部 成形的，它的优点是与锻件尺寸相比，锻造力较小情况下也可实现形成。包括自 由锻在内的这种锻造方式，加工时材料从模具面附近向自由表面扩展，因此，很 难保证精度，所以，将锻模的运动方向和旋锻工序用计算机控制，就可用较低的 锻造力获得形状复杂、精度高的产品
6、几种锻造结构图
第二节 金属的锻造性能
一、金属的塑性变形概述 金属塑性变形的实质，对于单晶体是由于金属原子某晶面两侧受切应力作用 产生相对滑移，或晶体的部分晶格相对于某晶面沿一定方向发生切变，即滑移理 论和孪生理论。
二、热锻、冷锻、温锻、等温锻
从金属学的观点划分锻压加工的界限为再结晶温度。 1．热锻 在金属再结晶温度以上进行的锻造工艺称为热锻。在变形过程中冷变形 强化和再结晶同时存在，属于动态再结晶。 2．冷锻 在室温下进行的锻造工艺称为冷锻。冷锻可以避免金属加热出现的缺陷， 获得较高的精度和表面质量，并能提高工件的强度和硬度。但冷锻变形抗力大， 需用较大吨位的设备，多次变形时需增加再结晶退火和其它辅助工序。目前冷锻 主要局限于低碳钢、有色金属及其合金的薄件及小件加工。 3．温锻 在高于室温和低于再结晶温度范围内进行的锻造工艺称为温锻。与热锻 相比，坯料氧化脱碳少，有利于提高工件的精度和表面质量；与冷锻相比，变形 抗力减小、塑性增加，一般不需要预先退火、表面处理和工序间退火。温锻适用 于变形抗力大、冷变形强化敏感的高碳钢、中高合金钢、轴承钢、不锈钢等。 4．等温锻 在锻造全过程中，温度保持恒定不变的锻造方法称为等温锻。
三、锻造比
锻造比是锻造时变形程度的一种表示方法。通常用变形前后的截面比、长度 比或高度比来表示。 锻造比对锻件的锻透程度和力学性能有很大影响。当锻造比达到2时，随着金 属内部组织的致密化，锻件纵向和横向的力学性能均有显著提高；当锻造比为2-5 时，由于流线化的加强，力学性能出现各向异性，纵向性能虽仍略提高，但横向 性能开始下降，锻造比超过5后，因金属组织的致密度和晶粒细化度均已达到最大 值，纵向性能不再提高，横向性能却急剧下降。因此，选择适当的锻造比相当重 要。一般，碳素结构钢取2-3，合金结构钢取3-4。对于某些高合金工具钢和特殊 性能的合金钢，为促进合金碳化物分布的均匀化，击碎钢中的碳化物，常采用较 大的锻造比，如高速钢取5-12，不绣钢取4-6。 锻造比越大，锻造流线越明显；锻造流线的稳定性很高，不能用热处理方法 消除，只有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。