第七章自由锻金属工艺学A,武汉理工大学,2014年概论
武汉理工大学机械制造工程材料及成形技术基础(新)期末考试平时作业试卷
一、判断(共计50分,每题2.5分)1、将金属加热到再结晶温度以上时，金属将发生回复、再结晶及晶粒长大等变化。
（）A. 正确B. 错误错误:【A】2、钢的质量好坏是按其中的硫、磷含量来区分的。
（）A. 正确B. 错误错误:【A】3、球墨铸铁可以取代可锻铸铁。
（）A. 正确B. 错误错误:【B】4、不同晶格类型，原子排列的密度不同，因此，金属进行同素异构转变时，将引起金属体积的变化。
（）A. 正确B. 错误错误:【A】5、模锻时只能冲出盲孔，不能冲出透孔，中间留有一层金属，称为冲孔连皮。
（）A. 正确B. 错误错误:【A】6、模锻件的结构中可以有深孔或多孔结构。
（）A. 正确B. 错误错误:【B】7、单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。
（）A. 正确B. 错误错误:【B】8、碳钢冷变形后因加工硬化而强度提高，但在热变形时因不产生加工硬化，故性能得不到改善。
（）A. 正确B. 错误错误:【B】9、金属在塑性变形后产生的纤维组织能使金属具有各向异性。
（）A. 正确B. 错误错误:【A】10、塑性变形后形成的纤维组织经再结晶退火后即可得到消除。
（）A. 正确B. 错误错误:【B】11、小能量多次冲击抗力大小主要取决于材料的强度和塑性。
（）A. 正确B. 错误错误:【B】12、箱体上有相互位置要求的孔系加工可以用钻床钻孔来完成。
（）A. 正确B. 错误错误:【B】13、铸造合金的铸造性能主要包括合金的流动性和合金的收缩。
（）A. 正确B. 错误错误:【A】14、点焊就是用焊条每隔一定距离焊一个焊点。
（）A. 正确B. 错误错误:【B】15、弹性变形能随载荷的去除而消失。
（）A. 正确B. 错误错误:【A】16、电渣焊是用电渣充填焊缝完成焊接的。
（）A. 正确B. 错误错误:【B】17、与灰口铸铁相比，可锻铸铁具有较高的强度和韧性，故可以用来生产锻件。
（）A. 正确B. 错误错误:【B】18、钻孔时钻头的旋转运动是进给运动。
武汉理工大学的课件 金属工艺学
精密模锻工艺特点：
Ø需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下 料。 Ø需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、 脱碳层及其它缺陷等。 Ø应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表面 形成的氧化皮。 Ø精密模锻的锻件精度很大程度上取决于锻模的加工 精度。为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使 金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。 Ø模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。 Ø精密模锻一般都在刚度大、精度高的模锻设备上进 行。如曲柄压力机、摩擦压力机或高速锤等。
3.5.4 液态模锻
液态模锻的工艺流程：
原材料配制→熔炼→浇注→加压成型→脱 模→冷却→热处理→检验→入库。
液态模锻原理仿真
直接式液态模锻：压头（成型凸模）直接作用在液态 金属上，在压力下充型、凝固、并伴有微量的塑性变 性组织。适合于生产形状简单、性能要求较高的零件。
间接式液态模锻：同全立式压铸相似。
粉末锻造是粉末冶金成型方法和锻造相结合 的一种金属加工方法。它是将粉末预压成型后， 在充满保护气体的炉子中烧结制坯，将坯料加热 至锻造温度后模锻而成。
粉末锻造的优点（与模锻相比）
Ø材料利用率高，可达90%以上。而模锻的材料 利用率只有50%左右。 Ø机械性能高。材质均匀无各向异性，强度、塑 性和冲击韧性都较高。
高能高速成型的特点: Ø模具简单 Ø零件精度高，表面质量好 Ø可提高材料的塑性变形能力 Ø利于采用复合工艺
高能高速成型的类型
1．爆炸成型
爆炸成型是利用爆炸物质在爆炸瞬间释放出巨大的 化学能对金属毛坯进行加工的高能高速成型方法。除高 能高速成型共有的特点外，爆炸成型还具有以下特点：
(1)简化设备 (2)适于大型零件成型
直接式液态模锻
间接式液态模锻
5.2武汉理工大学金属工艺学课件
较高
较高
铣床
刨床
成批,外直线成形面
成批,外直线成形面
拉削
较高
较小
高
拉床
成批,大量生产各种小 型直线成形面
简 单 刀 具 加 工
手动进给
靠模装置 仿形装置 数控装置
较低
较低 较高 高
较大
较大 较大 较小
低
较低 较低 较高
普通机床 小批,各种成形面
普通机床 成批,各种直线成形面 仿形机床 小批,各种成形面 数控机床 中小批,各种成形面
与外圆磨削相比较,具 有以下工艺特点 a.表面粗糙度较大 b.磨削精度控制比较困难 c.生产率较低 结论：磨孔主要用于不宜或 无法进行镗削，铰削或拉削 的高精度及淬硬孔的精加工
7.3.4 孔加工方案的制订
序 号 1 2 钻孔 钻---铰 加工方案 加工精度
表面粗糙度 适用范围 任何批量,实体工件
Ra/μm IT11--IT13 12.5-25 IT7—IT8 1.6-3.2 不淬火钢件,铸 铁件和非铁合金 件小孔,细长孔 Φ30-100铸锻孔 成批,大量生产 除淬火件外各种 零件小批生产
铣削 加工 应用
1、周铣法 返回
2、端铣法
返回
3、周铣与端铣的比较
加工质量: 端铣比周铣高 加工效率: 端铣比周铣 高 加工适应性: 端铣比周铣差 4、铣削加工工艺特点 a.生产率较刨削高 c.刀具耐用度高 b.加工精度及表面 粗糙度较差 d.适用范围广 返回
• 1）顺铣法（down milling)
成形面的磨削加工
加工方法
成形砂轮 磨削 成形夹具 磨削 砂带磨削
加工 精度
较高
表面 粗糙度
较小
生产 率
金属工艺学A答案
第1页，共6页第2页，共6页----------装----------订----------线----------金属材料工程《金属工艺学》（A ）卷参考答案及评分标准一、选择题（请将正确答案的代码填写在相应的框内。
） （每小题1分，共10分） 1. 测定淬火钢件的硬度，一般常测试 。
A. 布氏硬度B. 洛氏硬度C.维氏硬度D. 莫氏硬度 2. 08F 牌号中，08表示其平均碳的质量分数为 。
A. 0.08%B. 0.8%C.8%D. 80% 3. 最理想的冒口形状是 。
A. 圆柱形B. 球形C. 球顶圆柱形D. 长方形 4. 影响铸件流动性的因素不包括 。
A. 浇注温度B. 合金化学成分C. 铸型的充填条件D. 铸件的温度梯度 5. 对同一种金属用不同方式进行压力加工，其中 时，变形抗力最大。
A. 自由锻 B. 轧制 C. 拉拔 D. 挤压 6. 锤上模锻 锻出通孔。
A. 不能B. 能C. 不一定D. 有可能 7. 工件焊接后应进行 。
A. 重结晶退火B. 去应力退火C. 再结晶退火D. 扩散退火 8. 在焊接长直水平焊缝和大直径焊缝时应选择 。
A. 埋弧焊B. 电渣焊C. 激光焊D. 摩擦焊 9. 加工是一种易引起工件表面金相组织变化的加工方法。
A. 车削B. 铣削C. 刨削D. 磨削10. 关于切削运动，通常有 。
A. 一个主运动，只能有一个进给运动B. 一个主运动，至少一个进给运动C. 多个主运动，只能有一个进给运动D. 多个主运动，至少一个进给运动1. 机械产品的制造一般分为设计阶段、制造阶段与使用阶段三个阶段。
2. 根据合金中各组元间的相互作用，合金中的晶体结构分为固溶体、金属化合物 和机械混合物。
3. 热处理按其工序位置和目的不同，可分为预备热处理和最终热处理。
4. 铸件的凝固方式通常有逐层凝固、中间凝固和糊状凝固三种。
5. 塑性和变形抗力是衡量锻造性能优劣的两个主要指标，锻造后会形成 纤维组织。
7-金属工艺学---练习题[武汉理工大学继续教育]
![7-金属工艺学---练习题[武汉理工大学继续教育]](https://img.taocdn.com/s3/m/38c8aaa70b4e767f5bcfce32.png)
一、判断(共计50分,每题2.5分)1、背吃刀量是指工件上已加工面和待加工面之间的垂直距离。
A. 正确B. 错误2、一般进行热处理的钢都是镇静钢。
A. 正确B. 错误3、皮带传动不能保证准确的传动比。
A. 正确B. 错误4、钢的质量好坏是按其中的硫、磷含量来区分的。
A. 正确B. 错误5、钎焊是焊接时，钎料和焊件都熔化进行焊接的。
A. 正确B. 错误6、闪光对焊对接头清理工作要求不高。
A. 正确B. 错误7、气焊焊接黄铜时应该采用中性焰。
A. 正确B. 错误8、CO2气体保护焊所用的焊丝中所含的较多的Si、Mn,是为了使焊缝成分变成低合金钢。
A. 正确B. 错误9、下列是表面热处理面较大，故可对孔进行精加工。
A. 正确B. 错误10、板料弯曲时，弯曲模的角度应等于弯曲件的角度。
A. 正确B. 错误11、箱体上有相互位置要求的孔系加工可以用钻床钻孔来完成。
A. 正确B. 错误12、模锻时只能冲出盲孔，不能冲出透孔，中间留有一层金属，称为冲孔连皮。
A. 正确B. 错误13、钻孔时钻头的旋转运动是主运动。
A. 正确B. 错误14、模型锻造可以锻造形状十分复杂的锻件。
A. 正确B. 错误15、生产类型就是指年产量。
A. 正确B. 错误16、把钢加热成为奥氏体后速冷到Ms线以上等温一段时间再冷却下来的热处理叫等温淬火。
A. 正确B. 错误17、齿轮传动不能保证准确的传动比。
A. 正确B. 错误18、加工铸铁等脆性材料和采用硬质合金高速切削时，不采用切削液。
A. 正确B. 错误19、电焊条焊芯的作用是用于导电的。
A. 正确B. 错误20、车外圆时可以用丝杠走刀。
A. 正确B. 错误二、单选(共计50分,每题2.5分)21、粗加工时车刀角度选择正确的是（）A. 前角大值B. 后角大值C. 前后角都大D. 前后角都小22、焊接时，为防止铁水下流，焊条直径一般不超( )A. 1mmB. 2mmC. 10mmD. 4mm23、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为A. 抗压强度B. 屈服强度C. 疲劳强度D. 抗拉强度24、（）是指企业在销售商品、提供劳务的过程中发生的各种费用，包括企业销售商品过程中发生的运输费、装卸费、包装费、保险费、展览费和广告费，以及为销售本企业商品专设的销售机构（含销售网点、售后服务网点等）的职工薪酬、业务费、折旧费等经营费用。
金属工艺学——武汉理工大学
一、单选( 每题参考分值2.5分 )1、下列材料中那种钢的锻造性能最好（）。
A. T12 AB. 45C. 20D. 9SiCr正确答案：【C】2、牌号为KHT350-04的铸铁的石墨形态是（）A. 片状B. 蠕虫状C. 球状D. 团絮状正确答案：【D】3、键槽加工应选用（）。
A. 车削B. 铣削C. 刨削D. 磨削正确答案：【B】4、机床型号“CA6140”表示（）。
A. 车床类B. 铣床类C. 磨床类D. 刨床类正确答案：【A】5、下列材料中流动性最好的是（）。
A. ZG35B. QT400－15C. HT200D. ZL102正确答案：【C】6、锻件拔长时，其锻造比Y应等于（）。
A. 坯料体积与锻件体积之比B. 锻件最大截面积与坯料截面积之比C. 坯料截面积与拔长后最大截面积之比D. 坯料长度与锻件长度之比正确答案：【C】7、特别适合焊接异种金属的焊接方法是（）。
A. 摩擦焊B. 电渣焊C. 闪光对焊D. 手工电弧焊正确答案：【A】8、在切削铸铁等脆性材料时，得到的切削类型是（）A. 带状切屑B. 节状切屑C. 粒状切屑D. 崩脆切屑正确答案：【D】9、在下列孔加工方法中，能加工孔内环形槽的是（）。
A. 钻孔B. 扩孔C. 铰孔D. 镗孔正确答案：【D】10、确定分型面时，尽量使铸件全部或大部分放在同一砂箱中，其主要目的是（）。
A. 操作方便B. 保证铸件精度C. 利于铸件补缩D. 保证充型正确答案：【B】11、为简化锻件形状，将小孔、凹档、小台阶不予锻出而添加的那部分金属，称为（）。
A. 敷料（余块）B. 余量C. 坯料D. 料头正确答案：【A】12、变形工序中拉深系数的选择一般不小于________，坯料塑性差取________限。
（）A. 0.5-0.8、上B. 0.2-0.6、上C. 0.5-0.8、下D. 0.2-0.6、下正确答案：【A】13、金属压力加工不是指（）。
A. 自由锻B. 板料冲压C. 压力铸造D. 冲裁正确答案：【C】14、下列材料中可锻性最好的是（）。
自由锻工艺PPT课件
-
5.空心类锻件
17
图4-5 195型单拐曲轴的全纤维锻造过程
6.弯曲类锻件
-
图4-7 弯曲类锻件的锻造过程
18
a) 20t吊钩的锻造过程 b)卡瓦的锻造过程
7.复杂形状类锻件
-
吊环螺钉 羊角吊钩
19
羊角锤头
-
4.3 自由锻基本工序分析
自由锻基本工序？
了解和掌握自由锻每种基本工序金属的流动 规律和变形分布，对合理选择成形工序，准 确分析锻件质量和制定锻件自由锻工艺规程 非常重要
D0/d ≥5，H0=H
44
D0/d ＜5，H0=(1.1~1.2)H
实心冲孔的优点？
(3)冲孔时易产生的缺陷及防止措施 冲孔时如果操作不当、坯料尺寸不合适、坯料温度
不均匀等，可能会使锻件形状“走样”，产生孔冲偏、 斜孔、裂纹等缺陷
-
D0/d ＞ 3
H0/D0 ≤1.5
H0/D0 ≤1.5
图4-51 冲孔缺陷示意图
自由锻视频
适用范围：1、中小型锻件的单件小批量生产； 2、大型锻件生产
优点：工具简单、通用性强、灵活性大 缺点：锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率低 2
-
中小型锻件，大型锻件。为模锻完成制坯工序。
3
-
4
-
16000吨水压机上， 重260吨的巨型钢锭4570毫米、 长3450毫米的核电筒节B 中国第二重型机械集团公司（以 下简称中国二重或二重）
图4-57 辗压扩孔工作原理图 1—环形坯料 2—芯辊 3—辗压辊
4—导向辊 5—信号辊 53
-
4.3.5 弯曲
将坯料弯曲成规定外形的锻造工序称为弯曲，这种方法可用于 锻造各种弯曲类锻件，如起重吊钩、弯曲轴杆等。
自由锻工艺过程
辅助和修整工序：倒棱、滚 圆、校正等工步
轴杆类锻件
主要有传动轴、轧辊、立柱、拉 杆等零件。 工序： 基本工序：拔长或 墩粗+ 拔长工步
辅助和修整工序：倒棱、滚圆 工步
曲轴类锻件
工序： 基本工序：拔 长、错移和扭转等工 步
辅助和修整工序： 分段压痕、局部倒棱、 滚圆和校正等工步
1 下料 2 压槽 3错移 4 压槽 5 压出Ⅰ和Ⅲ 6 压槽 7 摔出中
间，两端轴颈 8 扭转，Ⅰ和Ⅲ拐各扭30°
弯曲类锻件 工序： 基本工序： 拔长、弯曲工步
辅助和修整工序：
分段压痕、滚圆和平 整等工步
复杂形状类锻件：主 要有阀体、叉杆、吊 环体、十字轴等零件。 锻造难度较大。
自由锻件的分类
第5章
自由锻工艺过程 自由锻工艺过程的实质是利用简单的工
具逐步改变坯料的形状、尺寸和状态，以 获得所要求形状、尺寸和性能的锻件的加 工程序.
自由锻研究的主要内容是：
对于碳钢和低合金钢的中小型锻件，在锻造时 主要是成形问题，要求掌握金属的流动规律。
对于大型锻件和高合金钢锻件，因为用钢锭为 原材料，锻造时的关键是质量问题，除了提高原 材料冶金质量外，还应从锻造工艺方面采取措施 。
概念：余块 锻造比 1.自由锻造工序如何分类？各工序变形有何特点？ 2.“镦粗比”与“锻造比”有何不同？各用于什么条件？有什么实用意义？ 锻造比对组织和性能有何影响？ 3.自由锻工艺规程包括哪些内容？如何填写工艺卡片？ 4. 改善大锻件内部质量有哪些措施？
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空心类锻件
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轴类锻件的生产过程
1）坯料重量G坯为锻件重量与锻造时各种
金属损耗重量之和。
7-金属工艺学---练习题[武汉理工大学继续教育]
一、判断(共计50分,每题2.5分)1、背吃刀量是指工件上已加工面和待加工面之间的垂直距离。
A. 正确B. 错误2、一般进行热处理的钢都是镇静钢。
A. 正确B. 错误3、皮带传动不能保证准确的传动比。
A. 正确B. 错误4、钢的质量好坏是按其中的硫、磷含量来区分的。
A. 正确B. 错误5、钎焊是焊接时，钎料和焊件都熔化进行焊接的。
A. 正确B. 错误6、闪光对焊对接头清理工作要求不高。
A. 正确B. 错误7、气焊焊接黄铜时应该采用中性焰。
A. 正确B. 错误8、CO2气体保护焊所用的焊丝中所含的较多的Si、Mn,是为了使焊缝成分变成低合金钢。
A. 正确B. 错误9、下列是表面热处理面较大，故可对孔进行精加工。
A. 正确B. 错误10、板料弯曲时，弯曲模的角度应等于弯曲件的角度。
A. 正确B. 错误11、箱体上有相互位置要求的孔系加工可以用钻床钻孔来完成。
A. 正确B. 错误12、模锻时只能冲出盲孔，不能冲出透孔，中间留有一层金属，称为冲孔连皮。
A. 正确B. 错误13、钻孔时钻头的旋转运动是主运动。
A. 正确B. 错误14、模型锻造可以锻造形状十分复杂的锻件。
A. 正确B. 错误15、生产类型就是指年产量。
A. 正确B. 错误16、把钢加热成为奥氏体后速冷到Ms线以上等温一段时间再冷却下来的热处理叫等温淬火。
A. 正确B. 错误17、齿轮传动不能保证准确的传动比。
A. 正确B. 错误18、加工铸铁等脆性材料和采用硬质合金高速切削时，不采用切削液。
A. 正确B. 错误19、电焊条焊芯的作用是用于导电的。
A. 正确B. 错误20、车外圆时可以用丝杠走刀。
A. 正确B. 错误二、单选(共计50分,每题2.5分)21、粗加工时车刀角度选择正确的是（）A. 前角大值B. 后角大值C. 前后角都大D. 前后角都小22、焊接时，为防止铁水下流，焊条直径一般不超( )A. 1mmB. 2mmC. 10mmD. 4mm23、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为A. 抗压强度B. 屈服强度C. 疲劳强度D. 抗拉强度24、（）是指企业在销售商品、提供劳务的过程中发生的各种费用，包括企业销售商品过程中发生的运输费、装卸费、包装费、保险费、展览费和广告费，以及为销售本企业商品专设的销售机构（含销售网点、售后服务网点等）的职工薪酬、业务费、折旧费等经营费用。
武汉理工大学《金属工艺学》复习
将熔炼好的液态金属浇注到与零件的形状和尺寸相适应的铸型型腔中，待其 冷却凝固后，所获得毛坯或零件的成型方法，称为铸造。 液态金属充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰的成型件的能力，称为充 型能力。充型能力不足时会产生浇不足、冷隔、夹砂、气孔、夹渣等缺陷 影响充型能力的因素 合金的流动性；浇注条件（浇注温度，充型压力）；铸型填充条件（铸型蓄 热能力，铸型温度，铸型中的气体）；铸件结构。
铸造工艺参数：
机械加工余量和铸孔；铸造收缩率；拔模斜度；铸造圆角。
定性地绘出图示零件的铸造工艺图
先绘出零件图，再在零件图上表示出浇注位置、分型面、加工余量、拔模 斜度、型芯轮廓 （P98）
课件画工艺图部分
铸件的结构设计（教材 、课件及作业相关部分）
压力加工
金属压力加工 定义：金属压力加工是指固态金属在外力作用下产生塑性变 形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方 法，又称金属塑性加工。
焊缝的布置
焊缝分散布置的设计
焊缝对称布置的设计
焊缝避开最大应力集中位置的设计
焊缝远离机械加工表面的的设计
焊缝的布置
焊缝位置便于手弧焊的设计
便于自动焊的设计
便于点焊及缝隙焊的设计
错误的焊缝布置
焊接顺序原则：先自由后约束
切削加工
切削运动
机 床 名 称 卧 式 车 床 钻 床 主运动 进给运动 机床 名称 主运动 进给运动
需一副冲孔模、一副落料模。 冲孔模：φ凸=φ孔=100 φ凹=φ凸+Z=100+0.2=100.2 落料模：φ凹=φ落料=200 φ凸=φ凹－Z=200－0.2=199.8
焊 接
焊接方法分类：熔焊，压焊，钎焊
电弧焊
自由锻工艺课件(PPT 38张)
1 . 2 5 H / D 2 . 5 0 0
从而可得 D0 = (0.8～1.0)
3
V坯
a0 = (0.75～0.9) 3 V 坯
Seite 18
⑵当头道工序为拔长时，原坯料直径应按锻件最大截面积S锻 , 并考虑锻比KL和修整量等要求来确定： S坯＝KL· S锻 即D0 = 1.13√KLS锻 再按国家材料规格，选取标准直径或标准边长，然后计算 坯料高度（下料长度）： 圆坯料 2 H = V / ( / 4 D) 0 0 坯 方坯料
Seite 23
四、锻造比的确定
锻造比是表示锻件变形程度的一种方法，也是保证锻 件质量的一个重要指标。应合理选择锻造比。 型材一般经过大变形的锻轧，组织性能均得到改善， 一般不须考虑锻造比。 钢锭的锻造必须考虑锻造比。 一般要求锻造比大于3。
Seite 24
典型锻件的锻造比见表
锻件名称 计算部位 锻造比 锻件名称 计算部位 锻造比
航空用大 型锻件
五、设备吨位的计算与选择
根据作用在坯料上力的性质，自由锻设备 分为锻锤和液压机两大类。
在使用锻锤进行锻造时，必须正确选择合适的设备
。用小的设备锻造太大的锻件，锻件内部锻不透，而且 生产率低。 反之，小型锻件用太大的设备进行锻造速度慢，打 击力不易控制，也是不适宜的。
Seite 26
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三、大型锻件变形工艺分析
生产大锻件必须根据对锻件组织性能的具体要 求。恰当地选用变形工艺。因此，有必要对大锻件 锻造中常用变形工艺的特点进行具体分析。
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武汉理工大学金属工艺学课件
2020/11/22
武汉理工大学金属工艺学课件
4.5 焊接缺陷与检验
焊接接头的不完整性称焊接缺陷。主要有焊 接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷 等。
武汉理工大学金属工艺学课件
4.5.1 焊接裂纹
1、热裂纹
✓ 热裂纹的特征 热裂纹可发生在焊缝区或热影响区。 热裂纹的微观特征是沿晶界开裂，所以又称
弧或等离子弧自动焊。
武汉理工大学金属工艺学课件
4.6.3 焊接接头工艺的设计
✓ 焊缝的布置
1．焊缝应尽可能分散，如 右图。以便减小焊接热影响 区，防止粗大组织的出现。
2．焊缝的位置应尽可能对 称分布，如右图，以抵消 焊接变形。
武汉理工大学金属工艺学课件
3．焊缝应尽可能避开最大应 力和应力集中的位置，如右 图。以防止焊接应力与外加 应力相互叠加，造成过大的 应力和开裂。
1．熔焊接头设计
2．压焊接头设计
（1）点焊接头设计
点焊接头设计包括焊点直径d0，焊点数n等
（2）摩擦焊的接头型式 摩擦焊接头的型式，不仅根据产品的设计要求 来确定，同时也要考虑到摩擦焊接工艺的特点。
武汉理工大学金属工艺ห้องสมุดไป่ตู้课件
4.6.3 典型焊件的工艺设计
压力容器
结构名称：中压容器 材料：16MnR（原材料尺寸为1200×5000mm） 件厚：筒身12mm；封头14mm；人孔圈20mm；管接头7mm
当熔池氧化严重时，熔池存在较多的FeO， 在熔池温度下降时，将发生如下反应：
FeO+C = Fe+CO↑
此时，若熔池已开始结晶，则CO将来不及逸
出，便产生CO气孔。熔池氧化愈严重，含碳量愈
自由锻工艺
自由锻工艺自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。
自由锻的基本目的：经济地获得所需的形状、尺寸和内部质量的锻件。
锻件的类型有大型和中小型锻件。
小型锻件以成形为主，大型锻件（尤其是重要件）和特殊钢以改善内部质量为主。
钢锭经过锻造，粗晶被打碎，非金属夹杂物及异相质点被分散，内部缺陷被锻合，致密程度高，流线分布合理，综合力学性能大大提高。
钢锭中的常见缺陷有：偏析、夹杂、气泡、缩孔、缩松、裂纹等。
自由锻的特点优点：①设备的通用性好、工具简单、灵活性大；②可锻小到不足1公斤，大可到几百吨大型件，且大型锻件的组织致密、力学性能好；自由锻主要用于单件、小批量生产，且是生产大型和特大型锻件的唯一方法。
缺点：③锻件形状简单、加工余量大、精度低；④自由锻操作技术要求高、生产率低、劳动强度大。
自由锻工序自由锻工艺方法包括：基本工序、辅助工序和修整工序。
基本工序包括：镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、扭转、错移、切割和锻焊等。
辅助工序是为了配合基本工序使坯料预先变形的工序，如钢锭倒棱、预压钳把、分段压痕。
修整工序安排在基本工序之后，用来修整锻件的尺寸和形状。
1、基本工序（1）镦粗镦粗：是使坯料高度减小、横截面积增大的工序。
在坯料局部进行的镦粗叫局部镦粗。
适于饼块、盘套类锻件的生产。
镦粗的方法一般分为三类：平砧镦粗、垫环镦粗和局部镦粗i.平砧镦粗坯料在上下两个平砧间或镦粗平板间进行的镦粗。
镦粗时的锻造比: 常用镦粗前后坯料的高度之比即镦粗比K H来表示镦粗的变形程度。
K H=H0/H镦粗时的高径比：镦粗时，坯料高度与直径之比称为高径比。
通常坯料高径比H0/D=0.8-2.0。
H0/D≈3时，镦粗后产生双鼓形。
H0/D>3时，镦粗时坯料易产生纵向弯曲，如不及时矫正易产生折叠。
凹形坯镦粗可以减小“鼓肚”的程度，从而避免侧表面出现裂纹。
下篇第7章-自由锻造工艺
主讲教师：刘维自由锻的概念●利用通用工具完成材料成形的锻造方法。
●自由锻工艺所包含的内容包括了锻件的成形规律和提高锻件的质量两个方面。
自由锻●对于碳钢和低合金钢的中小型锻件，原材料大多是经过锻轧而成的质量较好的钢材，锻造时主要是成形问题。
●对于大型锻件和高合金钢锻件，一般是以内部组织较差的钢锭为原材料，锻造时关键是质量问题。
自由锻的特点①所用工具简单、通用性强、灵活性大，适合单件和小批锻件的生产。
②自由锻件是由毛坯逐步变形而成的，工具只与毛坯部分接触，故所需设备功率比模锻要小的多，所以自由锻也适于锻造大型锻件。
③能锻造多种多样、变形程度相差很大的锻件。
④自由锻是靠人工操作来控制锻件形状和尺寸的，锻件的精度与操作者的技术程度有很大关系，同时具有效率低、劳动强度大的特点。
自由锻的设备根据锻造设备产生作用力的性质，可分为锤上自由锻和压力机自由锻。
自由锻锤的结构形式有：a）单臂式、b）拱式、c）桥式。
自由锻的工序●自由锻工序可分为：基本工序辅助工序修整工序基本工序改变毛坯的形状与尺寸以获得锻件的工序。
包括镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、切割、错移、扭转、锻接等。
基本工序改变毛坯的形状与尺寸以获得锻件的工序。
包括镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、切割、错移、扭转、锻接等。
基本工序改变毛坯的形状与尺寸以获得锻件的工序。
包括镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、切割、错移、扭转、锻接等。
辅助工序为完成基本工序而使毛坯预先产生某一变形的工序。
包括预压钳把、钢锭倒棱、分段压痕等。
修整工序用来精整锻件形状与尺寸，消除锻件表面不平、歪扭等，使锻件完全达到锻件图要求的工序。
修正工序的变形量通常较小，包括：弯曲校正、鼓形滚圆、断面平整等。
胎模锻●在自由锻设备上采用活动模具成形锻件的方法称为胎模锻。
●胎模锻利用自由锻方法制坯，在胎模中终锻成形，具有自由锻和模锻的综合特点。
工艺特点①与自由锻相比，可以得到较高的锻件精度和较高的生产率。
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二.自由锻的生产特点
1. 所用设备及工具简单。 2. 生产的适应性强 , 特别适合生 产单件或大型锻件。 3. 生产者的个人技术水平对产品 的质量影响较大。 4. 锻件的精度和表面质量较差。 5. 金属的损耗大 , 劳动强度大, 生 产率低。
第二节自由锻造设备
空气锤 蒸气 – 空气锤 水压机
一.自由锻件结构工艺性
1.不能锻打锥体或斜面锻件。
工艺性差的结构
工艺性好的结构
一.自由锻件结构工艺性
1.不能锻打锥体或斜面锻件。
工艺性差的结构
工艺性好的结构
一.自由锻件结构工艺性
2.锻件应由简单的几何体组成。
工艺性差的结构
工艺性好的结构
一.自由锻件结构工艺性
2.锻件应由简单的几何体组成。
工艺性差的结构
拔
长
冲
孔
实心冲子冲孔
空心冲子冲孔
弯
曲
芯 轴 拔 长
芯 轴 扩 孔
切
割
错
移
基本工序 自由锻 的工序
辅助工序 精整工序 压钳把; 倒棱; 压痕;
压 钳 把
倒
棱
压
痕
基本工序 自由锻 的工序
辅助工序 精整工序
校正 滚圆 平整
校
正
滚
圆
平
整
第四节 自由锻工艺 规程的编制
自由锻件结构工艺性 绘制锻件图 确定坯料的质量和尺寸 选择锻造工序
四.选择锻造工序
1.盘类锻件
镦粗( 或拔长 + 镦粗 ) , 锻件
拔长(或镦粗 + 拔长), 切肩和锻台肩。
四.选择锻造工序
3.筒类锻件
镦粗 ( 或拔长 + 镦粗 ), 冲孔, 在心轴上拔长。
四.选择锻造工序
4.环类锻件
镦粗 ( 或拔长 + 镦粗 ), 冲孔, 在心轴上扩孔。
工艺性好的结构
一.自由锻件结构工艺性
4.避免锻打横截面有急剧变化 或形状复件的锻件。
工艺性差的结构
工艺性好的结构
二.绘制锻件图
1.敷料 2.锻件 余量 3.锻件 公差
1 2
三.确定坯料的质量和尺寸 1.坯料质量( m坯 )计算: m坯 = m锻件 + m损
2.坯料尺寸计算: 在确定坯料尺寸时主要考 虑锻造比的取值 , 一般锻造比 不小于2.5～3。
四.选择锻造工序
5.曲轴类锻件: 拔长(或镦粗 + 拔 长) , 错移 , 锻台肩, 扭转。
四.选择锻造工序
6.弯曲类锻件: 拨长 , 弯曲。
空 气 锤
蒸气 – 空气锤
水 压 机
第三节自由锻的工序
基本工序 自由锻 的工序
辅助工序 精整工序
基本工序 自由锻 的工序
辅助工序 精整工序
镦粗; 拔长; 冲孔; 弯曲; 错移; 切割; 芯轴拨长 ; 芯轴扩孔 ;
镦
粗
镦粗时的 最佳高径比为: H / D = 2～2.5。
当镦粗的 H / D < 2～2.5 时:
工艺性好的结构
一.自由锻件结构工艺性
3.在自由锻 锻件的设 计上应避 免出现加 强筋、凸 台等结构。
工艺性差
工艺性好
一.自由锻件结构工艺性
3.在自由锻 锻件的设 计上应避 免出现加 强筋、凸 台等结构。
工艺性差
工艺性好
一.自由锻件结构工艺性
4.避免锻打横截面有急剧变化 或形状复杂的锻件。
工艺性差的结构
热加工工艺基础
机械制造基础 - Ⅱ
第七章 自由锻
机电工程学院 金工学部 王志海
第七章 自由锻
自由锻生产工艺概述 自由锻造设备 自由锻的工序 自由锻工艺规程的编制
第一节 自由锻生产工艺概述
一.定义:自由锻是使坯料在压力作 用下部分金属塑性变形受 限制 , 其余金属可自由流 动的一种工艺方法。