第十章 自由锻造工艺

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图10-11 局部镦粗
二.拔长
使毛坯横截面减小而长度增加的锻造工序。
作用: 成形轴杆类锻件; 改善锻件内部质量。
(1)拔长变形特点: 拔长前变形区的长、宽、高分别为:l0、b0、h0。
拔长后变形区的长、宽、高分别为:l、b、h。
送进量l0 相对送进量l0/h0 压下量Δh=h0-h 展宽量Δb=b-b0, 拔长 量Δl=l- l0
理论计算法:根据塑性成形原理建立的公式,算出锻件成形 所需的最大变形力(或变形功),按此选取设备吨位。
经验类比法:在统计分析生产实践数据的基础上,整理出经 验公式、表格或图线,根据锻件某些主要参数(如质量、尺 寸、接触面积),直接通过公式、表格或图线选定所需锻压 设备吨位。
五、制订自由锻工艺规程卡
锻造工艺规程卡上需填写工艺规程制定的所有内容。它包括: 下料方法 工序 火次 加热设备 加热及冷却规范 锻造设备 锻件锻后处理。
第四节
胎模锻造简介
一.胎模锻及工艺特点:
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。 主要工艺特点:
1.与自由锻比,可以得到较高的锻件精度和较高的生产率; 2.与模锻比,不需要专用的模锻设备,可以在自由锻锤上生产模锻件, 胎模的制造简单、成本低; 3.采用人力操作胎模,劳动强度大; 4.适于小型锻件小批或中批生产。
变形程度表示: 压下量ΔH 镦粗比KH=H0/H
图10-2 平砧镦粗
(1)平砧镦粗:指毛坯在上下两个平砧之间的镦粗
根据镦粗后网格的变形程度分为三个变形区: 区域Ⅰ:难变形区; 区域Ⅱ:大变形区; 区域Ⅲ:小变形区,变形程度介于区域Ⅰ与区域Ⅱ之间。
变形结果:变 形不均匀,易 出现缺陷。
II
h
(三)在垫环上冲孔(如图10-25)
图 10-25 在垫环上冲孔 1—毛坯 2—冲垫 3—冲子 4—芯料
四、扩孔
减小空心毛坯壁厚而增加其内外径的锻造工序,用以锻造各种圆
环锻件。
扩孔方法: 冲子扩孔:用直径较大并带有锥度的冲子进行胀孔。 芯轴扩孔:相当于毛坯沿圆周方向拔长。
冲子扩孔
芯轴扩孔
HⅢ0/DⅡ0Ⅰ=2Ⅲ.5 Ⅳ

Ⅱ Ⅰ

H0/D0=1~0.67 Ⅰ
ⅢⅡ Ⅲ Ⅰ
HO/D0=1.45
Ⅰ Ⅲ ⅣⅠⅡⅡ

H0/D0=0.22
ⅢⅡ
Ⅰ Ⅰ
ⅡⅢ
图 10-4 高径比对镦粗鼓形与变形分布的影响 Ⅰ—难变形区 Ⅱ—大变形区 Ⅲ—小变形区 Ⅳ—均匀变形区
(2)垫环镦粗 :毛坯在单个垫环或两个垫环之间的镦粗、两个垫环 镦粗。
为减少缺陷采取的措施 1、预热模具,使用润滑剂:如玻璃粉、石墨粉等; 2、凹形毛坯镦粗 (如图10-5)
图10-5 凹形毛坯镦粗
3、软金属垫镦粗(如图10-6)
图10-6 软金属垫镦粗
4、铆镦、叠镦、套环内镦粗(如图10-7) 5、反复镦粗、拔长
图10-7 两件迭起镦粗
6、限制毛坯的高径比(图10-4)
变形程度:以毛坯拔长前后的截面积之比——锻造比KL表示:
KL=A0∕A
拔长变形实质是一系列镦粗工序组合,具有与镦粗变形 相类似的性质,每拔长一次: 侧面产生鼓形 内部变形不均匀
图10-14 拔长时毛坯纵向剖面的网格化
(2)影响拔长质量的工艺因素
1) 送进量:相对送进量l0/h0=0.5~0.8较为合适,绝对送进量常取
(1)制订变形工艺的内容: 确定锻件成形必需的基本工序 确定辅助工序和修整工序 决定工序顺序 设计工序尺寸
确定工序尺寸时应注意:
(1)工序尺寸必须符合各工序的规则; (2)必须估计到各工序变形时毛坯尺寸的变化; (3)应保证锻件各个部分有适当的体积; (4)在锻造最后进行精整时要有一定的修整留量; (5)多火锻造大型锻件时应注意中间各火次加热的可能性。 (6)对长度方向尺寸要求准确的长轴锻件,在设计工序尺寸时,要 考虑到修整时长度尺寸会略有伸长。
冲孔毛坯的形状与毛坯直径D0与孔径d之比有关,如图10-22。 当D0/d≤2~3时:拉缩严重,外径明显增大; 当D0/d=3~5时:几乎无拉缩,外径有所增大; 当D0/d>5时:多余金属挤向端面形成凸台。
图10-22 冲孔时毛坯形状变化情况
(二)空心冲子冲孔(如图10-24)
图 10-24 空心冲子冲孔 1—毛坯 2—冲垫 3—冲子 4—芯料
4)拔长操作的影响 沿螺旋线翻转90°拔长 反复转动90°拔长 沿整个毛坯长度拔长一遍后再翻转90°拔长
三、冲孔
采用冲子将毛坯冲出透孔或不透孔的锻造工序 冲孔方法:
实心冲子冲孔 空心冲子冲孔 在垫环上冲孔
(一)实心冲子冲孔
图 10-21 实心冲子冲孔 1—毛坯 2—冲垫 3—冲子 4—芯料
单个垫环镦粗
两个垫环镦粗
垫环镦粗的关键:能否锻出所要求的凸肩高度。 分流面的位置与下列因素有关:
毛坯高度与直径之比(H0/D0) 环孔与毛坯直径之比(d/D0) 变形程度(ε) 环孔斜度(α) 摩擦条件等。
α
图10-8 垫环镦粗
图10-9 垫环镦粗时的金属流动
(3)局部镦粗 : 只在局部长度内(端部或中间)进行的镦粗。 作用:锻造凸肩直径和高度较大的饼块锻件,或端部带有较大法 兰的轴杆锻件。 特点:与平砧镦粗相似,但受 “刚端”的影响。
(3)修整工序:用来精整锻件尺寸和形状,消除锻件表面不平、歪 扭等,使锻件完全达到锻件图纸要求的工序。包括: 鼓形滚圆、端面 平整、弯曲校正等。
辅助工序
预压钳把
钢锭倒棱
分段压痕
修整工序
鼓形滚圆
端面平整
弯曲校正
第二节 自由锻基本工序分析
一、镦粗 二、拔长 三、冲孔 四、扩孔 五、芯轴拔长 六、弯曲 七、错移
一、镦粗
使毛坯高度减小而横截面积增大的锻造工序称为镦粗。
图10-2 平砧镦粗
用途: 1.将高径(宽)比大的毛坯锻成高径(宽)比小的饼块锻件; 2.锻造空心锻件在冲孔前使毛坯横截面增大和平整; 3.锻造轴杆锻件可以提高后续拔长工序的锻造比; 4.提高锻件的力学性能等。
主要方法: 平砧镦粗 垫环镦粗 局部镦粗。
l=(0.4~0.8)B。 当送进量较小时,变形区出现双鼓形,容易引起内部横向裂纹,
若送进量小于当边压下量,会形成折叠。 当送进量过大时,变形区出现单鼓形,易形成横向裂纹和角裂以
及十字裂纹
图10-14 拔长送进量对变形和压力分布的影响
图10-14 拔长产生折叠过程的示意图
2) 压下量:Δ h大,强化心部变形,有利锻合内部缺陷。如坯料
(2)锻造比
锻造比大小反映了锻造对锻件组织和力学性能的影响,是表示锻件 在锻造成形时的变形程度,是衡量锻件质量的一个重要指标。
一般结构钢锻件:取锻比为2~2.5; 当零件受力方向与纤维方向一致时:取锻比为4; 重要锻件:采用镦粗拔长联合工艺,锻比要求高达6~8。
四、选定设备吨位
1、在制订锻造工艺规程时,锻造设备吨位要适当选取。2、确定锻 造设备吨位的方法:
图10-1 自由锻锤结构形式 a)单壁式 b)拱事 c)桥式
第一节 自由锻工序分类
(1)基本工序:改变毛坯的形状和尺寸已获得锻件的工序。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。
(2)辅助工序:为了完成基本工序而使毛坯预先产生某一变形的工 序。包括: 钢锭倒棱、预压钳把、分段压痕等。
第十章 自由锻造工艺
自由锻工序分类 自由锻基本工序分析 自由锻工艺规程制订
胎模锻造简介
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自由锻工艺过程特征: (1)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)工具与坯料部分接触,逐步变形,所需设备功率比模锻小, 可锻造大型锻件。 (3)靠人工操作控制锻件的形状和尺寸,效率低、劳动强度大。
二.胎模的种类
1.摔模(如图10-34a)上、下两模块靠有弹性的模把连接并定位。 摔模主要用于回转体锻件和长轴类锻件的制坯。
2.扣模 :用于非回转体 锻件的成形或制坯。
3.垫模 :仅有下模块,上模 即平砧。用于轮、盘类锻件成 形或制坯。
4.套模 由模套、上冲头与下 模垫组成,用于轮、盘类锻件 的成形。
的塑性允许,尽量采取大压下量拔长。 3) 砧子形状的影响
上下V形砧 上平下V形砧 上下平砧
图 10-17 拔长砧子形状及其对变形区分布的影响 a)上下 V形砧 b)上平下 V形砧 c) 上下平砧 Ⅰ—难变形区 Ⅱ—大变形区 Ⅲ—小变形区
上下平砧拔长圆形截面毛坯的变形:
图 10-18 平砧拔长圆形截面毛坯时的变形区和横向应力分布 图 10-19 平砧拔长圆形截面毛坯时的截面变化
制定工艺过程规程是编制自由锻规程最重要的一部分。具体 包括:
1.根据零件图绘制锻件图; 2.决定毛坯的质量和尺寸; 3.制订变形工艺及选用工具; 4.选择锻压设备; 5.确定锻造温度范围、加热和冷却规范; 6.确定热处理规范; 7.提出锻件的技术条件和检验要求; 8.量 2.锻造公差(图10-29) 3.锻造余块(图10-30,10-31)
图10-29
图10-30
图10-31
二、确定毛坯质量和尺寸
(一)毛坯质量的计算 毛坯质量G坯为锻件质量与锻造时各种金属损耗质量之和,即: G坯=G锻+G损
(二)毛坯尺寸的确定 毛坯尺寸的确定与所用工序有关
三、变形工艺与锻比
5.合模 由上模、下模与导 销组成。用于各种锻件的成 形。
三.胎换锻造工艺实例
1.传动轴
2.齿轮
3.双联齿轮
图 10-37 双联齿轮胎模锻工艺简图
a)预锻 b)终锻 1-预锻上模 2-预锻下模 3-预锻模套 4-终锻上模
6-终锻模套 7-终锻模垫
5-终锻半模
五、芯轴拔长
减小空心毛坯外径而增加长度的锻造工序。 用以锻造各种长筒锻件。(如图10-28)
图 10-28 芯轴拔长 1—坯料 2—锻件 3—芯轴 4—砧子
变形实质:空心毛坯的拔长,同样存在效率和质量的问题。提高芯轴 拔长效率的关键是增强金属的轴向流动,减少金属的径向流动。
第三节 自由锻工艺规程制订
III
III II I
I
r
镦粗变形时,不同高径比的毛坯会出现不同的鼓形特征
图 10-4 高径比对镦粗鼓形与变形分布的影响 Ⅰ—难变形区 Ⅱ—大变形区 Ⅲ—小变形区 Ⅳ—均匀变形区
镦粗毛坯容易出现的缺陷: 1、毛坯侧面出现鼓形,可能引起表面纵裂; 2、毛坯上下两端出现粗大的铸造组织; 3、毛坯内部变形不均匀,晶粒大小不均匀,锻件的性能也不均; 4、高径比较大的毛坯,易产生纵向弯曲, 变形失稳;
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