锻造工艺学6
锻造冲压工艺学
2.2 加热
1、 加热方法 火焰炉（煤炉、油炉、煤气炉）：适用于碳钢，低合金钢； 电加热设备（电阻炉、感应炉）：适用于合金钢，有色金属。 2、 钢加热过程中应注意的四点现象：氧化、脱碳、过热、过烧 (1)氧化 氧化性气体（O2,CO2,H2O和SO2）与钢发生反应。 例如 Fe+(1/2)O2→←FeO (2)脱碳 化学反应造成钢表面层碳含量的减少叫脱碳。 例如 Fe3C+O2→←3Fe+CO2 (3) 过热 温度过高造成晶粒粗大。 (4)过烧 加热到接近熔化温度并在此温度下长期保留，不仅晶 粒粗大，而且晶界熔化。
2.3 模锻件的切边和冲孔连皮
1、 模锻件的切边和冲孔连皮指切去模锻件的飞边和冲去模 锻 件的内孔连皮，是模锻工艺中的一个工序（并非非有 不可）。 2、方式 热冲切 高合金钢、镁合金。 冷冲切 低合金钢、铝合金、铜合金。
图10 飞边与冲孔连皮
2.4 锻件的冷却、热处理、清理和质量检验
锻造后，还需要进行冷却、热处理、表面清理和校正等后续工 序，对精度要求高的锻件还要进行精压。不合格的锻件要返工 和报废，因而有工序间的质量检验。 1、冷却 冷却不当，会造成钢件表里不一，产生残余应力，可 能造成开裂。（尤其对大型锻件，高合金钢锻件要注意）。 冷却方法： A 空冷 出模后空气中冷却。 退 淬火 E 正 火 适用于有色金属（铝、镁、钛合 火 G 金）锻件。 Ac m B 坑冷(箱冷）中碳钢、碳素工具 Ac 球化退火 钢、大多数低合金钢的中型锻件。 P 0.77 高温回 C 炉冷 速度慢，生产率低。 低 温火 回 火 适用于大型锻件（中碳钢和低合金 钢）和高合金钢的重要锻件。
3.3 发展方向
A 设备向巨型化发展。
一组数据说明：70万KN模锻水压力机（液体压力传动） 12万KN热模锻压力机（机械传动）
锻造工艺学
第一、二章 锻造生产用原材料与下料1、钢锭由冒口、锭身和底部组成。
2、大型钢锭的组织结构：答：1）细晶粒层 由于钢液接触模壁冷凝速度快，产生大量晶核，因而表面首先凝固成细小的等轴晶粒层（或称激冷层）；2）柱状晶区 表面细晶粒层形成后，锭模温度上升，继续散热速度减慢，晶粒开始沿着与模壁垂直的方向发展，从而形成柱状晶区。
由于选择结晶的缘故，易熔成分挤向中心，所以柱状晶区的夹杂及其他缺陷较少；3）倾斜树枝晶区 随着柱状晶区的不断发展，锭模温度继续上升，散热速度愈加减慢，加以杂质和气体上浮的运动作用，于是形成晶轴偏离柱状晶体方向的倾斜树枝晶区，并且A 形偏析区也在这一区间形成；4）粗大等轴晶区 倾斜树枝晶区长大到一定阶段后，由于外层收缩脱离锭模产生间隙，散热速度更加减慢，中心区的钢液有可能达到同一过冷度而同时凝固，最终形成粗大等轴晶区。
在这一区间的上部出现V 形偏析，下部出现负偏析，夹杂与疏松等缺陷较多，由此不难看出钢锭中心处组织较差；5）沉积堆 底部的钢液凝固快，形成较厚的细晶粒层。
此外，由于上部钢液中最初形成的晶体因比重大而下沉，并将碰断的树枝状晶分枝一起向下堆积。
在这一过程中，由于周围凝固，并且钢液补缩能力较小，所以沉积堆的组织疏松，氧化物夹杂多，在化学成分上构成负偏析区；6）冒口区 因为选择结晶的关系，钢锭内首先凝固的部分纯度高，最后凝固的冒口区杂质最多，特别是熔点低的硫化物和磷化物。
冒口区的钢液比重小，在凝固过程中得不到补缩，因而最终形成大缩孔，其周围并存在大量疏松。
钢锭底部和冒口占钢锭重量的5--7%和18--25%。
对于合金钢，切除的冒口应占钢锭的25--30%，底部占7--10%。
3、大型钢锭的内部缺陷以及形成原因：答：1）偏析 钢锭内部化学成分和杂质分布不均匀性称为偏析。
偏析是钢液凝固时选择结晶的产物。
偏析可分为树枝状偏析（或显微偏析）和区域偏析（或低倍偏析）两种。
树枝状偏析是指钢锭在晶体范围内化学成分的不均匀性。
锻造工艺学
毛边槽尺寸图
绘制计算毛坯图
1.V计=V锻+V毛=161856+23056=184912 mm ³
2.平均截面积
F均 V计 L 184912 205 902 . 0 mm
2
3.平均直径
d 均 1 . 13 F均 33 . 93 mm
带毛边的锻件
截面图
计算毛坯截面图
截面积图 3000 2500
计算繁重细数
由计算毛坯图可知毛坯近似为一头一杆，各参 数如下： L杆 =150mm L计 =205mm dmax=57.0mm dmin=24.7mm d均 =33.93mm d拐 =32.87mm V杆 =102955.88mm3
计算繁重细数
α
d max d均
57 33 . 98
1 . 68
确定毛边槽形式和尺寸
选用图4-63毛边槽形式 “ I ”
查表4-14按吨位确定毛边槽尺寸为 h桥=1.6mm h1=4mm b1 =22mm R=1mm b=8mm Fk=110 cm²
查出锻件形状较简单的毛边槽充满系数0.3-0.5取0.4, 毛边槽体积 V毛=L周长η Fk =524×0.4×110＝23056 mm³
修正后计算毛坯截面图
修正前后截面积对比图 3000 2500
截面积/mm²
2000 1500 1000 500 0 0 50 100 长度/mm 150 200 250
修正后计算毛坯直径图
修正前后直径对比图 40 30 20
直径/mm
10 0 -10 0 -20 -30 -40 长度/mm 50 100 150 200 250
确定锻锤吨位
总变形面积为锻件在平面图上的投影面积不毛边面积之和， 参考表4-14，按1~2t锤毛边槽尺寸考虑，假定毛边桥部宽度为 22mm。 总面积F=6866+524×22=18394mm2
锻造工艺学(完整版)课件
控制锻造工艺参数
如温度、压力、时间等，以获 得最佳的锻造效果。
制定检验标准
对锻造产品进行严格的质量检 验，确保产品符合标准。
持续改进
根据质量反馈，不断优化锻造 工艺和质量控制措施。
质量检测方法
目视检测
通过肉眼或低倍放大镜观察产品表面和内部 质量。
无损检测
利用X射线、超声波等无损检测技术对产品 内部进行检测。
有色金属
复合材料
如铜、铝、锌等，具有良好的导热性和塑 性，适用于制造要求轻量化和美观的零件 。
由两种或多种材料组成，具有优异的性能 ，如高强度、高刚性和轻量化，适用于航 空、航天等高科技领域。
锻造工具
锻锤
是最常用的锻造工具之 一，通过敲击使材料变 形，达到锻造的目的。
压力机
通过施加压力使材料变 形，适用于大型和重型
提高材料利用率和降低成本
通过合理的锻造工艺，可以减少材料浪费，降低生产成本。
锻造工艺的历史与发展
古代锻造工艺
现代锻造工艺
人类早期的锻造工艺主要采用简单的 锤击和砧打方式，用于制作工具和武 器。
随着科技的不断进步，锻造工艺在材 料、设备、工艺控制等方面取得了重 大突破，广泛应用于航空、航天、汽 车、能源等领域。
分类
锻造工艺学根据不同的分类标准可以 分为多种类型，如按变形温度可分为 热锻、温锻和冷锻；按变形程度可分 为自由锻、模锻和精密锻造等。
锻造工艺的重要性
提高金属材料的力学性能
通过塑性变形消除金属内部的缺陷，提高其力学性能，如强度、 韧性等。
实现复杂形状零件的成形
锻造工艺能够将金属材料加工成具有复杂形状和尺寸要求的零件， 满足各种工程应用需求。
锻造工艺学(完整版)
家的工业水平。
Seite 20
二、锻件生产的分类及其工艺流程
根据所用工具和生产工艺的不同可分为自由锻造、模锻和特 种锻造。
1．自由锻造 把加热好的坯料放在自由锻造设备的平砧之间 或简单的工具中进行锻造的方法称为自由锻。
一般由锻工控制金属的变形方向和形状尺寸。
手工锻造
Seite 23
自由锻还可以借助简单的模具进行锻造，称 胎模锻。
胎模锻造是把加热好的坯料用自由锻方法预 锻成近似锻件的形状，然后在自由锻设备上用胎 模终锻成形（形状简单的锻件可直接把坯料放入 胎模内成形），这种锻造方法称为胎模锻造。
Seite 24
2．模锻 把加热好的坯料放在固定于模锻设备上的 模具内进行锻造的方法称为模锻。
这些缺陷的形成与冶炼、浇注和结晶过 程紧密相关，并且不可避免。
Seite 48
⑴偏析 包括枝晶偏析（指钢锭在晶体范围内化学 成分的不均匀性）和区域偏析（钢锭在宏观范围 内的不均匀性）
造成力学性能不均匀和裂纹缺陷。枝晶偏析现
象可以通过锻造、再结晶、高温扩散和锻后热处
理得到消除。区域偏析只有通过反复镦—拔变形工
Seite 38
4) 提高锻件的内在质量。 5) 提高机械化、自动化水平。 6) 发展以煤气、油、电等为热源的先进加热 技术，改善劳动条件。
Seite 39
（三）目前，我国锻造业面临的问题可以归纳 为如下
装备水平低，其主要表现是设备老化、精确度低 管理体制亟待理顺，生产厂点过多，力量分散 厂家封闭式经营 研究和生产不平衡
2) 高产 指机械化生产，生产率高
二、三百件/小时，现在更高了，一百多件/分， 1.2万件/小时。据统计，每模锻100万吨钢，由于提高 了生产率，可比切削加工减少2~3万工人，少用15000 台机床。在现今技术水平条件下，几乎任何一种金属 材料都可用锻造方法制成半成品零件，只是难易程度 不同而已。
锻造工艺知识点总结
锻造工艺知识点总结1. 材料准备在锻造工艺中，材料的选择对成品的质量和性能有着直接的影响。
常见的锻造材料包括碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金、铜合金等。
在选择材料时，需要考虑其机械性能、化学成分、热处理性能等因素。
同时，还需要根据锻造零件的形状、尺寸和用途来确定材料的种类和规格。
在准备材料时，需要注意保持材料的表面清洁，并严格控制材料的质量。
2. 设备操作锻造设备是进行锻造工艺的关键设备，其操作技术和安全生产是非常重要的。
常见的锻造设备包括锻造机、冷镦机、液压机等。
在设备操作过程中，需要严格遵守操作规程，正确使用设备，保持设备的良好状态。
同时，还需要对设备进行定期检查和维护，及时发现和排除设备故障，确保设备的安全和稳定运行。
3. 工艺参数在进行锻造工艺时，需要控制一定的工艺参数，以确保锻造件的质量和形状。
常见的工艺参数包括温度、压力、锻造速度、模具形状等。
在锻造过程中，需要根据不同的材料和锻造件的形状和尺寸来确定合适的工艺参数。
通过合理控制工艺参数，可以有效地提高锻造件的性能和表面质量。
4. 质量控制质量控制是锻造工艺的重要环节，对于保证锻造件的质量和性能至关重要。
在进行锻造过程中，需要对每一道工序进行质量检验和控制，确保每一个工艺环节的质量达标。
在锻造件成形后，还需要对其进行尺寸测量、力学性能测试、表面质量检查等多项质量检验，以验证其质量和性能是否满足要求。
总之，锻造工艺是一项复杂而又重要的金属加工工艺，需要掌握一定的知识和技能。
在实际生产中，需要严格按照工艺流程和操作规程进行操作，确保锻造件的质量和性能。
希望通过本文的总结，能够对锻造工艺有更深入的了解和认识，为相关从业人员提供一定的参考和指导。
锻造工艺学复习知识点
1.体积成形（锻造、热锻）：利用外力，通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形，发生金属材料的转移和分配，从而获得具有一定形状、尺寸和内在质量的毛坯或零件的一种加工方法。
2.自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻压设备的上、下砧间直接使坯料成形而获得所需锻件的方法。
特点： 1、工具简单，通用性强，操作灵活性大，适合单件和小批锻件，特别是特大型锻件的生产。
2、工具与毛坯部分接触，所需设备功率比生产同尺寸锻件的模锻设备小得多，适应与锻造大型锻件。
3、锻件精度低，加工余量大，生产效率低，劳动强度大3.模锻：利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。
通过冲击力或压力使毛坯在一定形状和尺寸的锻模模腔内产生塑性模锻特点： (1)锻件形状较复杂，尺寸精度高; (2)切削余量小，材料利用率高，模锻件成本较低； (3)与自由锻相比，操作简单，生产率高；(4) 设备投资大，锻模成本高，生产准备周期长，且模锻件受到模锻设备吨位的限制，适于小型锻件的成批和大量生产。
变形获得锻件4.锻造工艺流程：备料---加热---模锻---切边、冲孔—热处理—酸洗、清理---校正5.锻造用料：碳素钢和合金钢、铝、镁、铜、钛等及其合金。
材料的原始状态：棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。
6.一般加热方法：可分为燃料（火焰）加热和电加热两大类。
7.钢在加热时的常见缺陷：氧化、脱碳、过热、过烧、裂纹8.自由锻主要工序：镦粗、拔长、冲孔、扩孔9.使坯料高度减小，横截面增大的成形工序称为镦粗。
镦粗分类：完全镦粗、端部镦粗、中间镦粗10.镦粗的变形分析：难变形区、大变形区、小变形区11.镦粗工序主要质量问题：①锭料镦粗后上、下端常保留铸态组织②侧表面易产生纵向或呈45度方向的裂纹③高坯料镦粗时常由于失稳而弯曲。
防止措施: 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、采用叠镦和套环内镦粗 5、采用反复镦粗拔长的锻造工艺12.使坯料横截面积减小而长度增加的成形工序叫拔长13.在坯料上锻制出透孔或不透孔的工序叫冲孔14.冲孔的质量分析：走样、裂纹、孔冲偏15.减小空心坯料壁厚而增加其内、外径的锻造工序叫扩孔16.采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序称为弯曲17.扭转是将坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序18.按成形方法的不同，模锻工艺可分为开式模锻、闭式模锻、挤压和顶镦四类19.模具形状对金属变形流动的影响：⑴控制锻件的最终形状和尺寸⑵控制金属的流动方向⑶控制塑性变形区⑷提高金属的塑性⑸控制坯料失稳提高成形极限20.开式模锻变形过程：第Ⅰ阶段是由开始模压到金属与模具侧壁接触为止；第Ⅰ阶段结束到金属充满模膛为止是第Ⅱ阶段；金属充满模膛后，多余金属由桥口流出，此为第Ⅲ阶段。
锻造工艺学复习题 (2)
锻造工艺学复习题1、开式模锻：变形金属的流动不完全受模腔限制的一种锻造方式；2、闭式模锻：也称无毛边模锻，在变形过程中，金属始终被封闭在型腔内不能排出，迫使金属充满型槽而不形成毛边的一种锻造方式。
3、锤上模锻的工步：1模锻工步（顶锻和终锻工步）、2制坯工步（墩粗、拔长、滚挤、卡压、成形、弯曲）、3切断工步4、模锻的斜度：为便于模锻件从型槽中取出，必须将型槽壁部做成一定的斜度，称为模锻斜度或出模角。
模锻斜度可以是锻件侧壁附加的斜度也可以是侧壁的自然斜度。
5、模锻的圆角：为了使金属易于流动和充满型槽，提高锻件的质量并延长锻模的寿命，模锻件上所有的转接处都要用圆弧连接，使尖角、尖边呈圆弧过渡，此过渡处陈锻件的圆角。
钳口：终锻型槽和预锻型槽前端留下的凹腔叫钳口。
钳口主要用来容纳夹持坯料的夹钳和便于从型槽中取出锻件；另一作用是作为浇注检验用的铅或金属类样件的浇口。
6、模具设计怎么做？1、绘制锻件图、计算锻件的主要参数3、确定锻锤吨位4确定毛边槽型式和尺寸5、确定终锻型槽形式和尺寸5确定终锻型槽6、设计预锻型槽7、绘制计算毛坯图8、制坯工步选择9、确定坯料尺寸10、制坯型槽设计11、锻模结构设计7、平锻工艺的特点和应用范围？特点：（1）锻造过程中坯料水平放置，其长度不受设备工作空间的限制，可锻出立式锻压设备不能锻造的长杆类锻件，也可用长棒料逐渐连续锻造。
（2）有两个分模面，因而可以短处一般锻压设备难以锻成的，在两个方向上有凹槽、凹孔的锻件，锻件形状更接近零件形状。
（3）平锻机导向性好，行程固定，锻件长度方向尺寸稳定性比锤上模锻高。
（4）平锻机可进行开式和闭式模锻，可进行终锻成形和制坯，也可进行弯曲、压扁、切料、穿孔、切边等工步。
应用范围：随着工业的不断进步和发展到目前平锻机以用于大批量生产汽门、汽车半轴、环类锻件等。
8、曲柄压力机和模锻锤比较各有什么特点？应用范围有何不同？曲柄压力机的特点:（1）由于变形力由设备本身封闭系统的弹性变形所平衡，滑块的压力基本上属静力性质，因而工作时无震动，噪音小。
锻 造 工 艺学
几种常用材料的锻造温度范围
钢材 低碳钢 中碳钢 合金结构钢 铝合金 铜合金 始锻温度（℃） 1200~1250 1150~1200 1100~1180 450~500 800~900 终锻温度（℃） 800 800 850 350~380 650~700
2.锻造成形 2.锻造成形
ห้องสมุดไป่ตู้
坯料加热好后，即可锻造成形。 坯料加热好后，即可锻造成形。 锻造成形方式一般为自由锻和模锻， 锻造成形方式一般为自由锻和模锻， 具体可根据锻件的尺寸、形状、 具体可根据锻件的尺寸、形状、生 产批量等进行选择。 产批量等进行选择。
锻造工艺介绍
锻压
锻压是在外力作用下使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定 形状、尺寸和性能的毛坯或零件的加工方法，锻压是锻造和冲压的 总称。 锻压的主要生产方式：
锻压
锻压的生产特点：
1.能改善金属组织 2.能节约金属 3.能加工各种形状和重量的产品
锻 造工艺
一、锻造的概念
锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形,以 获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。 锻造是机械制造中常用的成型方法。通过锻造能消除金属的铸态 疏松、焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械 中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的 板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
锻 造工艺
四、锻造的发展
新石器时代 1842年
20世纪初期
19世纪末
锻 造工艺
五、金属锻造的工艺流程
1.坯料的加热 1.坯料的加热
加热的目的是为了提高坯料的塑性和降低它的变形抗力， 加热的目的是为了提高坯料的塑性和降低它的变形抗力，同时也 是改善金属可锻性的有效措施，并且对生产率、 是改善金属可锻性的有效措施，并且对生产率、产品质量和金属有 效利用率等都有很大的影响。 效利用率等都有很大的影响。
锻工试题
锻工试题1.锻造工艺学是应用金属塑性变形的规律，研究如何利用各种锻造方法，以保证获得各类锻件的一种技术科学。
2.根据金属锻造时温度不同，可分为热锻、温锻、冷锻和液态锻造四种。
3.机器锻造根据所用设备和工具的不同又可细分为自由锻造、胎模锻造、模型锻造、特种锻造四类。
4.金属的力作用下，发生形状和尺寸改变的现象称为变形。
5.将金属的变形力去除后，变形立即消失，金属仍能恢复到原先的形状和尺寸，这种变形称为弹性变形。
6.当引起金属变形的力去除后，金属仍不能恢复到原来的形状和大小，这种保留下来的永久变形，称为塑性变形。
7.塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力。
8.在拔长时，锻造比（亦称拔长比）除了用拔长前后横断面积之比表示外，也可以用长度比或直径平方比表示（根据体积不变定律）。
9. 一般锻件只要求某工序锻造比或总锻造比。
但重要锻件除了规定工序锻造比和最终锻造比以外，甚至还要求注明锻件各部分的锻造比。
10.钢加热到高温时表层中的铁和炉气中的氧化性气体（如O2、CO2、H2O和SO2)发生化学反应，结果使钢料表层变成氧化铁（即氧化皮），这种现象称为氧化。
11.钢在高温加热时表层中的碳和炉气中的氧化性气体（如o2、co2、h2o等）及某些还原13.钢在加热过程中的过烧当钢加热到接近熔化温度并在此温度长时间停留，这时不但奥氏体的晶粒粗大，同时由于氧化性气体渗入到晶界使晶间物质氧化，破坏了晶粒间的联系，形成易熔共晶体氧化物，这种现象称为过烧。
14.火焰加热炉中常用的燃料有烟煤、无烟煤、重油和发生炉煤气等。
15.可燃物质燃料中的碳、氢、硫、一氧化碳、甲烷和硫化氢等属于可燃物质；16.电阻炉可分为低温、中温和高温炉三种。
17. 模锻类设备常用的总类有模锻锤、热模锻压力机、平锻机、摩擦压力机等。
18.空气锤的结构由机身部分、落下部分、传动部分、操纵部分和砧座等几部分组成。
19.水压机的工作过程包括空程、工作行程、回程、悬空四个动作，由操纵机构来完成。
《锻造工艺学》作业
116、什么样的锻件是长轴类锻件？长轴类锻件大约分几种？它们各用什么方法制坯？答：
有长轴线的锻件是是长轴类锻件。
按外形、主轴线、分模线特征，长轴类锻件可分为：
（1）直长轴锻件
一般采用拔长制坯或滚挤制坯。
（2）弯曲轴锻件
除了需要拔长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要有弯曲制坯或成型制坯。
（1）对于横截面形状复杂、分模面接近圆形或方形的锻件(例如薄辐齿轮)，必须正确设计预锻工步。
（2）对于截面相差很大的长毛坯，一般需要用其它设备制坯。
（3）最好使用电加热及其它少无氧化加热，或在热坯料送进压力机前有效清除氧化皮。
（4）热模锻压力机导向精度较高，工作方式和普通冲床相近。
111、摩擦压力机模锻有什么特点？
（1）备料工序包括原材料检验、切割坯料、清除坯料上的毛刺和表面缺陷、坯料检验等工序。
（2）模锻成形工序
包括制坯、预锻、终锻等工序。
（3）加热与冷却工序（4）来自锻件热处理工序（5）模锻件的表面清理与加工工序
清除模锻件表面的异物、污染层、氧化物和缺陷，或减少多余金属和提高模锻件精度。
（6）品质保证和品质检验条件
（2）确定锻造工艺过程
根据工艺过程技术分析结果，确定制造模锻件的锻造工艺过程。
（3）设计模锻工步
一般模锻件均需对成形工步和各工序进行详细计算和设计。
（4）确定工艺过程
形成完整的模锻工艺过程路线。
（5）编制工艺过程规程
编写加工和验收模锻件的指令性文件。
142、模锻工艺过程的总体设计要点是什么？
答：
模锻工艺过程的总体设计要点：
答：
左图的优点是能保证锻件和圆柱表面光滑，缺点是不易检查上下模的合模情况。
锻造工艺知识大全
锻造工艺知识大全1. 什么是锻造利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。
1.1．锻造按成形方法可分为：1.1.1开式锻造（即自由锻）利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁（砧块）间产生变形以获得所需的部件，主要有手工锻造和机械锻造两种。
自由锻是将加热好的金属坯料放在锻造设备的上,下砥铁之间,施加冲击力或压力,直接使坯料产生塑性变形,从而获得所需锻件的一种加工方法. 自由锻由于锻件形状简单,操作灵活,适用于单件,小批量及重型锻件的生产。
自由锻分手工自由锻和机器自由锻，手工自由锻生产效率低,劳动强度大,仅用于修配或简单,小型,小批锻件的生产,在现代工业生产中,机器自由锻已成为锻造生产的主要方法,在重型机械制造中,它具有特别重要的作用.1.1.2闭模式锻造金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件，可分为模锻(即模锻全称为模型锻造，将加热后的坯料放置在固定于模锻设备上的锻模内锻造成形的。
模锻的锻模结构有单模堂锻模和多模膛锻模)、冷镦（即常温下进行冲压使被冲压件按照锻模膛的形状冲压出来）、旋转锻（即成型金属件在旋转的状态下被锻打挤压成型而成）、挤压（通过对成型件以用力的挤压的方式来获得所需要的形状方式）。
1.2．按变形温度锻造又可分为：1.2.1热锻（在加工温度高于坯料金属的再结晶温度的条件下进行锻造）1.2.2温锻（在加工温度低于再结晶温度的条件下进行锻造）1.2.3冷锻（在加工温度于常温下进行锻造）锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、钛、铜等及其合金。
材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属等。
金属在变形前的横断面积与变形后的模断面积之比称为锻造比。
正确地选择锻造比对提高产品质量、降低成本有很大关系。
2. 锻造加工方式的优点2.1 改善金属的组织、提高力学性能金属材料经压力加工后，其组织、性能都得到改善和提高，塑性加工能消除金属铸锭内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷，并由于金属的塑性变形和再结晶，可使粗大晶粒细化，得到致密的金属组织，从而提高金属的力学性能。
锻造技术知识的最全汇总，建议收藏
锻造技术知识的最全汇总，建议收藏展开全文锻造在中国有着悠久的历史，它是以手工作坊的生产方式延续下来的。
大概是在20世纪初。
它才逐渐以机械工业化的生产方式出现在铁路、兵工、造船等行业中。
这种转变的主要标志就是使用了锻造能力强大的机器。
图1 锻造在汽车制造过程中，广泛地采用锻造的加工方法。
随着科技的进步，对工件精度要求的不断提高，具有高效率、低成本、低能耗、高质量等优点的精密锻造技术得到越来越广泛的应用。
依据金属塑性成形时的变形温度不同，精密冷锻成形可分为冷锻成形、温度成形、亚热锻成形、热精锻成形等，生产的汽车零部件包括：汽车离合器接合齿圈、汽车变速器的输入轴零件、轴承圈、汽车等速万向节滑套系列产品、汽车差速器齿轮、汽车前轴等。
图2 常见的汽车锻造件一、锻造的定义和分类1、锻造的定义锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。
通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。
相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
2、锻造的分类按照生产工具不同，可以将锻造技术分成自由锻造，模块锻造，碾环和特种锻造。
自由锻：指用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力，使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。
模锻：指金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件。
模锻可分为热模锻、温锻和冷锻。
温锻和冷锻是模锻的未来发展方向，也代表了锻造技术水平的高低。
碾环：指通过专用设备碾环机生产不同直径的环形零件，也用来生产汽车轮毂、火车车轮等轮形零件。
特种锻造：包括辊锻、楔横轧、径向锻造、液态模锻等锻造方式，这些方式都比较适用于生产某些特殊形状的零件。
锻造工艺学第六章 模锻成形工序分析_OK
模具或芯轴
2021/7/2
8
§6-2 开式模锻
• 一、概念
开式模锻是变形金属的流动不完全
受模腔限制的一种锻造方式。开式模锻 时，多余的金属沿垂直于作用力的方向 流动边槽的作用
1．增大径向阻力，迫使金属充满模膛； 2．容纳多余的金属；
1．控制锻件的形状和尺寸：（终锻模膛，终成形模具） 为保证锻件的形状和尺寸精度，设计模具时应注意以下 两点： (1) 热锻时应考虑锻件和模具的热收缩； (2) 精密成形时还应考虑模具的弹性变形。
2021/7/2
6
2．控制金属的流动方向 塑性变形的金属主要沿最大主应力增大的方向流动。 在三向压应力情况下，金属主要沿最小阻力（增大）
压应力σR也愈大。 这个阶段的变形对闭式模锻有害无益，是不希
望出现的。
2021/7/2
31
由此：
⑴ 闭式模锻变形过程宜在第
Ⅱ阶段刚完成，即形成纵向毛
刺之前结束。
⑵ 模壁的受力情况与锻件的
H/D有关，H/D越小，模壁受
力情况越好。
⑶ 坯料体积的精确性对锻件
2021/7/2
32
§6-3 挤压
• 正挤压 • 反挤压 • 径向挤压 • 复合挤压
2021/7/2
26
适用范围： 适用于轴对称变形或近似对称变形。目前用的
最多的是短轴类回转体。
2021/7/2
27
一、闭式模锻的变形过程分析
闭式模锻的变形过程，可分为三个阶段： ①第Ⅰ阶段是基本成形阶段； ②第Ⅱ阶段是充满阶段；
③第Ⅲ阶段是形成纵向飞边阶段。
2021/7/2
28
1．第Ⅰ阶段──基本成形阶段 由开始变形至金属基本充满型槽，此阶段变形 力的增加相对较慢。金属变形可能是镦粗、压入、 冲孔或挤压成形；有可能是整体变形，也可能是
锻造基础知识
锻造基础知识目录一、锻造概述 (2)1. 锻造定义与分类 (2)2. 锻造的历史与发展 (3)3. 锻造在制造业中的地位 (5)二、锻造基础知识 (6)1. 锻造材料的基础知识 (7)1.1 金属材料的性能特点 (8)1.2 常用金属材料及其选用原则 (9)1.3 非金属材料在锻造中的应用 (10)2. 锻造工艺的基础知识 (12)2.1 锻造工艺的分类与特点 (13)2.2 锻造工艺的基本流程 (14)2.3 锻造工艺参数的选择与调整 (15)三、锻造设备与技术 (16)1. 锻造设备介绍 (17)1.1 空气锤与机械压力机 (18)1.2 摩擦压力机与液压机 (19)1.3 其他辅助设备 (20)2. 锻造技术要点 (21)2.1 加热技术与控制 (22)2.2 成型技术与控制 (24)2.3 检测技术与质量控制 (25)四、锻造工艺实践 (27)1. 锻造前的准备工作 (28)1.1 原材料的准备与验收 (30)1.2 模具的设计与制备 (31)1.3 安全防护与环境保护措施 (32)2. 锻造过程的质量控制与安全管理 (33)2.1 质量检测与评估方法 (35)2.2 安全操作规程与应急预案制定 (36)五、锻造的发展趋势与挑战 (37)1. 新材料在锻造中的应用与发展趋势 (38)2. 新技术在锻造中的应用与发展趋势3 (40)一、锻造概述锻造是将金属加热至塑性状态，通过外力施加，使其变形以改变形状、尺寸和机械性能的技术工艺之一。
它起源于古代，凭借自身独特的加工方法和良好的性能，在金属制造中占据着重要的地位。
锻造的过程一般包括：加热、塑形、冷却三个主要步骤。
加热使金属达到塑性状态，以便变形；塑形则通过锤、压机等工具进行塑变以获得所期望的形状；冷却阶段控制金属冷却速度，以获得特定的组织结构和机械性能。
锻造可以采用各种手法，如锻打、 upsetting、拉伸、冲压等，以满足不同形状和产品的加工需求。
《锻造工艺学》辅导教案
《锻造工艺学》辅导教案
关小军
材料科学与工程学院材料加工工程系
第一次讲课
一、讲授内容
第一章绪论
一、锻造工艺学及其性质
二、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用
三、我国锻造生产的历史，现状及发展趋势
四、锻造生产方法的分类及工艺流程
五、课程的任务。
第二章锻造用原材料及下料方法
8、怎样确定碳钢的始锻和终锻温度？它们受到哪些因素的影响？
9、为什么要制定合理的加热规范？加热规范包括哪些内容？其核心问题是什么？
10、两种不同概念的加热速度实质上反映了什么因素的影响？
11、选择加热速度的原则是什么？提高加热速度的措施有哪些？
12、均热保温的目的是什么？
13、冷锭和热锭的加热规范各有什么特点？为什么？、
五、要求重点掌握的知识点
1、挤压的应力应变分析
2、挤压筒内金属的变形流动特点、规律及其影响因素。
3、 “死区”产生原因、应力应变分析及其对成形质量的不良影响。
4、常见挤压缺陷的形成原因及其预防措施。
5、径向挤压的用途、变形分析及其张模力计算。
6、顶镦用途及其模具设计原则。
六、所需学时
2学时
第十次讲课
1、金属塑性变形所遵循的基本规律和影响因素。
2、镦粗、拔长工序的金属受力分析。
2、镦粗、拔长工序的金属变形和流动特点。
3、镦粗、拔长时常见金属缺陷、产生机理及其预防措施。
六、所需学时
3学时
第五次讲课
一、讲授内容
第四章自由锻主要工序分析
第四节冲孔
一、冲孔的受力变形分析
二、冲孔的质量分析
第五节扩孔
一、冲子
各种锻造知识点总结
各种锻造知识点总结一、锻造工艺及原理1.1 锻造的定义与分类锻造是一种通过对金属材料进行冷、热变形，改变其内部晶体结构，以获得所需形状和性能的金属加工工艺。
根据温度的不同，锻造可分为冷锻和热锻；根据材料状态的不同，又可分为手工锻造和机械化锻造。
1.2 锻造的原理与过程锻造的原理是将金属材料置于一定温度下，施加一定的应力，使其在固态条件下发生形变，从而改变其晶体结构和形状。
锻造过程包括预热、成形、精整和冷却等阶段。
通过预热减少材料的变形阻力，使其更容易变形；成形阶段是对金属材料进行塑性变形，获得所需的形状；精整阶段则是对成形后的工件进行去除表面氧化皮或瑕疵，并调整尺寸精度；最后一阶段是冷却，使工件保持所需的形状。
1.3 锻造的变形特点锻造加工时，通过施加应力，使得金属在温度条件下发生变形，这种变形具有以下特点：①高应力，可以产生大变形；②温度对金属的变形性能有显著影响；③变形速率和变形量大。
1.4 锻造的应用领域锻造是一种重要的金属加工工艺，被广泛应用于各个领域，如汽车制造、航空航天、轨道交通、石油化工、工程机械等。
在这些领域，锻造工艺可以制造出强度高、密度均匀、无气孔、无层状组织等优点的零部件，保证了产品的质量和性能。
二、锻造设备及工艺流程2.1 锻造设备（1）锻造机：锻造机是用于施加压力对金属材料进行塑性变形的设备，根据动力来源和结构特点，可以分为液压式锻造机、摩擦式锻造机、螺旋压力机、气动锤、液压锤等。
（2）锻模：用于对金属进行塑性变形，获得所需形状的工具。
根据形状和用途的不同，可以分为开口模、闭口模、冷锻模、热锻模等，可用于锻造各种形状的工件。
（3）加热炉：用于对金属进行预热，使其达到适宜的变形温度。
根据加热方式，可分为电阻加热炉、燃气加热炉、感应加热炉等。
2.2 锻造工艺流程（1）原料准备：选择适宜的金属材料，调整合金成分，进行预热处理。
（2）锻造操作：将金属材料放入加热炉中预热，然后放入锻造机中进行锻造操作。
- 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)。
1．第Ⅰ阶段──基本成形阶段 由开始变形至金属基本充满型槽，此阶段变 形力的增加相对较慢。金属变形可能是镦粗、压 入、冲孔或挤压成形；有可能是整体变形，也可
能是局部变形。
Seite 29
2．第Ⅱ阶段──充满阶段 从前阶段结束到金属完全充满为止。最 大变形力比第Ⅰ阶段可增大2~3倍，但变形 量很小。
Seite 4
缺点： 1．设备投资大； 2．生产准备周期，尤其是锻模制造周期都比较长， 批量小的锻件在经济上不合算； 3．锻模成本高，且寿命较低；
4．工艺灵活性不如自由锻。
Seite 5
二、工具(模具)形状对变形和金属流动的主要影响
1．控制锻件的形状和尺寸：（终锻模膛，终成形模具） 为保证锻件的形状和尺寸精度，设计模具时应注意以下 两点： (1) 热锻时应考虑锻件和模具的热收缩；
由于上述这些必要条件，使闭式模锻在模锻锤和锻压机 上的应用受到限制。
Seite 26
适用范围： 适用于轴对称变形或近似对称变形。目前用的 最多的是短轴类回转体。
Seite 27
一、闭式模锻的变形过程分析
闭式模锻的变形过程，可分为三个阶段：
①第Ⅰ阶段是基本成形阶段；
②第Ⅱ阶段是充满阶段； ③第Ⅲ阶段是形成纵向飞边阶段。
5．控制坯料失稳提高成形极限：失稳弯曲，进而会发 展成为折迭
长杆料顶镦时，D＜1.25d0 管子弯曲时，应该用适当的模具或芯轴
Seite 8
§6-2 开式模锻
一、概念
开式模锻是变形金属的流动不完全受
模腔限制的一种锻造方式。开式模锻时，
多余的金属沿垂直于作用力的方向流动形 成毛边。
Seite 9
二、飞边槽的作用
(2) 精密成形时还应考虑模具的弹性变形。
Seite 6
2．控制金属的流动方向
塑性变形的金属主要沿最大主应力增大的方向流动。
在三向压应力情况下，金属主要沿最小阻力（增大） 的方向流动。 3．控制塑性变形区 靠利用不同工具在坯料内产生不同的应力状态，使
部分金属首先满足屈服条件。
Seite 7
4．提高金属的塑性：尽量形成三向压应力的应力状态 静水压力越大，材料的塑性越高 芯轴扩孔、辗压扩孔、挤压，三向压应力 冲子、楔扩孔，切向受拉，塑性差
Seite 17
2．飞边槽的影响 桥口，仓部 1）桥口的宽度越大，高度越小，即b/h飞越大， 阻力越大； 2）阻力过大，变形抗力很大，可能造成上下模 打不靠； 阻力过小，型腔充不满。
Seite 18
3）型腔易充满时，b/h飞取小一些，反之，取大一些 ，如压入成形时，b/h飞大一些。 4）胎模锻造时，b/h飞比模锻时小，约为1/2 5）螺旋压力机模锻时，由于行程次数少， 胎模< b/h飞<锤上模锻
1．增大径向阻力，迫使金属充满模膛；
2．容纳多余的金属；
3．缓冲上、下模的打击，防止模具压塌和开裂。
Seite 10
三、模锻过程的四个阶段
开式模锻时，金属流动的过程可以分为四个阶段：
I．第一阶段是自由变形或镦粗变形阶段；
II．第二阶段为形成毛边阶段； III．第三阶段为充满型槽阶段；
IV．第四阶段为锻足或打靠阶段。
Seite 19
6）高速锤锻造时，易造成充不满型腔的现象，b/h飞应 较大。
比较难充满的锻件还必须采取无飞边或小飞边模锻。
7）还应考虑b，h飞的绝对值，b过小，模具易被打塌， 或很快被磨损。 8）同一锻件的不同部分，可根据充满型腔的难易程度 ，采用不同的b或b/h飞，或采用制动槽（叉形部分）
Seite 20
Seite 15
五、开式模锻时影响金属成形的主要因素
以上分析表明，变形金属的流动取决于各流动方向 上的阻力之间的关系，此外，载荷的性质(设备速度)等 也有一定影响。
主要因素有： 1．模膛(模锻件)的具体尺寸和形状。 1）变形金属与模壁的摩擦系数小，有利于充满模膛 2）模壁斜度：易于锻后取出锻件，不利于充满模膛
闭式模锻又称无飞边模锻 开式模锻可以认为是有飞边的模锻
Seite 23
优点：
①减少飞边材料损耗(飞边金属约为锻件重量 的30%左右) ②节省切边设备
在正常工作情况下，闭式模锻一般不产生飞边，故
可以节约金属和节省切边设备。
Seite 24
③有利于金属充满型槽，有利于进行精密模锻；
原因是：上、下模间的间隙很小，在模锻过程中间隙保持不 变。由于间隙很小，金属流入间隙的阻力一开始就很大，这有利
于金属充满型槽，适用于精密模锻。
④闭式模锻时金属处于明显的三向压力状态，有利于 低塑性材料的成形。
由于闭式模锻时处于很高的三向压应力状态，变形抗力很大
，模具容易损坏。
Seite 25
进行闭式模锻的必要条件： ①坯料体积准确 ②坯料形状合理并能在模膛内准确定位； ③能够较准确地控制打击能量或模压力； ④有简便的取件措施或顶料机构。
Seite 31
由此：
⑴ 闭式模锻变形过程宜在第Ⅱ阶段刚完成，即形成纵向毛 刺之前结束。 ⑵ 模壁的受力情况与锻件的H/D有关，H/D越小，模壁受力 情况越好。 ⑶ 坯料体积的精确性对锻件尺寸和是否出现纵向毛刺有重 要影响。 ⑷ 打击能量或模压力是否合适对闭式模锻的成形情况有重 要影响。 ⑸ 坯料形状和尺寸比例是否合适，在模膛中定位是否正确 对金属分布的均匀性有重要影响。
第六章 模锻成形工序分析
材料科学与工程学院
§6-1 概述
一、模锻特点
定义：把加热好的坯料放在固定于模锻设备上的模具
内进行锻造的方法称为模锻。模锻是使用专用锻模进 行锻造来获得所需形状和尺寸锻件的主要工艺方法。 模锻的特点是：在锻压机器动力作用下，热透坯料在 锻模型腔中被迫塑性流动成形，从而获得比自由锻质 量更高的锻件。
Seite 16
3）孔口圆角半径：
R过小时，锻件可能折叠或切断金属纤维，锻模易被压塌； R过大时，增加金属消耗和机械加工量；易于充满模膛。
孔口圆角半径应适当大一些 4）模膛的宽度与深度 模膛愈深、愈窄，充满模膛越困难 5）模具温度： 温度过高，降低模具寿命； 温度过低，金属充满模膛困难。
铝合金、高温合金锻造时，模具应预热至200～300℃
3．终锻前坯料的具体形状和尺寸。（第八章）
4．坯料本身性质的不均匀。 5．设备工作速度的影响： 速度越快，越易成形形状复杂、要求精确的锻件。
Seite 21
开式模锻中飞边金属的损耗较大，通常 飞边占锻件质量的10％～50％，为减少金属损 耗，提高材料利用率，出现了闭式模锻。
Seite 22
§6-3 闭式模锻
Seite 2
Seite 3
优点： 1．生产率高； 2．锻件形状较复杂，尺寸精度较高；粗糙度也比自由 锻低； 3．锻件的机械加工余量较小，材料利用率较高； 4．可使流线分布更为完整合理，从而进一步提高零件 的使用寿命； 5．生产过程操作简便，劳动强度比自由锻小； 6．锻件达到一定批量后，其成本降低。
Seite 30
3．第Ⅲ阶段──形成纵向毛刺(飞边)阶段 坯料已基本上成为不变形的刚性体，只有在 极大的模压力作用下，或在足够的打击能量作用 下，才能使端部的金属产生变形流动，形成纵向 毛刺。毛刺的厚度愈薄，高度愈高，模膛侧壁的 压应力σR也愈大。 这个阶段的变形对闭式模锻有害无益，是不希 望出现的。
Seite 32
§6-3 挤压
正挤压 反挤压 径向挤压
复合挤压
Sቤተ መጻሕፍቲ ባይዱite 33
§6-4 顶镦
坯料端部的局部镦粗称为顶镦或称聚集。
Seite 34
Seite 13
3．第Ⅲ阶段 金属流入毛边槽的阻力急剧增大，形成一 个阻力圈。迫使金属继续向型槽深处和圆角处 流动，直到整个型槽完全充满为止。此阶段金 属处于更强的三向应力状态，变形抗力急剧增
大。
Seite 14
4．第Ⅳ阶段
多余金属排入飞边
变形区仅发生在分模面附近的一个区域内(椭圆形
或菱形变形区)，其它区域处于三向等压力应力状态， 即成为弹性变形区(刚性区)。变形区的应力应变状态与 薄件镦粗一样。 此阶段由于飞边继续变薄和降温，变形抗力继续增 大，达到最大值。所需要的锤击力最大，开式模锻所需 的变形力即按此阶段计算。
Seite 11
四、开式模锻各阶段的变形分析
⒈ 第Ⅰ阶段 坯料在型槽中发生镦粗变形。此时
金属处于较弱的三向压应力状态，变形抗力较小。
Seite 12
⒉ 第Ⅱ阶段 金属流动方向有两个方向，一个是充满模 腔，一方面流入毛边槽，形成少许毛边。这时，两方面 流动阻力都很大，处于明显的三向压应力状态，变形抗 力显著上升。 该阶段的凹圆角被充满后，变形金属可分为五个区 域：A内、A外为镦粗和B区金属如同在圆形砧内摔圆， C区为弹性变形区，D区内的金属变形犹如外径受限制的 环形件镦粗。