1、第九章 锻 压,第九章 锻 压,第九章 锻 压,第九章 锻 压,锻压属压力加工范畴。是利用金属坯料在力作用下，产生塑性变形，制造毛坯或零件的成形方法。,第一 节 锻压工艺基础,压力加工方法有：轧制、拉拔、挤压、自由锻、模锻和板料冲压等。见图91,与铸件比较锻压件最主要的优点是：1）组织致密，机械性能高，生产效率高。2）可以形成并能控制纤维方向，使其沿零件轮廓更合理地分布，提高零件的使用性能。3）锻压零件因其尺寸精度和表面粗糙度接近成品要求，所以减少了加工损耗，节约材料。4）锻压零件适用范围广，且模锻、冲压加工的零件不仅机械性能高，生产效率也高。,第一节 锻 压 工 艺 基 础,一、锻压加工方法
2、及特点,1、锻压加工方法,2、锻压加工特点,二、金属的塑性变形,金属在外力作用下会产生变形，若外力消除后，变形随之消失，这类变形称为弹性变形。当外力（达到或超过材料的屈服点）消除后，金属保持了变形后的成型效果，这类变形称为塑性变形。,塑性变形的实质是金属在切应力作用下，金属晶体内部产生大量位错运动的宏观表现。如图9-2 所示为通过位错运动实现金属塑性变形的基本过程。由图可知它是依靠各晶粒内的滑移实现金属塑性变形的。,三、塑性变形对金属组织和性能的影响,金属的塑性变形根据变形温度不同，可分为冷变形与热变形。,1、冷变形对金属性能的影响,金属材料经冷变形后，不仅外形和尺寸发生变化，其组织和性能 也
3、会产生很大的变化。主要有以下几方面的影响,1）形成纤维组织 塑性变形在改变外形的同时，内部晶粒也发生了相应的变化。,2）产生加工硬化 加工硬化也称变形强化或冷作硬化，是指随着金属冷变形程度的增加，金属材料的强度和硬度不断提高而塑性和韧性不断下降的现象。,第一 节 锻压工艺基础,第一 节 锻造工艺基础,2、回复与再结晶,加工硬化组织是一种不稳定的组织状态，具有自发地向稳定状态转化的趋势。常温下，多数金属的原子活动能力很低，这种转化难以实现。生产中经常采用“中间退火”的处理方法，对加工硬化组织进行加热，增强金属原子的活动能力，加速金属组织向稳定状态转化。随着加热温度的升高变形金属将相继发生回复、再
4、结晶和晶粒长大三个阶段的变化。冷变形金属加热时组织和性能变化。如图9-3 所示。,1）回复 当加热温度较低时，变形金属处于回复阶段。,2）再结晶 当加热温度较高进入再结晶阶段时，变形金属的纤维组织发生了显著的变化，破碎的、被伸长和压扁的晶粒将向均匀细小的等轴晶粒转化。,3）晶粒长大 在变形晶粒完全消失，再结晶晶粒彼此接触后继续延长加热时间或提高加热温度，则晶粒会明显长大，成为粗晶组织，金属力学性能下降。,第二 节 自 由 锻,3、冷变形与热变形,金属的冷、热变形通常是以再结晶温度为界加以区分。冷变形是指坯料低于再结晶温度状态下进行的变形加工。变形后具有明显的加工硬化现象，所以，冷变形的变形量不
5、宜过大，避免撕裂或降低模具寿命。冷变形产品具有尺寸精度高 、表面质量好、力学性能好的特点。广泛用于板料冲压、冷挤压、冷镦及冷轧等常温变形加工。,热变形是指坯料高于再结晶温度状态下进行加工。加工过程中产生的加工硬化随时被再结晶软化和消除，使金属塑性显著提高，变形抗力明显减小。因此，可以用较小的能量获得较大的变形量。适合于尺寸较大、形状比较复杂的工件加工。热变形产品表面易形成氧化皮，尺寸精度和表面质量较低，而且劳动条件差。自由锻、热模锻、热轧等工艺都属于热变形范畴。,第一 节 锻造工艺基础,4、热变形对金属组织和性能的影响,金属热变形时组织和性能的变化主要表现在以下两方面：,1）热变形加工时，金属
6、中的脆性杂质被破碎，并沿金属流动方向呈粒状或链状分布；塑性杂质则沿变形方向呈带状分布。这种杂质的定向分布称为流线。通过热变形可以改变和控制流线的方向与分布，加工时应尽可能使流线与零件的轮廓相符合，不被切断。见图9-4,2）热变形加工可使铸锭中的组织缺陷得到明显的性改善；气孔、缩松被压实，使金属组织更加致密；某些合金钢中的大块碳化物被打碎并均匀分布；还可部分地消除金属材料的偏析，使成份均匀化。,四、金属的锻造性能,锻造性又称可锻性，是表征金属适应锻压的能力。可用塑性及变形抗力两个方面的性能指标来衡量。金属塑性高，变形抗力低则锻造性能好。反之锻造性能就差。,第一 节 锻造工艺基础,影响金属塑性变形
7、能力和变形抗力的因素有以下几个方面：,1、化学成份,不同化学成份的金属其锻造性能不同。一般纯金属的锻造性能优于合金；钢中的碳含量越低锻造性能越好；所含的合金元素越多时锻造性能明显下降。,2、金属组织,对于同样成份的金属，组织结构不同，其锻造性能也有较大的区别。固溶体的锻造性能优于金属化合物。钢中碳化物弥散分布的程度越高，晶粒越细小均匀，其锻造性能越好。反之则差。,3、变形温度,在一定的温度范围内，随着变形温度升高，锻造性能提高。但温度过高会出现过热、过烧等缺陷，塑性反而下降，受外力作用时易产生脆断和裂纹，因此，要严格控制锻造温度。,第二 节 自 由 锻,4、变形速度,变形速度反映金属材料在单位
8、时间内变形程度。它对塑性变形 和变形抗力的影响具有两重性。一方面变形速度增加塑性下降，变形抗力增大锻造性能变差。另一方面 变形速度增加，可使金属的温度升高，锻造性能也得到改善。,5、变形程度,锻造比是锻造时金属变形程度的一种表示方法。通常用变形前后的截面比、长度比和高度比Y来表示。即拔长时的锻造比为：,镦粗时的锻造比为：,式中A0、L0、H0分别为坯料变形前的横截面积、长度和高度；,A、L、H分别为坯料变形后的截面积、长度和高度。,第一 节 锻造工艺基础,以钢锭为坯料时，一般取Yd =22.5 ; Yb=2.53;,以型材为坯料时，因型材在轧制过程中内部组织和力学性能都得到 了不同程度的改善，
9、可取Yd =1.11.5 。锻造高合金钢或特殊性能钢时，为使碳化物弥散和细化，可采用较大的锻造比。如高速钢可取 Yd=510。,除上述因素外，还有加工方法对材料内部所产生的应力大小和性质、坯料尺寸及表面质量等因素的影响。总之，金属的锻造性能不仅取决于金属的内在因素（如化学成份、组织等，可通过选材确定）还取决于变形条件（变形温度、速度等通过加工手段来确定）在锻造生产中应力求创造有利的变形条件，降低功耗，达到最佳的塑性成形效果。,作业：P142 92,第二 节 自 由 锻,第二节 自 由 锻,自由锻是用冲力或压力，使金属坯料在上、下铁砧之间变形。借助简单的工具，靠锻工的操作获得预期形状尺寸的锻件加
10、工方法。,自由锻特点：锻件的形状和尺寸主要靠锻工的技能来保证，精度差，形状简单，生产效率低，工具简单，适应性强。金属受力变形时，在铁砧间各个方向的流动是自由的，故称为自由锻。自由锻可分为手工锻造和机器锻造两种。手工锻造劳动强度大，只适用于少量锻件的生产，现代生产中主要依靠机器锻造进行生产。,一、自由锻设备,根据对坯料作用力的性质不同，机器锻造设备分为：锻锤和液压机两大类。,第二 节 自 由 锻,生产中使用的液压机主要是水压机。它产生静压使金属产生变形，主要有固定系统和活动系统两部分组成。能力（吨位）的大小是用其产生的最大压力来表示。它可完成质量达300T锻件的锻造任务，是巨型锻件的唯一的成形设
11、备。,锻锤产生冲击力使金属变形，能力的大小，用其落下部分的质量（吨位）来表示。锻锤又有空气锤和蒸气空气锤之分，主要用于生产中、小型锻件。空气锤构造如图9-6所示,二、自由锻的基本工序,自由锻工序分为：基本工序；辅助工序和精整工序三大类。,基本工序分：镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、错移和扭转等。,第二 节 自 由 锻,辅助工序是为基本工序操作方便而进行的预先变形，如压钳口、钢锭倒棱和压肩等。,精整工序是为提高锻件表面质量而进行的工序，如校整、滚圆、平整等。,自由锻基本工序 见表9-1,第二 节 自 由 锻,三、自由锻工艺规程的制定,、绘制锻件图。如图9-7 这里主要要考虑:1）余块。 2）机械加
12、工余量。 3）锻件公差。,自由锻工艺规程是指导锻件生产的文件。包括：,2、计算坯料质量和尺寸1）坯料质量计算：包括锻件质量与锻造过程中的各种损耗之和。 可按下式计算： m坯=m锻+m烧+m切 式中：m坯坯料的质量。m锻锻件的质量。m烧火焰加热时坯料表面氧化烧损的质量，第一次取被 加热金属量的(23)%,以后各次加热取(1.52)%。m切包括冲孔时芯料的质量和修切锻件端部料头的质量。它们锻件形状的复杂程度有关。用钢材作坯料时，可按被加热金属质量的(24)%计算。,第二 节 自 由 锻,3.确定锻造工序锻造工序主要根据锻造工序的特点和锻 件的形状来确定。见表9-3,4、确定锻造温度范围,锻造温度范
13、围是指锻件由始锻温度到终锻温度的锻造温度间隔。,2）坯料的尺寸 计算坯料的尺寸计算与坯料的种类和锻造工序有关。应充分考虑锻造比的问题。见表9-2。,作业： P142 9-2,第二 节 自 由 锻,2）终锻温度是指停止锻造时锻件的温度。碳素钢的终锻温度约为800左右，合金钢一般为800 900。在保证锻后获得再结晶组织的前提下，适当降低终锻温度有利于完成各种变形工步。终锻温度过低，金属塑性降低，易产生裂纹。终锻温度过高，会引起晶粒长大，会降低金属的力学性能。,谢谢大家！,1）始锻温度是指开始锻造时坯料的温度。通常始锻温度比金属材料的熔点低150 200，在不发生过热、过烧的前提下，尽可能高始锻温度，这样有利于金属的塑性变形。,本次课内容完毕。谢谢大家！ 制作：周宗明 老师,第二 节 自 由 锻,返 回,第二 节 自 由 锻,返 回,第二 节 自 由 锻,返 回,返 回,第二节 砂 型 铸 造,返 回,返 回,第一 节 锻压工艺基础,返 回,第一 节 锻压工艺基础,
