第三章固態(tài)成形技術(shù)

1、材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 材料成形技術(shù)基礎(chǔ)材料成形技術(shù)基礎(chǔ) 第三章第三章 固態(tài)材料塑性成形過(guò)程固態(tài)材料塑性成形過(guò)程材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 第第1 1節(jié)節(jié) 概述概述第第2 2節(jié)節(jié) 金屬塑性成形過(guò)程的理論基礎(chǔ)金屬塑性成形過(guò)程的理論基礎(chǔ)第第3 3節(jié)節(jié) 鍛造方法鍛造方法第第4 4節(jié)節(jié) 板料成形方法板料成形方法第第5 5節(jié)節(jié) 其它其它他塑性成形簡(jiǎn)介他塑性成形簡(jiǎn)介主要內(nèi)容主要內(nèi)容材料科學(xué)與工程系

2、材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 3.1 3.1 概述概述金屬塑性成形的概念金屬塑性成形的概念 它是指在外力作用下，使它是指在外力作用下，使金屬金屬材料產(chǎn)生材料產(chǎn)生預(yù)期的預(yù)期的塑性變形塑性變形，以，以獲得所需形狀、尺寸和獲得所需形狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的加工方法力學(xué)性能的毛坯或零件的加工方法。在工業(yè)生產(chǎn)中又稱在工業(yè)生產(chǎn)中又稱壓力加工壓力加工。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 3.1 3.1 概述概述金屬材料固

3、態(tài)成形的金屬材料固態(tài)成形的基本成形條件基本成形條件: :1.1. 被成形的金屬材料應(yīng)具備一定的被成形的金屬材料應(yīng)具備一定的塑性塑性; ;2.2. 要有要有外力外力作用于固態(tài)金屬材料上。作用于固態(tài)金屬材料上。金屬固態(tài)成形受到內(nèi)外兩方面因素的制約。1. 內(nèi)在因素內(nèi)在因素即金屬本身能否進(jìn)行固態(tài)變形和可形變的能力大小。2. 外在因素外在因素即需要多大的外力。另外，外界條件（如溫度等）對(duì)內(nèi)外因素有相當(dāng)大的影響，且成形過(guò)程中兩因素相互影響。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 金屬塑性成形的主要方法金屬塑性成形的

4、主要方法3.1 3.1 概述概述材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 組織細(xì)化致密、力學(xué)性能提高；組織細(xì)化致密、力學(xué)性能提高； 體積不變的材料轉(zhuǎn)移成形，材料利用率高體積不變的材料轉(zhuǎn)移成形，材料利用率高; 生產(chǎn)率高，易機(jī)械化、自動(dòng)化等。生產(chǎn)率高，易機(jī)械化、自動(dòng)化等。 可獲得精度較高的零件或毛坯，可實(shí)現(xiàn)少無(wú)切削加工。可獲得精度較高的零件或毛坯，可實(shí)現(xiàn)少無(wú)切削加工。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不能加工脆性材料；不能加工脆性材料； 難以加工形狀特別復(fù)雜（特別是內(nèi)腔）、體積特別大的制品；難以加工形狀特別復(fù)雜（特

5、別是內(nèi)腔）、體積特別大的制品； 設(shè)備、模具投資費(fèi)用大。設(shè)備、模具投資費(fèi)用大。金屬固態(tài)塑性成形優(yōu)缺點(diǎn)金屬固態(tài)塑性成形優(yōu)缺點(diǎn)材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 按金屬固態(tài)成形時(shí)的溫度分為兩大類：按金屬固態(tài)成形時(shí)的溫度分為兩大類：冷變形過(guò)程冷變形過(guò)程冷變形是指金屬在進(jìn)行塑性變形時(shí)的溫度冷變形是指金屬在進(jìn)行塑性變形時(shí)的溫度低于低于該金屬該金屬的的再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度。冷變形過(guò)程的特征：冷變形過(guò)程的特征：變形后具有加工硬化現(xiàn)象，強(qiáng)度變形后具有加工硬化現(xiàn)象，強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌度下降、硬度升高，塑性和韌度下

6、降.熱變形過(guò)程熱變形過(guò)程是指金屬材料在其是指金屬材料在其再結(jié)晶溫度以上再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形。進(jìn)行的塑性變形。3.1 3.1 概述概述材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 冷變形過(guò)程的特征冷變形過(guò)程的特征： 變形后具有加工硬化現(xiàn)象，強(qiáng)度、硬度升高，塑性變形后具有加工硬化現(xiàn)象，強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌度下降。和韌度下降。熱變形過(guò)程的特征：熱變形過(guò)程的特征： 金屬在熱變形中始終保持金屬在熱變形中始終保持良好的塑性良好的塑性，可使工件進(jìn)，可使工件進(jìn)行大量的塑性變形；又因高溫下金屬的屈服強(qiáng)度較低，行大量

7、的塑性變形；又因高溫下金屬的屈服強(qiáng)度較低，故故變形抗力低，易于變形變形抗力低，易于變形。熱變形使內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)致密細(xì)小，力學(xué)性能特別是熱變形使內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)致密細(xì)小，力學(xué)性能特別是韌度明顯改善和提高韌度明顯改善和提高。因?yàn)榻饘俨牧蟽?nèi)部的縮松、氣因?yàn)榻饘俨牧蟽?nèi)部的縮松、氣孔或空隙被壓實(shí)，孔或空隙被壓實(shí)，粗大（樹枝狀）的晶粒組織結(jié)構(gòu)被粗大（樹枝狀）的晶粒組織結(jié)構(gòu)被再結(jié)晶細(xì)化。再結(jié)晶細(xì)化。形成形成纖維組織纖維組織，力學(xué)性能，力學(xué)性能具有方向性。具有方向性。3.1 3.1 概述概述材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineeri

8、ng 冷變形過(guò)程優(yōu)點(diǎn)：冷變形過(guò)程優(yōu)點(diǎn)：冷變形過(guò)程缺點(diǎn)：冷變形過(guò)程缺點(diǎn)：冷變形過(guò)程的加工硬化使金屬的冷變形過(guò)程的加工硬化使金屬的塑性變差塑性變差，給進(jìn)一步塑性變給進(jìn)一步塑性變形帶來(lái)困難。形帶來(lái)困難。對(duì)加工坯料對(duì)加工坯料要求其表面干凈、無(wú)氧化皮、平整要求其表面干凈、無(wú)氧化皮、平整。加工硬化使金屬變形處加工硬化使金屬變形處電阻升高，耐蝕性降低電阻升高，耐蝕性降低。冷變形制成的產(chǎn)品冷變形制成的產(chǎn)品尺寸精度高、表面質(zhì)量好尺寸精度高、表面質(zhì)量好。對(duì)于不能用熱處理方法對(duì)于不能用熱處理方法提高強(qiáng)度、硬度提高強(qiáng)度、硬度的金屬構(gòu)件（特別的金屬構(gòu)件（特別是薄壁細(xì)長(zhǎng)件）。是薄壁細(xì)長(zhǎng)件）。利用加工硬化來(lái)提高構(gòu)件的強(qiáng)度、

9、硬度不但有效而且經(jīng)濟(jì)。利用加工硬化來(lái)提高構(gòu)件的強(qiáng)度、硬度不但有效而且經(jīng)濟(jì)。3.1 3.1 概述概述材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 3.2 3.2 金屬塑性成形過(guò)程的理論基礎(chǔ)金屬塑性成形過(guò)程的理論基礎(chǔ)塑性成形性能塑性成形性能（可鍛性）（可鍛性） 衡量因素衡量因素塑性指標(biāo)和變形抗力；塑性指標(biāo)和變形抗力； 塑性越高，變形抗力越低，可鍛性越好塑性越高，變形抗力越低，可鍛性越好。 材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineeri

10、ng 影響金屬塑性成形性能的因素影響金屬塑性成形性能的因素： 內(nèi)在因素、加工條件、應(yīng)力狀態(tài)等。內(nèi)在因素、加工條件、應(yīng)力狀態(tài)等。內(nèi)在因素：內(nèi)在因素： 化學(xué)成分化學(xué)成分鋼的含碳量越大，塑性成形性越差鋼的含碳量越大，塑性成形性越差;鋼的合金元素含量越高，塑性成形性能越差鋼的合金元素含量越高，塑性成形性能越差. 金屬組織金屬組織單相固溶體的塑性成形性優(yōu)于多相組單相固溶體的塑性成形性優(yōu)于多相組織，常溫下，均勻細(xì)晶的塑性成形性優(yōu)于粗晶組織，織，常溫下，均勻細(xì)晶的塑性成形性優(yōu)于粗晶組織，鋼中存在網(wǎng)狀二次滲碳體時(shí)塑性成形性下降。鋼中存在網(wǎng)狀二次滲碳體時(shí)塑性成形性下降。3.2 3.2 金屬塑性成形過(guò)程的理論基礎(chǔ)

11、金屬塑性成形過(guò)程的理論基礎(chǔ)材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 加工條件：加工條件：變形溫度變形溫度 溫度越高，塑性指標(biāo)增加，變形抗力溫度越高，塑性指標(biāo)增加，變形抗力降低，可鍛性提高。降低，可鍛性提高。變形速度變形速度 一方面一方面變形速度增大硬化速度隨之增變形速度增大硬化速度隨之增大，塑性指標(biāo)下降，變形抗力增大，可鍛大，塑性指標(biāo)下降，變形抗力增大，可鍛性變壞；性變壞； 另一方面另一方面變形速度越大，熱效應(yīng)越明變形速度越大，熱效應(yīng)越明顯，使塑性指標(biāo)提高、變形抗力下降，可顯，使塑性指標(biāo)提高、變形抗力下降

12、，可鍛性變好。鍛性變好。一般生產(chǎn)條件下采用較小變形速度。一般生產(chǎn)條件下采用較小變形速度。3.2 3.2 金屬塑性成形過(guò)程的理論基礎(chǔ)金屬塑性成形過(guò)程的理論基礎(chǔ)材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 應(yīng)力狀態(tài)：應(yīng)力狀態(tài)： 三個(gè)方向中的三個(gè)方向中的壓應(yīng)力數(shù)目壓應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越好，變形抗力越多，塑性越好，變形抗力增大；拉應(yīng)力數(shù)目多，則金屬的塑性就差，變形抗力降低。增大；拉應(yīng)力數(shù)目多，則金屬的塑性就差，變形抗力降低。3.2 3.2 金屬塑性成形過(guò)程的理論基礎(chǔ)金屬塑性成形過(guò)程的理論基礎(chǔ)材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與

13、工程系Department of Materials Science & Engineering 3.2.2 3.2.2 塑性變形基本規(guī)律塑性變形基本規(guī)律體積不變規(guī)律體積不變規(guī)律 金屬固態(tài)成形加工中金金屬固態(tài)成形加工中金屬變形后的體積等于變形前屬變形后的體積等于變形前的體積（又叫質(zhì)量恒定定理的體積（又叫質(zhì)量恒定定理）最小阻力定律最小阻力定律 金屬在塑性變形過(guò)程中金屬在塑性變形過(guò)程中，其質(zhì)點(diǎn)都將沿著阻力最小，其質(zhì)點(diǎn)都將沿著阻力最小的方向移動(dòng)。的方向移動(dòng)。(最小周邊法則最小周邊法則）（3）加工硬化加工硬化材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Sci

14、ence & Engineering 定義：定義：自由鍛造是利用沖擊力或壓力使金屬材料自由鍛造是利用沖擊力或壓力使金屬材料在在上下兩個(gè)砧鐵之間或錘頭與砧鐵之間上下兩個(gè)砧鐵之間或錘頭與砧鐵之間產(chǎn)生變形，從產(chǎn)生變形，從而獲得所需形狀、尺寸和力學(xué)性能的鍛件成形過(guò)程。而獲得所需形狀、尺寸和力學(xué)性能的鍛件成形過(guò)程。3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造3.3 3.3 鍛造方法鍛造方法車床主軸自由鍛盤套類鍛件鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 自自由由鍛鍛優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)3.3.1 3.3.1 自由鍛造自

15、由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 自自由由鍛鍛缺缺點(diǎn)點(diǎn)3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 自由鍛成形過(guò)程自由鍛成形過(guò)程3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造零件圖零件圖 - 繪制鍛件圖繪制鍛件圖 - 計(jì)算坯料質(zhì)量計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸和尺寸-下料下料-確定工序確定工序-加熱溫度加熱溫度-設(shè)設(shè)備等備等- 加熱坯料、鍛打加熱坯料、鍛打-檢驗(yàn)檢驗(yàn)-鍛件鍛件材料科學(xué)與

16、工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 自由鍛成形過(guò)程自由鍛成形過(guò)程 1）繪制鍛件圖）繪制鍛件圖 繪制鍛件圖時(shí)要考慮繪制鍛件圖時(shí)要考慮: 敷料敷料 加工余量加工余量 鍛件公差鍛件公差3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 鍛件加工余量：鍛件加工余量： 與零件的形狀、尺寸、加工精度、表面粗糙度等因素有與零件的形狀、尺寸、加工精度、表面粗糙度等因素有關(guān)，關(guān)，通常自由鍛鍛件的加工余量為通常

17、自由鍛鍛件的加工余量為46mm，它與生產(chǎn)的設(shè)備，它與生產(chǎn)的設(shè)備、工裝精度、加熱的控制和操作技術(shù)水平有關(guān)，零件越大，、工裝精度、加熱的控制和操作技術(shù)水平有關(guān)，零件越大，形狀越復(fù)雜，則余量就大。形狀越復(fù)雜，則余量就大。鍛件公差：鍛件公差： 鍛件公差是鍛件名義尺寸的允許變動(dòng)量鍛件公差是鍛件名義尺寸的允許變動(dòng)量，因?yàn)殄懺觳僮鳎驗(yàn)殄懺觳僮髦姓莆粘叽缬幸欢ɡщy，外加金屬的氧化和收縮等原因，使中掌握尺寸有一定困難，外加金屬的氧化和收縮等原因，使鍛件的實(shí)際尺寸總有一定的誤差。規(guī)定鍛件的公差，有利于鍛件的實(shí)際尺寸總有一定的誤差。規(guī)定鍛件的公差，有利于提高生產(chǎn)率。自由鍛鍛件的公差一般為提高生產(chǎn)率。自由鍛鍛件的公

18、差一般為（12）mm。3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 2）計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸）計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸 確定坯料質(zhì)量：確定坯料質(zhì)量： G坯料坯料=G鍛件鍛件+G燒損燒損+G料頭料頭 式中：式中：G坯料坯料坯料質(zhì)量。坯料質(zhì)量。 G鍛件鍛件鍛件質(zhì)量。鍛件質(zhì)量。 G燒損燒損加熱時(shí)坯料因表面氧化而燒損的加熱時(shí)坯料因表面氧化而燒損的質(zhì)量，第一次加熱取被加熱金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的質(zhì)量，第一次加熱取被加熱金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2%3%，以后各次加熱取，以后各次加熱取1.5%2.0%； G料頭

19、料頭鍛造過(guò)程中被沖掉的那部分金屬鍛造過(guò)程中被沖掉的那部分金屬的質(zhì)量，如沖孔時(shí)坯料中部的料芯，修切端部產(chǎn)的質(zhì)量，如沖孔時(shí)坯料中部的料芯，修切端部產(chǎn)生的料頭等。生的料頭等。3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 確定坯料尺寸確定坯料尺寸 首先根據(jù)材料的密度和坯料質(zhì)量計(jì)首先根據(jù)材料的密度和坯料質(zhì)量計(jì)算出坯料相應(yīng)的算出坯料相應(yīng)的體積體積； 根據(jù)體積不變?cè)瓌t和采用的基本工根據(jù)體積不變?cè)瓌t和采用的基本工序類型（如拔長(zhǎng)、鐓粗等）的序類型（如拔長(zhǎng)、鐓粗等）的鍛造比、鍛造比、高度與

20、直徑之比高度與直徑之比等；等； 然后計(jì)算出然后計(jì)算出坯料橫截面積、直徑或坯料橫截面積、直徑或邊長(zhǎng)邊長(zhǎng)等尺寸。等尺寸。 3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 中小型鍛件，大多使用型材，圓鋼應(yīng)用較多。中小型鍛件，大多使用型材，圓鋼應(yīng)用較多。當(dāng)鍛件鍛造的第一工序?yàn)楫?dāng)鍛件鍛造的第一工序?yàn)殓叴昼叴謺r(shí)，則：時(shí)，則：1.25DH2.5D坯料直徑為：坯料直徑為：式中式中 坯料的體積坯料的高度或長(zhǎng)度：坯料的體積坯料的高度或長(zhǎng)度： 3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造3(0.8

21、 1.0)DV坯V坯材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 當(dāng)鍛造件的第一工序?yàn)榘伍L(zhǎng)時(shí)，則：當(dāng)鍛造件的第一工序?yàn)榘伍L(zhǎng)時(shí)，則：由此便可計(jì)算坯料直徑由此便可計(jì)算坯料直徑 ,即即圓坯料圓坯料 方坯料方坯料注意：注意：圓鋼直徑大小是標(biāo)準(zhǔn)的，如計(jì)算的坯料直徑與圓鋼標(biāo)圓鋼直徑大小是標(biāo)準(zhǔn)的，如計(jì)算的坯料直徑與圓鋼標(biāo)準(zhǔn)直徑不符，則應(yīng)將坯料直徑就近取成圓鋼直徑，然后再重準(zhǔn)直徑不符，則應(yīng)將坯料直徑就近取成圓鋼直徑，然后再重新計(jì)算坯料高度新計(jì)算坯料高度H或長(zhǎng)度或長(zhǎng)度L。3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造maxLS =K

22、 S坯鍛0Dmax0LD =1.13 K S鍛020VL =D4坯020VL =A坯材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 典型鍛件的鍛造比典型鍛件的鍛造比鍛件名稱鍛件名稱計(jì)算計(jì)算部位部位 鍛造比鍛造比 鍛件鍛件名稱名稱計(jì)算計(jì)算部位部位鍛造比鍛造比 碳素鋼軸類碳素鋼軸類零件零件 最大截面 2.02.5 錘頭 最大截面 2.5 合金鋼軸類合金鋼軸類零件零件 最大截面 2.53.0水輪機(jī)主軸 軸身 2.5 熱軋輥熱軋輥 輥身 2.53.0水輪機(jī)立柱 最大截面 3.0 冷軋輥冷軋輥 輥身 3.55.0模塊 最

23、大截面 3.0 齒輪軸齒輪軸 最大截面 2.53.0航空用大型鍛件 最大截面 6.08.0 3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 選擇鍛造工序、確定鍛造溫度和冷卻規(guī)范等。選擇鍛造工序、確定鍛造溫度和冷卻規(guī)范等。選擇鍛造工序選擇鍛造工序 分為分為基本工序、輔助工序、精整工序基本工序、輔助工序、精整工序三類。三類。 基本工序基本工序：鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔等等3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of

24、 Materials Science & Engineering 盤類鍛件盤類鍛件軸及桿類鍛件軸及桿類鍛件可采用鐓粗、沖孔、壓肩、整修可采用鐓粗、沖孔、壓肩、整修可采用拔長(zhǎng)、壓肩、整修可采用拔長(zhǎng)、壓肩、整修3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 筒及環(huán)類鍛件筒及環(huán)類鍛件彎曲類鍛件彎曲類鍛件可采用鐓粗、沖孔、拔長(zhǎng)、整修可采用鐓粗、沖孔、拔長(zhǎng)、整修可采用拔長(zhǎng)、彎曲可采用拔長(zhǎng)、彎曲3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Depar

25、tment of Materials Science & Engineering 曲拐軸類鍛件曲拐軸類鍛件其他復(fù)雜鍛件其他復(fù)雜鍛件可采用拔長(zhǎng)、分段、錯(cuò)移、整修可采用拔長(zhǎng)、分段、錯(cuò)移、整修可采用拔長(zhǎng)、分段、鐓粗、沖孔、整修可采用拔長(zhǎng)、分段、鐓粗、沖孔、整修3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 輔助工序輔助工序：壓肩、倒棱、壓鉗口壓肩、倒棱、壓鉗口等。等。精整工序精整工序：整形、清出表面氧化皮整形、清出表面氧化皮等。3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材

26、料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 鍛造溫度范圍及加熱冷卻范圍鍛造溫度范圍及加熱冷卻范圍 常用金屬材料的鍛造溫度范圍常用金屬材料的鍛造溫度范圍3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造合金種類合金種類始鍛溫度始鍛溫度/終鍛溫度終鍛溫度/碳素鋼碳素鋼15，25，3012001250750 750 80035，40，45120080080060，65，T8,T101100800800合金鋼合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼1150 1200800 800 850低合金工具鋼1100 1150850850高速鋼1100 115

27、0900900有色金屬有色金屬H68850700700硬鋁470380380材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 鍛后鍛件的冷卻：鍛后鍛件的冷卻： 鍛件仍有較高的溫度，冷卻時(shí)由于鍛件仍有較高的溫度，冷卻時(shí)由于表面冷卻快，內(nèi)部冷的慢，鍛件表里收表面冷卻快，內(nèi)部冷的慢，鍛件表里收縮不一，可能使一些塑性較低的或大型縮不一，可能使一些塑性較低的或大型復(fù)雜鍛件產(chǎn)生變形或開裂等缺陷。復(fù)雜鍛件產(chǎn)生變形或開裂等缺陷。3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of M

28、aterials Science & Engineering 鍛件冷卻方式常有下列鍛件冷卻方式常有下列3種：種：1）直接在空氣中冷卻（空冷），直接在空氣中冷卻（空冷），此種多用于碳含此種多用于碳含量小于量小于0.5%的碳鋼和碳含量小于的碳鋼和碳含量小于0.3%的低合金鋼的低合金鋼中小型鍛件。中小型鍛件。2）在爐灰或干砂中緩冷在爐灰或干砂中緩冷 對(duì)用于中碳鋼、高碳鋼和對(duì)用于中碳鋼、高碳鋼和大多數(shù)低合金鋼中的中型鍛件。大多數(shù)低合金鋼中的中型鍛件。3）隨爐緩冷隨爐緩冷 鍛后隨即將鍛件放入鍛后隨即將鍛件放入500到到700攝氏度攝氏度的爐中隨爐緩冷，用于中碳鋼和低合金鋼的大型鍛的爐中隨爐緩冷，

29、用于中碳鋼和低合金鋼的大型鍛件以及高合金鋼的重要鍛件。件以及高合金鋼的重要鍛件。3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 自由鍛典型過(guò)程舉例自由鍛典型過(guò)程舉例 軸類、盤類、環(huán)類、筒類、彎曲類等軸類、盤類、環(huán)類、筒類、彎曲類等軸類件自由鍛工序軸類件自由鍛工序3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 鍛件名稱：齒輪軸鍛件名稱：齒輪軸坯料質(zhì)量：

30、坯料質(zhì)量：2.8kg2.8kg坯料規(guī)格：坯料規(guī)格：90 x59mm90 x59mm鍛件材料：鍛件材料：40Cr40Cr鍛造設(shè)備：鍛造設(shè)備：150kg150kg空氣錘空氣錘鍛件圖：鍛件圖：火次火次溫度（溫度（）操作說(shuō)明操作說(shuō)明簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)圖1 112001200800800鐓粗鐓粗拔長(zhǎng)、打圓拔長(zhǎng)、打圓壓肩壓肩拔長(zhǎng)、打圓拔長(zhǎng)、打圓3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 盤類件自由鍛工序盤類件自由鍛工序3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系D

31、epartment of Materials Science & Engineering 鍛件名稱：雙聯(lián)齒輪鍛件名稱：雙聯(lián)齒輪坯料質(zhì)量：坯料質(zhì)量：2.1kg2.1kg坯料規(guī)格：坯料規(guī)格：65x83mm65x83mm鍛件材料：鍛件材料：4545鋼鋼鍛造設(shè)備：鍛造設(shè)備：150kg150kg空氣錘空氣錘 鍛件圖：鍛件圖：火次火次溫度（溫度（）操作說(shuō)明操作說(shuō)明簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)圖1 112001200800800鐓粗鐓粗壓肩壓肩拔長(zhǎng)、打圓拔長(zhǎng)、打圓3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engine

32、ering 環(huán)類件自由鍛工序環(huán)類件自由鍛工序3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 筒類件自由鍛工序筒類件自由鍛工序3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 彎曲件自由鍛工序彎曲件自由鍛工序3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science &

33、Engineering 鍛造設(shè)備：鍛造設(shè)備：中小型鍛件所采用的主要是空氣錘，空氣錘的中小型鍛件所采用的主要是空氣錘，空氣錘的噸位選擇見下表或查鍛造手冊(cè)。噸位選擇見下表或查鍛造手冊(cè)。3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造錘的噸位錘的噸位/kg150150250250400400560560鍛件質(zhì)量鍛件質(zhì)量/kg6 6101026264040材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 自由鍛件結(jié)構(gòu)技術(shù)特征自由鍛件結(jié)構(gòu)技術(shù)特征自由鍛件上應(yīng)避免錐體、曲線或曲線交接以及自由鍛件上應(yīng)避免錐體、曲線或曲線交接以及橢圓形

34、、工字形截面等結(jié)構(gòu)橢圓形、工字形截面等結(jié)構(gòu)3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 自由鍛件上應(yīng)避免加強(qiáng)筋、凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)自由鍛件上應(yīng)避免加強(qiáng)筋、凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)。3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science &

35、; Engineering 當(dāng)鍛件的橫截面有急劇變化或形狀較復(fù)雜時(shí)，可將當(dāng)鍛件的橫截面有急劇變化或形狀較復(fù)雜時(shí)，可將其設(shè)計(jì)成幾個(gè)簡(jiǎn)單件構(gòu)成的組合件，用焊接或機(jī)械連其設(shè)計(jì)成幾個(gè)簡(jiǎn)單件構(gòu)成的組合件，用焊接或機(jī)械連接方法連成整體件。接方法連成整體件。3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 復(fù)雜件結(jié)構(gòu)復(fù)雜件結(jié)構(gòu)成形性差的結(jié)構(gòu)成形性差的結(jié)構(gòu) 成形性好的結(jié)構(gòu)成形性好的結(jié)構(gòu)3.3.1 3.3.1 自由鍛造自由鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Mat

36、erials Science & Engineering 3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造定義：定義：它是將坯料置于鍛模模腔內(nèi)它是將坯料置于鍛模模腔內(nèi)，然后施加沖擊力或壓力然后施加沖擊力或壓力使坯料發(fā)生塑性變形而獲得鍛件的成形過(guò)程使坯料發(fā)生塑性變形而獲得鍛件的成形過(guò)程。模型鍛造時(shí)坯料是模型鍛造時(shí)坯料是整體塑性成形整體塑性成形坯料坯料三向受壓三向受壓。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 與自由鍛相比，模鍛具有如下優(yōu)點(diǎn)與自由鍛相比，模鍛具有如下優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)效率高。生產(chǎn)效率高。能鍛造形狀復(fù)雜

37、的鍛件，并可使金屬流線分布更為合能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理。理。模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量好，加工余量較小。模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量好，加工余量較小。節(jié)省金屬材料，減少切削加工工作量。在批量足夠的節(jié)省金屬材料，減少切削加工工作量。在批量足夠的條件下，能降低零件成本。條件下，能降低零件成本。模鍛操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。模鍛操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 模鍛設(shè)備噸位限制，鍛件質(zhì)量一般在模鍛設(shè)備噸位

38、限制，鍛件質(zhì)量一般在150kg以下。設(shè)備投資較大，模具費(fèi)用高，以下。設(shè)備投資較大，模具費(fèi)用高，工藝靈活性較差，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)。工藝靈活性較差，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)。 適合于小型鍛件的大批、大量生產(chǎn)。適合于小型鍛件的大批、大量生產(chǎn)。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 模鍛已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、機(jī)車、汽車、拖拉機(jī)模鍛已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、機(jī)車、汽車、拖拉機(jī)、軍工、軸承等制造業(yè)中。、軍工、軸承等制造業(yè)中。 最常見的零件是齒輪、軸、連桿、杠桿、手柄最常見的零件是齒輪、軸、連桿、

39、杠桿、手柄等，但等，但模鍛常限制在模鍛常限制在150kg以下的零件以下的零件。 冷成形工藝（冷鐓、冷鍛）主要生產(chǎn)一些小型冷成形工藝（冷鐓、冷鍛）主要生產(chǎn)一些小型制品或零件，如螺釘、釘子、鉚釘、螺栓等，由制品或零件，如螺釘、釘子、鉚釘、螺栓等，由于鍛模造價(jià)高，制造周期長(zhǎng)，故模型鍛造僅適用于鍛模造價(jià)高，制造周期長(zhǎng)，故模型鍛造僅適用于大批量生產(chǎn)。于大批量生產(chǎn)。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 模鍛過(guò)程模鍛過(guò)程3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系

40、材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 模鍛過(guò)程模鍛過(guò)程1)繪制模鍛件圖繪制模鍛件圖 應(yīng)考慮分模面、加工余量、鍛件公差和敷料應(yīng)考慮分模面、加工余量、鍛件公差和敷料 、模鍛斜度、模鍛斜度 、模鍛件圓角半徑、模鍛件圓角半徑 等。等。分模面分模面 確定分模面位置原則：確定分模面位置原則：a)要保證模鍛件易于從模膛中取出，故通常分模面選擇在模鍛件要保證模鍛件易于從模膛中取出，故通常分模面選擇在模鍛件最大截面最大截面上上。b)所選定的分模面應(yīng)能所選定的分模面應(yīng)能使模膛的深度最淺使模膛的深度最淺，這樣有利于金屬充滿模膛，便，這樣有

41、利于金屬充滿模膛，便于鍛件的取出和鍛模的制造。于鍛件的取出和鍛模的制造。c)選定的分模面應(yīng)能使選定的分模面應(yīng)能使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，這樣在安裝鍛，這樣在安裝鍛模和生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)?，F(xiàn)象時(shí)，便于及時(shí)調(diào)整鍛模位置。模和生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)模現(xiàn)象時(shí)，便于及時(shí)調(diào)整鍛模位置。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering d）分模面）分模面最好是平面最好是平面，且上下鍛模的模膛深度盡可，且上下鍛模的模膛深度盡可能一致，便于鍛模制造。能一致，便于鍛模制造

42、。e)所選分模面盡可能使鍛件上所加的所選分模面盡可能使鍛件上所加的敷料最少敷料最少，這樣，這樣既可提高材料的利用率，又減少了切削加工的工作量既可提高材料的利用率，又減少了切削加工的工作量。第。第2種孔不能鍛。種孔不能鍛。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 分模面選擇比較圖分模面選擇比較圖材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 加工余量、鍛件公差和敷料加工余量、鍛件公差和

43、敷料 模鍛件的加工余量和公差比自由鍛模鍛件的加工余量和公差比自由鍛件的小得多。小型模鍛件的加工余量一件的小得多。小型模鍛件的加工余量一般在般在24mm，鍛件公差一般為，鍛件公差一般為0.5 1mm。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 對(duì)于孔徑對(duì)于孔徑d25mm的模鍛件，孔應(yīng)鍛出的模鍛件，孔應(yīng)鍛出，但須留，但須留沖孔連皮沖孔連皮； 沖孔連皮厚度與沖孔連皮厚度與孔徑有關(guān)，當(dāng)孔徑為孔徑有關(guān)，當(dāng)孔徑為30 80mm時(shí)，連時(shí)，連皮厚度為皮厚度為4 8mm。3.3.2 3

44、.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 模鍛斜度模鍛斜度 目的目的是便于是便于從模膛中取出鍛件從模膛中取出鍛件。常用模鍛斜度系列為：常用模鍛斜度系列為：357101215 模鍛斜度與模膛深度有關(guān)，當(dāng)模鍛斜度與模膛深度有關(guān)，當(dāng)模膛深度與寬度的比值（模膛深度與寬度的比值（h/b)越越大時(shí)，取較大的斜度值。大時(shí)，取較大的斜度值。內(nèi)壁內(nèi)壁斜度應(yīng)比外壁斜度大斜度應(yīng)比外壁斜度大25 在具有在具有頂出裝置的鍛壓機(jī)頂出裝置的鍛壓機(jī)械上，其模鍛件上的斜度比沒(méi)械上，其模鍛件上的斜度比沒(méi)有頂出裝置的

45、小一級(jí)有頂出裝置的小一級(jí)。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 模鍛件圓角半徑模鍛件圓角半徑 模鍛件上凡是面與面相交處均應(yīng)做成圓角。模鍛件上凡是面與面相交處均應(yīng)做成圓角。 目的目的:增大鍛件強(qiáng)度，利于鍛造時(shí)金屬充滿模膛，避免鍛增大鍛件強(qiáng)度，利于鍛造時(shí)金屬充滿模膛，避免鍛模上的內(nèi)尖角處產(chǎn)生裂紋，減緩鍛模外尖角處的磨損，提高鍛模上的內(nèi)尖角處產(chǎn)生裂紋，減緩鍛模外尖角處的磨損，提高鍛模的使用壽命模的使用壽命。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造要求要求: 鋼質(zhì)模鍛件

46、鋼質(zhì)模鍛件 外圓角半徑外圓角半徑取取1.5 12mm， 內(nèi)圓角半徑內(nèi)圓角半徑比比外圓角大外圓角大2 3倍倍；模膛深度越深，圓角半徑取值模膛深度越深，圓角半徑取值越大。越大。材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 例例 一齒輪，材料為一齒輪，材料為45鋼，產(chǎn)量為鋼，產(chǎn)量為3000件件/月，選用模鍛加工。月，選用模鍛加工。 該件該件直徑直徑25的孔不鍛出的孔不鍛出（因放在機(jī)加工余量后孔徑（因放在機(jī)加工余量后孔徑25），外），外徑的加工余量放徑的加工余量放4mm（半徑上放（半徑上放2mm），高度上加工余量放）

47、，高度上加工余量放2.5mm。分模面如圖所示，凡垂直分模面的立壁均放模鍛斜度。分模面如圖所示，凡垂直分模面的立壁均放模鍛斜度5。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 2）坯料質(zhì)量和尺寸計(jì)算）坯料質(zhì)量和尺寸計(jì)算 模鍛件坯料質(zhì)量模鍛件坯料質(zhì)量=模鍛件質(zhì)量模鍛件質(zhì)量+氧化燒損質(zhì)量氧化燒損質(zhì)量+飛邊（連皮）質(zhì)量飛邊（連皮）質(zhì)量 飛邊質(zhì)量飛邊質(zhì)量的多少與鍛件形狀和大小有關(guān)，一的多少與鍛件形狀和大小有關(guān)，一般按鍛件質(zhì)量的般按鍛件質(zhì)量的20% 25%計(jì)算。計(jì)算。 氧化燒損氧化

48、燒損按鍛件質(zhì)量和飛邊質(zhì)量總和的按鍛件質(zhì)量和飛邊質(zhì)量總和的3% 4%計(jì)算，其他規(guī)則可參照自由鍛坯料質(zhì)量及計(jì)算，其他規(guī)則可參照自由鍛坯料質(zhì)量及尺寸計(jì)算。尺寸計(jì)算。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 3）模鍛工序確定）模鍛工序確定 盤類模鍛件：盤類模鍛件： 一般采用一般采用鐓粗和鐓粗和終鍛終鍛工序；對(duì)于一些工序；對(duì)于一些高輪轂、薄輪輻的模高輪轂、薄輪輻的模鍛件，采用鍛件，采用鐓粗鐓粗-預(yù)預(yù)鍛鍛-終鍛工序。終鍛工序。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工

49、程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 長(zhǎng)軸類模鍛件工序選長(zhǎng)軸類模鍛件工序選擇有：擇有：預(yù)鍛預(yù)鍛-終鍛終鍛滾壓滾壓-預(yù)鍛預(yù)鍛-終鍛終鍛拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)-滾壓滾壓-預(yù)鍛預(yù)鍛-終鍛終鍛拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)-滾壓滾壓-彎曲彎曲-預(yù)鍛預(yù)鍛-終終鍛等鍛等3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 模鍛件成形過(guò)程中工序模鍛件成形過(guò)程中工序的多少的多少與零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、坯料形狀及制坯手段、坯料形狀及制坯手段等有

50、關(guān)。等有關(guān)。 如：彎曲連桿模鍛如：彎曲連桿模鍛3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 鍛造截面變化較大的長(zhǎng)軸類鍛件時(shí)，常采用斷面鍛造截面變化較大的長(zhǎng)軸類鍛件時(shí)，常采用斷面呈周期性變化的坯料見圖所示：呈周期性變化的坯料見圖所示：（a）周期性軋制坯料）周期性軋制坯料 （b）彎曲（）彎曲（c）預(yù)鍛）預(yù)鍛 （d）終鍛）終鍛3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & En

51、gineering 或者用輥鍛機(jī)來(lái)軋制原坯料代替拔長(zhǎng)和滾壓工序見圖，這樣可或者用輥鍛機(jī)來(lái)軋制原坯料代替拔長(zhǎng)和滾壓工序見圖，這樣可使模鍛過(guò)程簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率高。使模鍛過(guò)程簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率高。（a）原料）原料 （b）輥鍛）輥鍛 （c）坯料）坯料 1扇形輥鍛模扇形輥鍛模 2鍛輥鍛輥3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 4）修整工序）修整工序 切邊與沖孔切邊與沖孔 鍛成的模鍛件，通常其周邊都帶有飛邊，鍛成的模鍛件，通常其周邊都帶有飛邊，有通孔的鍛件還有連皮。須用切邊模和沖孔

52、模將飛邊和連有通孔的鍛件還有連皮。須用切邊模和沖孔模將飛邊和連皮切除。皮切除。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 校正校正 在形狀復(fù)雜的鍛件切邊（沖連皮）之后進(jìn)行校在形狀復(fù)雜的鍛件切邊（沖連皮）之后進(jìn)行校正正提高鍛件精度提高鍛件精度。 熱處理熱處理 目的是為了目的是為了消除鍛件的過(guò)熱組織或加工硬化消除鍛件的過(guò)熱組織或加工硬化組織、內(nèi)應(yīng)力組織、內(nèi)應(yīng)力等，使模鍛件具有所需的組織和性能。等，使模鍛件具有所需的組織和性能。 清理清理 清除氧化皮、油污及其他表面缺陷，以

53、清除氧化皮、油污及其他表面缺陷，以提高模提高模鍛件的表面質(zhì)量鍛件的表面質(zhì)量。清理方法有：。清理方法有：滾筒打光。噴丸清理、滾筒打光。噴丸清理、酸洗酸洗等。等。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 對(duì)于要求精度高和表面粗糙度低的模鍛件，除進(jìn)對(duì)于要求精度高和表面粗糙度低的模鍛件，除進(jìn)行上述各修整工序外，還應(yīng)在壓力機(jī)上進(jìn)行行上述各修整工序外，還應(yīng)在壓力機(jī)上進(jìn)行精壓。精壓。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of

54、 Materials Science & Engineering 5）鍛模模膛）鍛模模膛 分為分為模鍛模膛模鍛模膛和和制坯模膛制坯模膛兩大類：兩大類：模鍛模膛模鍛模膛 模鍛模膛分為模鍛模膛分為終鍛終鍛模膛和模膛和預(yù)鍛預(yù)鍛模膛兩模膛兩種。種。 終鍛模膛終鍛模膛作用：作用：使坯料最后變形到鍛件所要求使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸的形狀和尺寸。它的形狀與鍛件的形狀相同；因鍛。它的形狀與鍛件的形狀相同；因鍛件冷卻時(shí)要收縮，終鍛模膛的尺寸應(yīng)比鍛件尺寸放件冷卻時(shí)要收縮，終鍛模膛的尺寸應(yīng)比鍛件尺寸放大一個(gè)收縮量，一般鋼件收縮量取大一個(gè)收縮量，一般鋼件收縮量取1.2%1.5%。 3.3.2 3

55、.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 飛邊槽作用：飛邊槽作用：促使金屬充滿模膛，增加金屬促使金屬充滿模膛，增加金屬?gòu)哪Ｌ胖辛鞒龅淖枇Γ瑫r(shí)容納多余的金屬?gòu)哪Ｌ胖辛鞒龅淖枇?，同時(shí)容納多余的金屬。飛邊槽的基本結(jié)構(gòu)形式飛邊槽的基本結(jié)構(gòu)形式3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 預(yù)鍛模膛作用預(yù)鍛模膛作用：使坯料變形到接近于鍛使坯料變形到接近于鍛件的形狀和

56、尺寸，終鍛時(shí)金屬容易充滿終鍛件的形狀和尺寸，終鍛時(shí)金屬容易充滿終鍛模膛，同時(shí)也減小了終鍛模膛的磨損，延長(zhǎng)模膛，同時(shí)也減小了終鍛模膛的磨損，延長(zhǎng)使用壽命。使用壽命。 預(yù)鍛模膛和終鍛模膛的主要區(qū)別是：預(yù)鍛模膛和終鍛模膛的主要區(qū)別是：前前者的圓角和斜度較大，沒(méi)有飛邊槽者的圓角和斜度較大，沒(méi)有飛邊槽3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 制坯模膛制坯模膛 對(duì)于形狀復(fù)雜的模鍛件為了使坯料形狀基對(duì)于形狀復(fù)雜的模鍛件為了使坯料形狀基本接近模鍛件形狀，本接近模鍛件形狀，使金屬能合

57、理分布和很好使金屬能合理分布和很好地充滿模膛，地充滿模膛，須預(yù)先在制坯模膛內(nèi)制坯，然后須預(yù)先在制坯模膛內(nèi)制坯，然后再進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛。再進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛。 制坯模膛：制坯模膛：拔長(zhǎng)模膛、滾擠模膛、彎曲模拔長(zhǎng)模膛、滾擠模膛、彎曲模膛、切斷模膛膛、切斷模膛等。等。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 拔長(zhǎng)模膛拔長(zhǎng)模膛用來(lái)減少坯料某部分的橫截用來(lái)減少坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長(zhǎng)度。面積，以增加該部分的長(zhǎng)度。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系

58、材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 滾擠模膛滾擠模膛用來(lái)減小坯料某部分的橫截面積，以增用來(lái)減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積。它主要是使金屬按模鍛件形大另一部分的橫截面積。它主要是使金屬按模鍛件形狀分布狀分布。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 彎曲模膛彎曲模膛對(duì)于彎曲的對(duì)于彎曲的桿類模鍛件，需用進(jìn)行桿類模鍛件，需用進(jìn)行彎曲制坯。彎曲制坯。 坯料可直接或先經(jīng)坯料可直

59、接或先經(jīng)其他制坯工序后再放入其他制坯工序后再放入彎曲模膛內(nèi)進(jìn)行彎曲變彎曲模膛內(nèi)進(jìn)行彎曲變形。形。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 切斷模膛切斷模膛 用來(lái)從坯料上用來(lái)從坯料上切下鍛件或從鍛件上切下鍛件或從鍛件上切下鉗口部金屬。切下鉗口部金屬。3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 6）金屬在模膛內(nèi)的變形過(guò)程）金屬在模膛內(nèi)的變形過(guò)程

60、 其形變過(guò)程可分為三個(gè)階段。以錘其形變過(guò)程可分為三個(gè)階段。以錘上模鍛盤類鍛件為例：上模鍛盤類鍛件為例：三個(gè)階段：三個(gè)階段： 充型階段；充型階段； 形成飛邊和充滿階段；形成飛邊和充滿階段； 鍛足階段鍛足階段。 3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Science & Engineering 充型階段。充型階段。在最初的幾次鍛擊時(shí)，金屬在外力作用下發(fā)生塑在最初的幾次鍛擊時(shí)，金屬在外力作用下發(fā)生塑性變形，坯料高度減小，水平尺寸增大，并有部分金屬壓入模性變形，坯料高度減小，水平尺寸增大，并有部分金屬壓入模膛深處。

61、這一階段膛深處。這一階段直到金屬與模膛側(cè)壁接觸達(dá)到飛邊槽橋口為直到金屬與模膛側(cè)壁接觸達(dá)到飛邊槽橋口為止止如圖。如圖。形成飛邊和充滿階段。形成飛邊和充滿階段。在繼續(xù)鍛造時(shí)，由于金屬充滿模膛圓在繼續(xù)鍛造時(shí)，由于金屬充滿模膛圓角和深處的阻力較大，金屬向阻力較小的飛邊槽內(nèi)流動(dòng)，形成角和深處的阻力較大，金屬向阻力較小的飛邊槽內(nèi)流動(dòng)，形成飛邊。由于飛邊在隨后急劇變冷以至金屬流入飛邊槽的阻力急飛邊。由于飛邊在隨后急劇變冷以至金屬流入飛邊槽的阻力急劇增大，變形力也迅速增大，見圖（劇增大，變形力也迅速增大，見圖（d）3.3.2 3.3.2 模型鍛造模型鍛造材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Department of Materials Sc