金屬工藝學(xué)17

1、 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering五、纖維組織及其利用五、纖維組織及其利用纖維組織（熱加工流線）：纖維組織（熱加工流線）： 塑性加工中，金屬的晶粒形狀和晶界分布的雜質(zhì)沿變形方塑性加工中，金屬的晶粒形狀和晶界分布的雜質(zhì)沿變形方向被拉長(zhǎng)，呈纖維狀。纖維組織不能熱處理消除，只能通過(guò)鍛向被拉長(zhǎng)，呈纖維狀。纖維組織不能熱處理消除，只能通過(guò)鍛壓改變其形狀和方向。壓改變其形狀和方向。應(yīng)用應(yīng)用 纖維組織使金屬在縱向上的強(qiáng)度，特別是塑性和韌性比橫纖維組織使金屬在縱向上的強(qiáng)度，特別是塑性和韌性比橫向高。因此，在設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)使向高。因此，在設(shè)計(jì)零件

2、時(shí)，應(yīng)使最大正應(yīng)力方向與纖維方向最大正應(yīng)力方向與纖維方向一致，最大切應(yīng)力方向與纖維方向垂直一致，最大切應(yīng)力方向與纖維方向垂直。 工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用模鍛方法制造齒輪及中小型曲軸，用局部鐓粗法制造螺栓。 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering纖維組織沿工件外形輪廓連續(xù)分布，有利于工件受力纖維組織沿工件外形輪廓連續(xù)分布，有利于工件受力 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering定義：定義：在鍛造過(guò)程中，金屬通過(guò)塑性加工而不開(kāi)裂，在鍛造過(guò)程中，金屬通過(guò)塑性加工而不開(kāi)裂，并獲得合格零件的能

3、力。并獲得合格零件的能力。衡量指標(biāo)：衡量指標(biāo)：金屬的塑性和變形抗力金屬的塑性和變形抗力 u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。 第三節(jié)第三節(jié) 金屬的可鍛性金屬的可鍛性（塑性成形性能）（塑性成形性能）一、金屬的可鍛性（塑性加工性能）一、金屬的可鍛性（塑性加工性能） 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering 三個(gè)主要因素：三個(gè)主要因素：金屬的本質(zhì)、金屬的本質(zhì)、加工條件、應(yīng)力狀態(tài)加工條件、應(yīng)力狀態(tài)1、金屬的本質(zhì)（內(nèi)在因素）：、金屬的本質(zhì)（內(nèi)在因素）：化學(xué)成分化學(xué)成分碳鋼：碳鋼：鋼的含碳量越低，可鍛性越好鋼的含

4、碳量越低，可鍛性越好;合金鋼：合金鋼：合金元素含量越高，可鍛性越差；合金元素含量越高，可鍛性越差；純金屬純金屬的可鍛性優(yōu)于合金。的可鍛性優(yōu)于合金。金屬組織金屬組織 純金屬或單相固溶體（奧氏體）的可鍛性優(yōu)于多相組織；純金屬或單相固溶體（奧氏體）的可鍛性優(yōu)于多相組織； 均勻細(xì)晶的可鍛性優(yōu)于粗晶組織和鑄態(tài)柱狀晶；均勻細(xì)晶的可鍛性優(yōu)于粗晶組織和鑄態(tài)柱狀晶； 鋼中存在網(wǎng)狀二次滲碳體時(shí)可鍛性下降。鋼中存在網(wǎng)狀二次滲碳體時(shí)可鍛性下降。二、影響金屬可鍛性的因素：二、影響金屬可鍛性的因素： 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering2 2、加工條件：、加工

5、條件：變形溫度變形溫度 溫度越高，金屬塑性提高，溫度越高，金屬塑性提高，變形抗力降低，可鍛性提高。變形抗力降低，可鍛性提高。影響金屬可鍛性的因素：影響金屬可鍛性的因素：鍛造溫度：鍛造溫度：始鍛溫度（始鍛溫度（AEAE線低線低200200）終鍛溫度（終鍛溫度（800 800 ）加熱溫度過(guò)高，產(chǎn)生缺陷：加熱溫度過(guò)高，產(chǎn)生缺陷：過(guò)熱：過(guò)熱：晶粒長(zhǎng)大，使綜合機(jī)械性能下降晶粒長(zhǎng)大，使綜合機(jī)械性能下降；過(guò)燒過(guò)燒：晶粒邊界氧化或熔化晶粒邊界氧化或熔化 ，一擊即碎，一擊即碎；脫碳脫碳：碳碳與環(huán)境與環(huán)境氣體反應(yīng)，氣體反應(yīng)，使表層含碳量減少；使表層含碳量減少；嚴(yán)重氧化嚴(yán)重氧化：表層表層與與 氧反應(yīng)，生成氧化物氧反

6、應(yīng)，生成氧化物。 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering變形速度變形速度 速度增加，速度增加，一方面，回一方面，回復(fù)和再結(jié)晶來(lái)不及進(jìn)行，塑復(fù)和再結(jié)晶來(lái)不及進(jìn)行，塑性下降，變形抗力增加；性下降，變形抗力增加；另另一方面，熱效應(yīng)明顯，塑性一方面，熱效應(yīng)明顯，塑性提高，變形抗力下降，且速提高，變形抗力下降，且速度越快熱效應(yīng)越明顯。度越快熱效應(yīng)越明顯。 變形速度較小時(shí)，以變形速度較小時(shí)，以強(qiáng)化為主；較大時(shí)以熱效應(yīng)強(qiáng)化為主；較大時(shí)以熱效應(yīng)為主。（以為主。（以 a為界）為界）影響金屬可鍛性的因素：影響金屬可鍛性的因素：變形速度變形速度變形抗力變形

7、抗力塑性塑性塑性、抗力塑性、抗力0a變形速度對(duì)塑性和變形抗力的影響變形速度對(duì)塑性和變形抗力的影響 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering影響金屬可鍛性的因素：影響金屬可鍛性的因素：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，金屬的塑性越好；越多，金屬的塑性越好； 拉應(yīng)力數(shù)拉應(yīng)力數(shù)目多，則金屬的塑性就差目多，則金屬的塑性就差。（易產(chǎn)生裂紋）。（易產(chǎn)生裂紋） 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering第二章第二章 鍛鍛 造造 將金屬坯料置于上下抵鐵（自由鍛

8、）或鍛模（模鍛）將金屬坯料置于上下抵鐵（自由鍛）或鍛模（模鍛）內(nèi)，用沖擊力或壓力使金屬成形為各種鍛件和型材的工藝內(nèi)，用沖擊力或壓力使金屬成形為各種鍛件和型材的工藝方法。方法。 鍛造可以改善金屬的力學(xué)性能。鍛造可以改善金屬的力學(xué)性能。a) a) 自由鍛自由鍛 b) b) 胎模鍛胎模鍛 c) c) 模鍛模鍛 d) d) 鍛件實(shí)例鍛件實(shí)例 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering1 1、定義：、定義：自由鍛是利用自由鍛是利用沖擊力或壓力使金屬材料沖擊力或壓力使金屬材料在在上下兩個(gè)砧鐵之間或錘上下兩個(gè)砧鐵之間或錘頭與砧鐵之間頭與砧鐵之間產(chǎn)生變形

9、，產(chǎn)生變形，從而獲得所需形狀、尺寸從而獲得所需形狀、尺寸和力學(xué)性能的鍛件的成形和力學(xué)性能的鍛件的成形過(guò)程。過(guò)程。一、自由鍛一、自由鍛第一節(jié)第一節(jié) 鍛造方法鍛造方法 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering自自由由鍛鍛優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)自由鍛自由鍛 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering自自由由鍛鍛缺缺點(diǎn)點(diǎn)自由鍛自由鍛 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering自由鍛的方法自由鍛的方法手工鍛造、機(jī)器鍛造手工鍛造、機(jī)器鍛造2 2、自由鍛

10、的方法、自由鍛的方法 （1 1）手工鍛造）手工鍛造 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering普京打鐵普京打鐵民間打鐵藝人民間打鐵藝人夫妻店夫妻店手工鍛造手工鍛造 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering（2 2）機(jī)器鍛造）機(jī)器鍛造 a a）鍛錘自由鍛）鍛錘自由鍛 利用利用沖擊力沖擊力使坯料產(chǎn)生塑性變形，常用使坯料產(chǎn)生塑性變形，常用設(shè)備有：設(shè)備有：空氣錘空氣錘-鍛件重量范圍是鍛件重量范圍是1-10001-1000公斤；公斤；蒸汽蒸汽- -空氣錘空氣錘-鍛件重量范圍是鍛件重量范圍是2

11、0-150020-1500公斤。公斤。機(jī)器鍛造機(jī)器鍛造 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineeringb b）液壓機(jī)自由鍛）液壓機(jī)自由鍛 利用靜壓力使坯料變利用靜壓力使坯料變形，常用設(shè)備是：形，常用設(shè)備是： 水壓機(jī)水壓機(jī)-鍛件重量可鍛件重量可達(dá)達(dá)300t300t，是重型機(jī)械廠鍛，是重型機(jī)械廠鍛造生產(chǎn)的主要設(shè)備。造生產(chǎn)的主要設(shè)備。機(jī)器鍛造機(jī)器鍛造 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering自由鍛的工序自由鍛的工序 （1 1）基本工序）基本工序 用來(lái)改變坯料的形狀和尺寸的主要工序，主要包括：

12、鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移、切割。（2 2）輔助工序）輔助工序 為了完成基本工序而進(jìn)行的預(yù)先變形工序，主要包括：壓鉗口、倒棱、壓肩等。（3 3）精整工序）精整工序 用來(lái)提高鍛件尺寸及位置精度的工序，主要包括：校正、滾圓、平整等。3 3、自由鍛的工序、自由鍛的工序 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering（1）基本工序）基本工序自由鍛的工序自由鍛的工序 a) 平砧間鐓粗 b) 局部鍛粗礅粗礅粗使坯料高度減小而橫截面積增大的鍛造工序 。適合于齒輪適合于齒輪坯、凸輪和圓盤類鍛件。坯、凸輪和圓盤類鍛件。 礅粗時(shí)，礅粗時(shí)，H HO O /

13、D /DO O2.5-32.5-3拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)指使坯料的橫截面積減小而長(zhǎng)度增加的鍛造工序。適合于適合于軸類、桿類和長(zhǎng)筒類零件。軸類、桿類和長(zhǎng)筒類零件。 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering沖孔沖孔采用沖子將坯料沖出通孔或盲孔的鍛造工序。常用于常用于鍛件帶有孔徑大于鍛件帶有孔徑大于30mm的通的通孔或者盲孔孔或者盲孔 。彎曲彎曲使坯料按規(guī)定角度變形的鍛造工序。自由鍛的工序自由鍛的工序 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering自由鍛的工序自由鍛的工序 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)將坯料的一部分相對(duì)另一部

14、分繞其軸線旋轉(zhuǎn)一定角度的鍛造工藝。錯(cuò)移錯(cuò)移將坯料的一部分相對(duì)另一部分相互平行或接邊平行錯(cuò)移開(kāi)的鍛造工序切割切割將坯料割開(kāi)分成幾部分的鍛造工序。 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering自由鍛的工序自由鍛的工序 芯軸擴(kuò)孔芯軸擴(kuò)孔 芯軸拔芯軸拔長(zhǎng)長(zhǎng) 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering自由鍛場(chǎng)景自由鍛場(chǎng)景 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering（2）輔助工序）輔助工序：壓肩、倒棱、壓鉗口壓肩、倒棱、壓鉗口等。等。自由鍛的

15、工序自由鍛的工序 圓料的壓肩圓料的壓肩 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering方形、矩形鍛件的修整方形、矩形鍛件的修整 b) 圓形鍛件的修圓形鍛件的修整整 拔長(zhǎng)后的修整拔長(zhǎng)后的修整 （3）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。自由鍛的工序自由鍛的工序 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering盤類鍛件盤類鍛件可采用鐓粗、沖孔、壓肩、整修可采用鐓粗、沖孔、壓肩、整修軸及桿類鍛件軸及桿類鍛件可采用拔長(zhǎng)、壓肩、整修可采用拔長(zhǎng)、壓肩、整修4 4、鍛鍛件分類及基本

16、工序方案件分類及基本工序方案鍛鍛件分類及基本工序方案件分類及基本工序方案 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering筒及環(huán)類鍛件筒及環(huán)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)、整修彎曲類鍛件彎曲類鍛件可采用拔長(zhǎng)、彎曲可采用拔長(zhǎng)、彎曲鍛鍛件分類及基本工序方案件分類及基本工序方案 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering曲拐軸類鍛件曲拐軸類鍛件可采用拔長(zhǎng)、分段、錯(cuò)移、整修可采用拔長(zhǎng)、分段、錯(cuò)移、整修其他復(fù)雜鍛件其他復(fù)雜鍛件可采用拔長(zhǎng)、分段、鐓粗、沖孔、整修可采用拔長(zhǎng)、分

17、段、鐓粗、沖孔、整修鍛鍛件分類及基本工序方案件分類及基本工序方案 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical Engineering二、二、 模型鍛造模型鍛造1 1、定義：、定義：將坯料置于鍛模模腔內(nèi)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。 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院School of Mechanical 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)雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理。能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理。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。在批量足夠的條件下，能降節(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。低零件