第5章自由鍛工藝過(guò)程

1、第5章 自由鍛工藝過(guò)程第第5 5章章 自由鍛工藝過(guò)程自由鍛工藝過(guò)程自由鍛工藝過(guò)程的實(shí)質(zhì)是利用簡(jiǎn)單的工自由鍛工藝過(guò)程的實(shí)質(zhì)是利用簡(jiǎn)單的工具逐步改變坯料的形狀、尺寸和狀態(tài)，以具逐步改變坯料的形狀、尺寸和狀態(tài)，以獲得所要求形狀、尺寸和性能的鍛件的加獲得所要求形狀、尺寸和性能的鍛件的加工程序工程序. .第5章 自由鍛工藝過(guò)程對(duì)于碳鋼和低合金鋼的中小型鍛件，在對(duì)于碳鋼和低合金鋼的中小型鍛件，在鍛造時(shí)主要是成形問(wèn)題，要求掌握金屬的鍛造時(shí)主要是成形問(wèn)題，要求掌握金屬的流動(dòng)規(guī)律。流動(dòng)規(guī)律。對(duì)于大型鍛件和高合金鋼鍛件，因?yàn)橛脤?duì)于大型鍛件和高合金鋼鍛件，因?yàn)橛娩撳V為原材料，鍛造時(shí)的關(guān)鍵是質(zhì)量問(wèn)題，鋼錠為原材料，鍛

2、造時(shí)的關(guān)鍵是質(zhì)量問(wèn)題，除了提高原材料冶金質(zhì)量外，還應(yīng)從鍛造除了提高原材料冶金質(zhì)量外，還應(yīng)從鍛造工藝方面采取措施。工藝方面采取措施。自由鍛研究的主要內(nèi)容是：自由鍛研究的主要內(nèi)容是：第5章 自由鍛工藝過(guò)程 5.1 自由鍛件的分類和鍛造過(guò)程自由鍛件的分類和鍛造過(guò)程餅塊類鍛件餅塊類鍛件主要有圓盤、葉輪等零件的毛坯。主要有圓盤、葉輪等零件的毛坯。其特征是橫向尺寸大于高度尺寸，其特征是橫向尺寸大于高度尺寸，或兩者相近，或兩者相近，工序工序：墩粗（基本工序）；倒棱、：墩粗（基本工序）；倒棱、滾圓、平整（輔助和修整工序）等滾圓、平整（輔助和修整工序）等工步。工步。第5章 自由鍛工藝過(guò)程l 空心類鍛件：它包括各

3、種圓環(huán)、齒圈、軸承環(huán)和各種圓空心類鍛件：它包括各種圓環(huán)、齒圈、軸承環(huán)和各種圓筒、缸體、空心軸等，其特征是均帶有內(nèi)孔，并且內(nèi)孔筒、缸體、空心軸等，其特征是均帶有內(nèi)孔，并且內(nèi)孔直徑較大，鍛造的基本工序有鐓粗、沖孔、芯軸擴(kuò)孔、直徑較大，鍛造的基本工序有鐓粗、沖孔、芯軸擴(kuò)孔、芯軸拔長(zhǎng)。芯軸拔長(zhǎng)。工序工序： 基本工序：基本工序： 墩粗、沖孔、擴(kuò)孔或墩粗、沖孔、擴(kuò)孔或芯軸拔長(zhǎng)芯軸拔長(zhǎng) 輔助和修整工序：輔助和修整工序：倒棱、滾圓、校正等倒棱、滾圓、校正等工步工步第5章 自由鍛工藝過(guò)程軸桿類鍛件軸桿類鍛件主要有傳動(dòng)軸、軋輥、主要有傳動(dòng)軸、軋輥、立柱、拉桿等零件。立柱、拉桿等零件。工序工序： 基本工序：拔長(zhǎng)基本

4、工序：拔長(zhǎng)或或 墩粗墩粗+ +拔長(zhǎng)工步拔長(zhǎng)工步 輔助和修整工序：倒輔助和修整工序：倒棱、滾圓工步棱、滾圓工步第5章 自由鍛工藝過(guò)程曲軸類鍛件曲軸類鍛件 工序：工序： 基本工序：基本工序：拔長(zhǎng)、錯(cuò)移和扭轉(zhuǎn)等拔長(zhǎng)、錯(cuò)移和扭轉(zhuǎn)等工步工步 輔助和修整工序：輔助和修整工序：分段壓痕、局部倒棱、分段壓痕、局部倒棱、滾圓和校正等工步滾圓和校正等工步1 下料 2 壓槽 3錯(cuò)移 4 壓槽 5 壓出和 6 壓槽 7 摔出中間，兩端軸頸 8 扭轉(zhuǎn)，和拐各扭30 第5章 自由鍛工藝過(guò)程彎曲類鍛件彎曲類鍛件 工序工序： 基本工序：基本工序： 拔長(zhǎng)、彎曲工步拔長(zhǎng)、彎曲工步 輔助和修整工序：輔助和修整工序：分段壓痕、滾圓和

5、平分段壓痕、滾圓和平整等工步整等工步復(fù)雜形狀類鍛件：主復(fù)雜形狀類鍛件：主要有閥體、叉桿、吊要有閥體、叉桿、吊環(huán)體、十字軸等零件。環(huán)體、十字軸等零件。鍛造難度較大。鍛造難度較大。第5章 自由鍛工藝過(guò)程自由鍛件的分類自由鍛件的分類第5章 自由鍛工藝過(guò)程第5章 自由鍛工藝過(guò)程5.2 自由鍛件變形工藝過(guò)程的確定自由鍛件變形工藝過(guò)程的確定 自由鍛件變形工藝過(guò)程的確定就是確自由鍛件變形工藝過(guò)程的確定就是確定基本工序、輔助工序、修整工序，以及定基本工序、輔助工序、修整工序，以及確定各變形工序順序和中間坯料尺寸等確定各變形工序順序和中間坯料尺寸等。 制定工藝過(guò)程規(guī)程是編制自由鍛規(guī)程制定工藝過(guò)程規(guī)程是編制自由鍛

6、規(guī)程最重要的一部分最重要的一部分。第5章 自由鍛工藝過(guò)程5.3 5.3 自由鍛件工藝過(guò)程規(guī)程的制定自由鍛件工藝過(guò)程規(guī)程的制定1 1根據(jù)零件圖繪制鍛件圖；根據(jù)零件圖繪制鍛件圖；2 2決定坯料的質(zhì)量和尺寸；決定坯料的質(zhì)量和尺寸；3 3制訂變形工藝過(guò)程及選用工具；制訂變形工藝過(guò)程及選用工具；4 4選擇鍛壓設(shè)備；選擇鍛壓設(shè)備；5 5確定鍛造溫度范圍、加熱和冷卻規(guī)范；確定鍛造溫度范圍、加熱和冷卻規(guī)范；6 6確定熱處理規(guī)范；確定熱處理規(guī)范；7 7提出鍛件的技術(shù)條件和檢驗(yàn)要求；提出鍛件的技術(shù)條件和檢驗(yàn)要求；8 8填寫工藝過(guò)程卡片等。填寫工藝過(guò)程卡片等。第5章 自由鍛工藝過(guò)程1. 1.繪制鍛件圖繪制鍛件圖作用

7、：編制鍛造工藝、設(shè)計(jì)工具指導(dǎo)生產(chǎn)和驗(yàn)收鍛件的主要依據(jù)。它是根據(jù)零件圖考慮了加工余量鍛造公差、鍛造余塊、檢驗(yàn)試樣及工藝卡頭等繪制而成。第5章 自由鍛工藝過(guò)程加工余量加工余量自由鍛自由鍛工藝規(guī)程自由鍛工藝規(guī)程繪制鍛件圖繪制鍛件圖鍛 件 余 量1) 1)加工余量：鍛件表面留有加工余量：鍛件表面留有供機(jī)械加工的金屬層。供機(jī)械加工的金屬層。機(jī)械機(jī)械加工余量的大小取決于零件加工余量的大小取決于零件的形狀和尺寸，精度和光潔的形狀和尺寸，精度和光潔度要求，同時(shí)還考慮到生產(chǎn)度要求，同時(shí)還考慮到生產(chǎn)條件，如工具、設(shè)備精度和條件，如工具、設(shè)備精度和工人操作技術(shù)水平等工人操作技術(shù)水平等。第5章 自由鍛工藝過(guò)程(2)鍛

8、造公差：實(shí)際鍛造生產(chǎn)中，如鍛時(shí)測(cè)量誤差終鍛溫度的差異，工人技術(shù)水平等，鍛件實(shí)際尺寸不可能達(dá)到鍛件的公稱尺寸，允許有一定的誤差，叫做鍛造公差。鍛造公差約為加工余量的1/41/3.（310）(240)(680)( 190)280235012760121203( 110) 142+3-4( 130) 2304鍛件公差鍛件公差第5章 自由鍛工藝過(guò)程鍛件的余量和公差鍛件的余量和公差具體數(shù)值可查閱有具體數(shù)值可查閱有關(guān)手冊(cè)，或按照工關(guān)手冊(cè)，或按照工廠標(biāo)準(zhǔn)確定。廠標(biāo)準(zhǔn)確定。第5章 自由鍛工藝過(guò)程鍛造余塊鍛造余塊敷料3)3)鍛造余塊：為了鍛造余塊：為了簡(jiǎn)化鍛件外形，在簡(jiǎn)化鍛件外形，在零件上較小的孔、零件上較小的

9、孔、小臺(tái)階等難鍛造的小臺(tái)階等難鍛造的的地方需要填滿金的地方需要填滿金屬，這部分附加的屬，這部分附加的金屬叫鍛造余塊。金屬叫鍛造余塊。第5章 自由鍛工藝過(guò)程4)4)檢驗(yàn)試樣檢驗(yàn)試樣及操作夾頭及操作夾頭對(duì)于有特殊要求的鍛件，需要在試樣特殊位置添加熱處理或機(jī)械加工用夾頭。圖 夾頭及余塊第5章 自由鍛工藝過(guò)程5)5)繪制鍛件圖：鍛件圖用粗實(shí)線繪制，為了便于了解零件的繪制鍛件圖：鍛件圖用粗實(shí)線繪制，為了便于了解零件的形狀和檢查鍛后的實(shí)際余量，在鍛件圖內(nèi)用假想線繪出零件形狀和檢查鍛后的實(shí)際余量，在鍛件圖內(nèi)用假想線繪出零件簡(jiǎn)單形狀。鍛件的尺寸和公差標(biāo)注在尺寸線上面，零件的尺簡(jiǎn)單形狀。鍛件的尺寸和公差標(biāo)注在尺

10、寸線上面，零件的尺寸加括號(hào)標(biāo)注在尺寸線下面，如圖上無(wú)法表示的某些條件，寸加括號(hào)標(biāo)注在尺寸線下面，如圖上無(wú)法表示的某些條件，可以技術(shù)條件的方式加以說(shuō)明。可以技術(shù)條件的方式加以說(shuō)明。第5章 自由鍛工藝過(guò)程2.2.確定坯料重量和尺寸確定坯料重量和尺寸 （鋼材和鋼錠）（鋼材和鋼錠）1 1）坯料重量）坯料重量G G坯坯為鍛件重量與鍛造時(shí)各種為鍛件重量與鍛造時(shí)各種金屬損耗重量之和金屬損耗重量之和。G坯 = （G鍛+ G芯+ G切）（1+%）第5章 自由鍛工藝過(guò)程2 2）坯料尺寸確定與所用工序有關(guān)）坯料尺寸確定與所用工序有關(guān)。 V V坯坯=G=G坯坯/（計(jì)算出體積）（計(jì)算出體積）當(dāng)頭道工序用鐓粗時(shí)，為避免彎

11、曲，應(yīng)使當(dāng)頭道工序用鐓粗時(shí)，為避免彎曲，應(yīng)使1.251.25HH0 0/D/D0 02.52.5第5章 自由鍛工藝過(guò)程工序尺寸設(shè)計(jì)和工序選擇同時(shí)進(jìn)行的，確定工序尺寸時(shí)應(yīng)注意下列各點(diǎn)：工序尺寸必須符合各工序的規(guī)則，如鐓粗時(shí)坯料高徑比應(yīng)小于2.5-3；必須估計(jì)到各工序變形時(shí)坯料尺寸的變化，例如沖孔時(shí)坯料高度有所減小，擴(kuò)孔時(shí)坯料高度略有增加等；應(yīng)保證鍛件各個(gè)部分有適當(dāng)?shù)捏w積，采用壓痕或壓肩進(jìn)行分段在鍛造最后進(jìn)行精整有一定的修整留量；多火鍛造大型鍛件時(shí)，應(yīng)注意中間各火次加熱的可能性。第5章 自由鍛工藝過(guò)程3 3）鋼錠的選擇）鋼錠的選擇。 第5章 自由鍛工藝過(guò)程3. 3. 鍛比（鍛造比）的確定鍛比（鍛造

12、比）的確定鍛比大小反映了鍛造對(duì)鍛件組織和力學(xué)性能的鍛比大小反映了鍛造對(duì)鍛件組織和力學(xué)性能的影響，表示鍛件在鍛造成形時(shí)變形程度，是保證鍛件影響，表示鍛件在鍛造成形時(shí)變形程度，是保證鍛件品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。 其計(jì)算方法是按拔長(zhǎng)或鐓粗前后鍛件的截面比或其計(jì)算方法是按拔長(zhǎng)或鐓粗前后鍛件的截面比或高度比來(lái)計(jì)算。如有多次的鐓粗、拔長(zhǎng)，則總鍛造比高度比來(lái)計(jì)算。如有多次的鐓粗、拔長(zhǎng)，則總鍛造比等于分鍛造比之和。等于分鍛造比之和。K總總=K1+K2+-第5章 自由鍛工藝過(guò)程2）鍛比對(duì)鍛件組織和性能的影響 一般規(guī)律是：鍛造過(guò)程隨鍛比增大，由于內(nèi)部孔隙焊合，鑄態(tài)組織打碎，鍛件的縱向和橫向機(jī)械性能

13、均得列明顯提高當(dāng)鍛比超過(guò)一定數(shù)值后形成纖維組織橫向機(jī)械性能急劇下降導(dǎo)致鍛件出現(xiàn)各向異性鍛比是衡量鍛件性能的一個(gè)重要指標(biāo)。 用鋼材鍛制鍛件性能均已得到改善，一般不需考慮鍛比；用鋼錠鍛制的大型鍛件必需考慮鍛比。零件技術(shù)條件提出鍛比要求，以技術(shù)條件要求選取鍛件的鍛比，技術(shù)條件沒(méi)有規(guī)定鍛比，則應(yīng)根據(jù)材料化學(xué)成分零件受力情況鋼錠的大小等因素權(quán)衡利弊擇優(yōu)選取第5章 自由鍛工藝過(guò)程當(dāng)零件受力方向與纖維方向一致時(shí)：取鍛比為當(dāng)零件受力方向與纖維方向一致時(shí)：取鍛比為4 4；重要鍛件：采用鐓粗拔長(zhǎng)聯(lián)合工藝，鍛比要求重要鍛件：采用鐓粗拔長(zhǎng)聯(lián)合工藝，鍛比要求高達(dá)高達(dá)6 68 8。一般結(jié)構(gòu)鋼鍛件：取鍛比為一般結(jié)構(gòu)鋼鍛件：

14、取鍛比為2 22.52.5；第5章 自由鍛工藝過(guò)程第5章 自由鍛工藝過(guò)程4.4.選定設(shè)備噸位選定設(shè)備噸位理論計(jì)算法：根據(jù)塑性成形原理建立的公理論計(jì)算法：根據(jù)塑性成形原理建立的公式算出鍛件成形所需的最大變形力（或變形式算出鍛件成形所需的最大變形力（或變形功），選取設(shè)備噸位功），選取設(shè)備噸位。第5章 自由鍛工藝過(guò)程經(jīng)驗(yàn)類比法：在統(tǒng)計(jì)分析生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)類比法：在統(tǒng)計(jì)分析生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，整理出經(jīng)驗(yàn)公式、表格數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，整理出經(jīng)驗(yàn)公式、表格或圖線，根據(jù)鍛件某些主要參數(shù)（如質(zhì)或圖線，根據(jù)鍛件某些主要參數(shù)（如質(zhì)量、尺寸、接觸面積），直接按公式、量、尺寸、接觸面積），直接按公式、表格或圖線選取設(shè)備噸位。

15、表格或圖線選取設(shè)備噸位。 第5章 自由鍛工藝過(guò)程5 .5 .制訂自由鍛工藝規(guī)程卡制訂自由鍛工藝規(guī)程卡 鍛造工藝規(guī)程卡上需填寫工藝過(guò)程規(guī)程制鍛造工藝規(guī)程卡上需填寫工藝過(guò)程規(guī)程制定的所有內(nèi)容。它包括下料方法、工序、火定的所有內(nèi)容。它包括下料方法、工序、火次、加熱設(shè)備、加熱及冷卻規(guī)范、鍛造設(shè)備、次、加熱設(shè)備、加熱及冷卻規(guī)范、鍛造設(shè)備、鍛件鍛后處理等等。鍛件鍛后處理等等。第5章 自由鍛工藝過(guò)程5.3 5.3 制定自由鍛工藝過(guò)程規(guī)程舉例制定自由鍛工藝過(guò)程規(guī)程舉例圖圖5.11齒輪鍛件圖齒輪鍛件圖圖圖5.10 齒輪零件圖齒輪零件圖（1 1）設(shè)計(jì)、繪制鍛件圖）設(shè)計(jì)、繪制鍛件圖第5章 自由鍛工藝過(guò)程圖圖5-12

16、 齒輪鍛造工藝過(guò)程示意圖齒輪鍛造工藝過(guò)程示意圖 1-下料下料 2-鐓粗鐓粗 3-墊環(huán)局部鐓粗墊環(huán)局部鐓粗 4-沖孔沖孔 5-沖子擴(kuò)孔沖子擴(kuò)孔 6-修整修整（2 2）確定變形工序及工序尺寸）確定變形工序及工序尺寸第5章 自由鍛工藝過(guò)程 （3 3）計(jì)算坯料尺寸）計(jì)算坯料尺寸坯料體積要考慮鍛件體積、沖孔坯料體積要考慮鍛件體積、沖孔心料體積和燒損體積。心料體積和燒損體積。（4 4）選擇設(shè)備噸位）選擇設(shè)備噸位根據(jù)鍛件形狀尺寸查有關(guān)手冊(cè)根據(jù)鍛件形狀尺寸查有關(guān)手冊(cè)而定。而定。（5 5）確定鍛造溫度范圍）確定鍛造溫度范圍4545鋼的始鍛溫度為鋼的始鍛溫度為12001200，終，終鍛溫度為鍛溫度為800800。

17、第5章 自由鍛工藝過(guò)程(6) 填寫工藝卡第5章 自由鍛工藝過(guò)程5.4 大型自由鍛件的鍛造特點(diǎn)（250噸-600噸）5.4.1工藝的特點(diǎn)有以下幾方面： 采用鋼錠鍛造，固有缺陷較為嚴(yán)重，與大型鍛件要求高質(zhì)量造成了尖銳的矛盾； 大型鍛件截面尺寸大，給鍛造操作來(lái)很大困難。而且會(huì)使鍛造加熱過(guò)程發(fā)生變化，如需長(zhǎng)時(shí)間的加熱，引起晶粒長(zhǎng)大；較大的內(nèi)應(yīng)力易出現(xiàn)裂紋；變形難于深透到鍛件的中心部，心部缺陷不易鍛合； 鍛后熱處理工藝復(fù)雜； 有較全面的質(zhì)量檢查項(xiàng)目。第5章 自由鍛工藝過(guò)程 5.4.2 鍛造對(duì)金屬組織和性能的影響1）鍛造對(duì)金屬組織的影響 細(xì)化晶粒；改善夾雜物分布； 形成纖維組織；鍛合孔隙第5章 自由鍛工藝過(guò)程纖維方向：a扁鋼 b六方型鋼 c 鐓鍛法第5章 自由鍛工藝過(guò)程孔隙鍛合第5章 自由鍛工藝過(guò)程2）鍛造對(duì)金屬性能的影響： 通過(guò)鍛造，缺陷得到鍛合，晶粒破碎，組織結(jié)構(gòu)的致密性、均勻性都有所提高，綜合力學(xué)性能得到提高。當(dāng)繼續(xù)增加鍛造比，由于形成了纖維組織，橫向塑性、韌性指標(biāo)明顯低于縱向，出現(xiàn)了異向性。 第5章 自由鍛工藝過(guò)程5.4.3提高質(zhì)量工藝措施第5章 自由