第四章+鍛造工藝

1、1 將金屬坯料加熱使其具有較高的塑性，然后將金屬坯料加熱使其具有較高的塑性，然后放在鍛造設備上，利用通用工具或?qū)Ｓ媚＞邔ζ浞旁阱懺煸O備上，利用通用工具或?qū)Ｓ媚＞邔ζ涫┘訅毫?，迫使其產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需施加壓力，迫使其產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的鍛件，這種壓力加工方法稱為鍛造形狀和尺寸的鍛件，這種壓力加工方法稱為鍛造工藝。工藝。2一一鍛造生產(chǎn)用的原材料：鍛造生產(chǎn)用的原材料：鍛造生產(chǎn)用的原材料可分為鍛造用鋼和鍛造用有色金屬。鍛造生產(chǎn)用的原材料可分為鍛造用鋼和鍛造用有色金屬。1.1.鍛造用鋼：鍛造用鋼： 鋼材按化學成分可分為碳素鋼和合金鋼。鋼材按化學成分可分為碳素鋼和合金鋼。 （1

2、1）碳素鋼按碳的質(zhì)量分數(shù)高低分為低、中、高碳鋼。）碳素鋼按碳的質(zhì)量分數(shù)高低分為低、中、高碳鋼。 （2 2）合金鋼按合金元素總的質(zhì)量分數(shù)的多少分為低、中、高合金鋼。）合金鋼按合金元素總的質(zhì)量分數(shù)的多少分為低、中、高合金鋼。2.2.鍛造用有色金屬：鍛造用有色金屬： 鍛造用有色金屬主要有銅、鋁及其合金等。鍛造用有色金屬主要有銅、鋁及其合金等。 （1 1）銅及銅合金：）銅及銅合金： 純銅（純銅（T T）、黃銅（）、黃銅（H H）、青銅（）、青銅（Q Q）。）。 （2 2）鋁及鋁合金：）鋁及鋁合金： 純鋁、鋁合金。純鋁、鋁合金。3常用的下料方法介紹如下：常用的下料方法介紹如下： 1.1.鋸切：鋸切：圓盤

3、鋸、弓鋸和帶鋸。 2.2.剪切：剪切：剪床。 3.3.冷折下料：冷折下料：常在水壓機或曲柄壓力機上進行。適用于硬度較高的高碳鋼及高合金鋼，如GCr15、GCr15SiMn等軸承鋼，要求預熱到300-400C。 4.4.砂輪切割：砂輪切割：砂輪切割機。 5.5.氣割：氣割：割炬。 6.6.精密剪切下料：精密剪切下料： 除上述切割方法外，還有等離子切割法、電子束切割法、除上述切割方法外，還有等離子切割法、電子束切割法、陽極切割法等。陽極切割法等。二二下料：下料：4（一）鍛前加熱的目的與方法（一）鍛前加熱的目的與方法 1. 1.鍛前加熱的目的：鍛前加熱的目的： 提高金屬的塑性，降低變形抗力，提高金屬

4、的塑性，降低變形抗力，以利于鍛造和獲得良好的鍛后組織。以利于鍛造和獲得良好的鍛后組織。 2.2.鍛前加熱的方法：鍛前加熱的方法： 根據(jù)熱源不同，可分為兩大類：根據(jù)熱源不同，可分為兩大類： 火焰爐加熱和電加熱?；鹧鏍t加熱和電加熱。三三鍛前加熱、鍛后冷卻和熱處理：鍛前加熱、鍛后冷卻和熱處理：（二）鍛造溫度范圍的確定（二）鍛造溫度范圍的確定 鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度間的一段溫度間隔。鋼料在高溫單溫度間的一段溫度間隔。鋼料在高溫單相區(qū)相區(qū)（GSE線以上的奧氏體區(qū)）具有良好的塑具有良好的塑性，所以鍛造溫度范圍最好在這個區(qū)間。性，所以鍛造溫度范圍最好在這個區(qū)間。始鍛

5、線始鍛線終鍛線終鍛線5（三）鍛件的冷卻和鍛后熱處理（三）鍛件的冷卻和鍛后熱處理 1.1.鍛件的鍛后冷卻方法鍛件的鍛后冷卻方法 常用的鍛件冷卻方法，按其冷卻速度的由快到慢的順序常用的鍛件冷卻方法，按其冷卻速度的由快到慢的順序 分為空冷、堆冷、坑冷（或箱冷）、灰冷（或砂冷）、爐分為空冷、堆冷、坑冷（或箱冷）、灰冷（或砂冷）、爐 冷、預防白點退火等六種。冷、預防白點退火等六種。 2.2.鍛件的鍛后熱處理鍛件的鍛后熱處理（1 1）鍛件的鍛后熱處理目的：）鍛件的鍛后熱處理目的： 調(diào)整鍛件的硬度，以利于鍛件切削加工；調(diào)整鍛件內(nèi)應調(diào)整鍛件的硬度，以利于鍛件切削加工；調(diào)整鍛件內(nèi)應 力；改善鍛件內(nèi)部組織，細化晶

6、粒；對于不再進行最終熱力；改善鍛件內(nèi)部組織，細化晶粒；對于不再進行最終熱 處理的、鍛件，應保證達到規(guī)定的力學性能要求。處理的、鍛件，應保證達到規(guī)定的力學性能要求。（2 2）鍛件最常采用的熱處理方法：）鍛件最常采用的熱處理方法： 退火、正火、調(diào)質(zhì)等。退火、正火、調(diào)質(zhì)等。 對于含碳量低于對于含碳量低于0.5%0.5%的低碳鋼和低碳合金鋼采用正火處理；對于含的低碳鋼和低碳合金鋼采用正火處理；對于含碳量高于碳量高于0.5%0.5%的碳鋼和合金鋼采用退火處理。的碳鋼和合金鋼采用退火處理。6一一鍛造工藝的種類和特點：鍛造工藝的種類和特點： 鍛造工藝按加工方法的不同，又可分為自由鍛、胎模鍛造工藝按加工方法的

7、不同，又可分為自由鍛、胎模鍛和模鍛。鍛和模鍛。1.1.自由鍛：自由鍛：利用鍛造設備的上、下砧和簡單的通用工具使利用鍛造設備的上、下砧和簡單的通用工具使坯料在壓力下產(chǎn)生塑性變形的鍛造方法。坯料在壓力下產(chǎn)生塑性變形的鍛造方法。2.2.胎膜鍛：胎膜鍛：利用簡單的可移動模具，在自由鍛錘上鍛造的利用簡單的可移動模具，在自由鍛錘上鍛造的方法。通常用于批量不大、精度要求不高的鍛件生產(chǎn)。方法。通常用于批量不大、精度要求不高的鍛件生產(chǎn)。3.3.模鍛：模鍛：利用專門的鍛模固定在模鍛設備上使坯料變形而利用專門的鍛模固定在模鍛設備上使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法。獲得鍛件的鍛造方法。二二鍛造工序和工步的內(nèi)容：鍛造工序

8、和工步的內(nèi)容： 一般情況下鍛件生產(chǎn)流程為：備料加熱鍛造工序一般情況下鍛件生產(chǎn)流程為：備料加熱鍛造工序后續(xù)工序。后續(xù)工序。7表表4-3 4-3 常用鍛造工序及工步舉例常用鍛造工序及工步舉例(1)(1)分類分類序號序號名稱名稱自自 由由 鍛鍛 工工 序序鐓粗工步鐓粗工步加工示意圖加工示意圖12拔長工步拔長工步成形特點說明成形特點說明 把坯料沿軸向壓縮，使把坯料沿軸向壓縮，使坯料橫截面增大，軸向高坯料橫截面增大，軸向高度減小。度減小。 使坯料在送進過程中橫使坯料在送進過程中橫截面減小，沿軸向長度增截面減小，沿軸向長度增加。加。8表表4-3 4-3 常用鍛造工序及工步舉例常用鍛造工序及工步舉例(2)(

9、2)分類分類序號序號名稱名稱自自 由由 鍛鍛 工工 序序沖孔工步?jīng)_孔工步加工示意圖加工示意圖34彎曲工步彎曲工步成形特點說明成形特點說明 在軸向高度不大的盤形在軸向高度不大的盤形坯料上沖擊大于坯料上沖擊大于25mm的孔的孔。 將坯料中心軸線壓彎成將坯料中心軸線壓彎成所需的角度和形狀。所需的角度和形狀。9表表4-3 4-3 常用鍛造工序及工步舉例常用鍛造工序及工步舉例(3)(3)分類分類 序號序號 名稱名稱模模 鍛鍛 工工 序序拔長制坯工步拔長制坯工步加工示意圖加工示意圖12壓扁壓扁成形特點說明成形特點說明 利用鍛模模膛，同時操作利用鍛模模膛，同時操作坯料，一面翻轉、一面送進，坯料，一面翻轉、一

10、面送進，使坯料長度增加，截面積減使坯料長度增加，截面積減小。一般要多次連續(xù)鍛打才小。一般要多次連續(xù)鍛打才能完成。有去除氧化皮的作能完成。有去除氧化皮的作用。用。 利用鍛模上壓扁平臺或鐓利用鍛模上壓扁平臺或鐓粗臺，使坯料截面積增大、粗臺，使坯料截面積增大、高度減小。鍛造力與坯料軸高度減小。鍛造力與坯料軸線垂直的稱為壓扁制坯工藝；線垂直的稱為壓扁制坯工藝；鍛造力坯料軸線一致的稱為鍛造力坯料軸線一致的稱為鐓粗制坯工藝。鐓粗制坯工藝。3滾壓制坯工步滾壓制坯工步 利用鍛模模膛，同時操作利用鍛模模膛，同時操作坯料不斷翻轉，在多次連續(xù)坯料不斷翻轉，在多次連續(xù)鍛打下，使坯料一處截面積鍛打下，使坯料一處截面積增

11、大，另一處截面積減小。增大，另一處截面積減小。有滾光和去除氧化皮作用。有滾光和去除氧化皮作用。制坯工序制坯工序鐓粗鐓粗10表表4-3 4-3 常用鍛造工序及工步舉例常用鍛造工序及工步舉例(4)(4)分類分類序號序號名稱名稱模模 鍛鍛 工工 序序卡壓制坯工步卡壓制坯工步加工示意圖加工示意圖45彎曲工步彎曲工步成形特點說明成形特點說明 又稱壓肩制坯工步。坯又稱壓肩制坯工步。坯料在鍛模模膛中只受鍛壓料在鍛模模膛中只受鍛壓力一次作用，使高度減小力一次作用，使高度減小寬度增加，有少量聚料作寬度增加，有少量聚料作用。用。 利用模具使坯料軸線彎利用模具使坯料軸線彎曲成形。曲成形。11表表4-3 4-3 常用

12、鍛造工序及工步舉例常用鍛造工序及工步舉例(5)(5)分類分類序號序號名稱名稱模模 鍛鍛 工工 序序擠壓工步擠壓工步加工示意圖加工示意圖67預鍛工步預鍛工步成形特點說明成形特點說明 坯料放在鍛模內(nèi)，在沖坯料放在鍛模內(nèi)，在沖頭壓力下擠壓成形。頭壓力下擠壓成形。 使制坯后的中間坯料進使制坯后的中間坯料進一步變形，使它更接近鍛一步變形，使它更接近鍛件形狀，以改善坯料在終件形狀，以改善坯料在終鍛時的流動條件，避免產(chǎn)鍛時的流動條件，避免產(chǎn)生充填不滿和折疊，并提生充填不滿和折疊，并提高終鍛模膛的壽命。高終鍛模膛的壽命。 使坯料在沖終鍛模膛中使坯料在沖終鍛模膛中最終成形。最終成形。終鍛終鍛工步工步812表表4

13、-3 4-3 常用鍛造工序及工步舉例常用鍛造工序及工步舉例(6)(6)分類分類序號序號名稱名稱后后 續(xù)續(xù) 工工 序序切邊（沖孔）工序切邊（沖孔）工序加工示意圖加工示意圖13熱處熱處理工理工序序成形特點說明成形特點說明 利用切邊或沖孔模在壓利用切邊或沖孔模在壓力機上切除飛邊或沖孔。力機上切除飛邊或沖孔。 按照圖樣要求進行退火或調(diào)質(zhì)等熱處理，有要求的還要進行按照圖樣要求進行退火或調(diào)質(zhì)等熱處理，有要求的還要進行噴丸、酸洗等表面處理。噴丸、酸洗等表面處理。校正校正工序工序精壓精壓工序工序 為消除鍛件在鍛后產(chǎn)生的彎曲、扭轉等變形，對其進行修整。為消除鍛件在鍛后產(chǎn)生的彎曲、扭轉等變形，對其進行修整。 是利

14、用平板或模具對鍛件進行少量壓縮以達到高的精度和小是利用平板或模具對鍛件進行少量壓縮以達到高的精度和小的表面粗糙度。的表面粗糙度。2413一一鍛造設備分類：鍛造設備分類： 鍛造設備種類很多，按照工作部分運動方式不同，鍛鍛造設備種類很多，按照工作部分運動方式不同，鍛造設備可分為直線往復運動和相對旋轉運動兩大類。造設備可分為直線往復運動和相對旋轉運動兩大類。（一）直線往復運動的鍛造設備：（一）直線往復運動的鍛造設備：（1 1）動載撞擊的鍛造設備：）動載撞擊的鍛造設備：如蒸汽如蒸汽- -空氣自由鍛錘、蒸汽空氣自由鍛錘、蒸汽- -空氣模鍛錘、夾板錘、對擊錘、螺旋壓力機等。空氣模鍛錘、夾板錘、對擊錘、螺旋

15、壓力機等。（2 2）靜載加壓的鍛造設備：）靜載加壓的鍛造設備：如熱模鍛曲柄壓力機、平鍛機、如熱模鍛曲柄壓力機、平鍛機、液壓機等。液壓機等。（3 3）動、靜載聯(lián)合的鍛造設備：）動、靜載聯(lián)合的鍛造設備：如液壓錘。如液壓錘。（4 4）高效能沖擊的鍛造設備：）高效能沖擊的鍛造設備：如高速錘、爆炸成形裝置、如高速錘、爆炸成形裝置、電磁成形裝置等。電磁成形裝置等。14（二）旋轉運動的鍛造設備：（二）旋轉運動的鍛造設備： 這類設備運轉時，鍛模分別安裝在兩個或兩個以上作這類設備運轉時，鍛模分別安裝在兩個或兩個以上作相對旋轉運動的輥軸上。如輥鍛機、旋壓機、擺輾機等。相對旋轉運動的輥軸上。如輥鍛機、旋壓機、擺輾機

16、等。輥鍛機輥鍛機15二二主要鍛造設備的結構原理和應用：主要鍛造設備的結構原理和應用：1.1.鍛錘鍛錘 利用蒸汽或液壓等傳動機構，使利用蒸汽或液壓等傳動機構，使落下部分產(chǎn)生運動并積蓄動能，將落下部分產(chǎn)生運動并積蓄動能，將此動能施加到鍛件上，使鍛件產(chǎn)生此動能施加到鍛件上，使鍛件產(chǎn)生變形的鍛壓機器稱為鍛錘。變形的鍛壓機器稱為鍛錘。 按用途不同，可分為自由鍛錘和模鍛錘。按用途不同，可分為自由鍛錘和模鍛錘。1砧座砧座 2模座模座 3下模下模 4立柱立柱 5導柱導柱6錘桿錘桿 7活塞活塞 8氣缸氣缸 9保險缸保險缸10滑閥滑閥 11節(jié)氣閥節(jié)氣閥 12氣缸底座氣缸底座 13曲桿曲桿 14杠桿杠桿 15錘頭錘

17、頭 16踏板踏板162.2.熱模鍛曲柄壓力機：熱模鍛曲柄壓力機： 熱模鍛曲柄壓力機又稱鍛壓機，其結構如圖所示。電熱模鍛曲柄壓力機又稱鍛壓機，其結構如圖所示。電動機通過帶輪、傳動軸和一對齒輪帶動曲柄連桿機構，使動機通過帶輪、傳動軸和一對齒輪帶動曲柄連桿機構，使滑塊作上、下往復運動?；瑝K作上、下往復運動。173.3.螺旋壓力機：螺旋壓力機： 螺旋壓力機是靠主螺桿的旋轉帶動滑塊上下運動，向上螺旋壓力機是靠主螺桿的旋轉帶動滑塊上下運動，向上實現(xiàn)回程，向下進行鍛打。實現(xiàn)回程，向下進行鍛打。 常見的有電磁螺旋壓力機、液壓常見的有電磁螺旋壓力機、液壓螺旋壓力機和摩擦螺旋壓力機。螺旋壓力機和摩擦螺旋壓力機。

18、右圖為摩擦螺旋壓力機，其工右圖為摩擦螺旋壓力機，其工作原理是電動機通過帶輪帶動兩個作原理是電動機通過帶輪帶動兩個摩擦輪旋轉，當摩擦輪作軸向移動摩擦輪旋轉，當摩擦輪作軸向移動時帶動中間的飛輪作不同方向的轉時帶動中間的飛輪作不同方向的轉動，從而使螺旋副作上下移動。動，從而使螺旋副作上下移動。18 各種鍛造工序在變形過程中所需的鍛壓力，主要取決各種鍛造工序在變形過程中所需的鍛壓力，主要取決于兩個因素：坯料屈服強度于兩個因素：坯料屈服強度s和鍛件在與鍛壓力垂直的平和鍛件在與鍛壓力垂直的平面上的投影面上的投影A。（一）熱模鍛曲柄壓力機、螺旋壓力機、液壓機噸位的確定：（一）熱模鍛曲柄壓力機、螺旋壓力機、液

19、壓機噸位的確定： 1.1.所需鍛壓力所需鍛壓力F0三三鍛造設備噸位的確定：鍛造設備噸位的確定：2.2.公稱噸位公稱噸位F式中 ：K1應變速度系數(shù)；K2變形方式和摩擦條件影響系數(shù)；s終鍛溫度下坯料真實屈服強度（Mpa）；A鍛件在與鍛壓力方向垂直的平面上的投影面積（mm2）。19（二）鍛錘噸位的確定：（二）鍛錘噸位的確定： 鍛錘是利用下落部分在高速下落時和鍛模模腔內(nèi)坯發(fā)鍛錘是利用下落部分在高速下落時和鍛模模腔內(nèi)坯發(fā)生撞擊而使坯料成形的。它的打擊力隨著坯料抵抗情況而生撞擊而使坯料成形的。它的打擊力隨著坯料抵抗情況而變化，空擊或冷擊時，打擊力最大。所以它不是按打擊力變化，空擊或冷擊時，打擊力最大。所以它不是按打擊力來選擇設備，而