鍛壓成形及鍛件毛坯概述

1、材料成型及鍛件毛坯概述材料成型及鍛件毛坯概述目目 錄錄1.1.材料成型方法概述材料成型方法概述2.2.大型鍛造設(shè)備及大鍛件大型鍛造設(shè)備及大鍛件目 錄1.1.材料成型方法概述材料成型方法概述1.材料成型方法概述q材料成型（材料加工）就是把不定形或初定形的原材料按一定材料成型（材料加工）就是把不定形或初定形的原材料按一定方法加工成方法加工成形狀形狀、尺寸尺寸和和性能性能滿足要求的產(chǎn)品。滿足要求的產(chǎn)品。q按材料的變化按材料的變化,金屬材料成型分為以下三類：金屬材料成型分為以下三類： 體積體積和質(zhì)量減小和質(zhì)量減小 體積體積和質(zhì)量增加和質(zhì)量增加 體積體積和質(zhì)量不變和質(zhì)量不變切削成型（機(jī)械加工）切削成型（

2、機(jī)械加工）塑性成型（鍛壓、軋制）塑性成型（鍛壓、軋制）液態(tài)成型（鑄造）、連接成型液態(tài)成型（鑄造）、連接成型（鉚、焊）（鉚、焊）1.材料成型方法概述q金屬塑性金屬塑性成型：成型：就是在外力的作用下，利用金屬的塑性，使金屬坯料產(chǎn)生塑就是在外力的作用下，利用金屬的塑性，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的毛坯或者零件的加工方性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的毛坯或者零件的加工方法，也稱為法，也稱為金屬的壓力加工金屬的壓力加工。鋼板、型鋼軋制 擠壓 拉拔 鍛造 沖壓 六角頭螺栓鋼絲轉(zhuǎn)子等鍛件汽車覆蓋件1.材料成型方法概述 鍛造通常是在高溫(再結(jié)晶溫度以上)下進(jìn)行的

3、，因此也稱熱鍛。鍛造加工獲得的產(chǎn)品稱為鍛件，廣義上的鍛件還包含部分熱軋、熱擠的產(chǎn)品，比如環(huán)形鍛件毛坯，六角頭螺栓毛坯等。世界上最大的鈦合金鍛件中機(jī)身隔框 鍛造鋁合金輪轂 世界最大船用曲軸 q鍛件的特點(diǎn)鍛件的特點(diǎn)1.材料成型方法概述 鍛件由于是壓力的作用下成形，可以鍛件由于是壓力的作用下成形，可以將坯料中的疏松處壓合，提高金屬的致密將坯料中的疏松處壓合，提高金屬的致密度度；可以擊；可以擊碎高合金工具鋼中的碎高合金工具鋼中的碳化物碳化物，并，并使其均勻使其均勻地地分布；可以分布；可以使粗大的晶粒使粗大的晶粒細(xì)細(xì)化并形成具有一定方向性的纖維組織（金屬流線），因此鍛件的機(jī)械性能明顯比同化并形成具有一定

4、方向性的纖維組織（金屬流線），因此鍛件的機(jī)械性能明顯比同成分的鑄件或機(jī)加工件高。成分的鑄件或機(jī)加工件高。1.材料成型方法概述CastingMachiningForgingl 鍛件相對(duì)鑄件和機(jī)加工零件，有更高的強(qiáng)度和韌性1.材料成型方法概述q鍛件鍛件的的缺點(diǎn)缺點(diǎn) 常用的自由鍛件精度比較低； 胎模鍛和模鍛的模具費(fèi)用較高； 與鑄造生產(chǎn)相比，難以生產(chǎn)既有復(fù)雜外形又有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯。1.材料成型方法概述q鍛件與其他毛坯類型的比較鍛件與其他毛坯類型的比較 毛坯類型鑄件焊接件鍛件軋材沖壓件成形特點(diǎn)液態(tài)下成形永久性連接固態(tài)下塑性變形同鍛件同鍛件對(duì)原材料工藝性能要求流動(dòng)性好、收縮率低強(qiáng)度高、塑性好、液態(tài)下化學(xué)穩(wěn)

5、定性好塑性好、變形抗力低同鍛件同鍛件常用材料灰鑄鐵、球墨鑄鐵、中碳鋼、鋁、銅合金低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鋁合金等中碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼低、中碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鋁、銅合金等低碳鋼及有色金屬薄板金屬組織特征晶粒粗大、疏松、雜質(zhì)排列無方向性焊縫區(qū)為鑄態(tài)組織，熔合區(qū)與過熱區(qū)有粗大晶粒晶粒細(xì)小、致密、晶粒呈方向性排列同鍛件拉深后沿拉深方向形成流線組織，其余工序組織基本不變機(jī)械性能灰鑄鐵較差，球墨、可鍛鑄鐵及鑄鋼較好接頭的機(jī)械性能可達(dá)到或接近母材比相同成分的鑄鋼件好接近鍛件變形部分的強(qiáng)度硬度提高、結(jié)構(gòu)剛性好結(jié)構(gòu)特征形狀一般不受限制，可相當(dāng)復(fù)雜尺寸、形狀一般不受限制，結(jié)構(gòu)較輕形狀一般較鑄件簡(jiǎn)單形狀簡(jiǎn)單，橫向尺

6、寸變化小結(jié)構(gòu)輕巧，形狀可較復(fù)雜1.材料成型方法概述q鍛件與其他毛坯類型的比較鍛件與其他毛坯類型的比較 毛坯類型鑄件焊接件鍛件軋材沖壓件材料利用率高較高低較低較高生產(chǎn)周期長(zhǎng)較短自由鍛短、模鍛長(zhǎng)短長(zhǎng)生產(chǎn)成本較低較低自由鍛較低，模鍛批量越大，成本越低較低批量越大，成本越低主要適用范圍受力不大或承壓為主的零件，或要求減震、耐磨的零件；球鐵、鑄鋼、鋁、銅合金用于重載或復(fù)雜載荷零件主要用于制造各種金屬結(jié)構(gòu)，部分用于制造零件毛坯用于對(duì)機(jī)械性能，尤其是強(qiáng)度和韌性要求較高的傳動(dòng)零件和工具、模具形狀簡(jiǎn)單的零件用于以薄板成形的各種零件應(yīng)用舉例機(jī)架、床身、底座、工作臺(tái)、導(dǎo)軌、變速箱、泵體、閥體、帶輪、軸承座、曲軸、齒

7、輪等鍋爐、壓力容器、化工容器、管道、廠房、吊車構(gòu)架、橋梁、車身、船體、飛機(jī)構(gòu)件、機(jī)架、立柱等機(jī)床主軸、傳動(dòng)軸、曲軸、連桿、齒輪、凸輪、螺栓、彈簧、鍛模、沖模等光軸、絲杠、螺栓、螺母、銷子等汽車車身覆蓋件、機(jī)表、電器及儀器零件、油箱、水箱各種薄金屬件A. 使用性能原則（1）結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的要求 對(duì)于結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的中小型零件，應(yīng)選擇鑄件毛坯 對(duì)于結(jié)構(gòu)形狀較為復(fù)雜，且抗沖擊能力、抗疲勞強(qiáng)度要求較高的中小型零件，宜選擇模鍛件毛坯 對(duì)于結(jié)構(gòu)形狀相當(dāng)復(fù)雜且輪廓尺寸又較大的大型零件，宜選擇組合毛坯 q零件毛坯選擇的基本原則零件毛坯選擇的基本原則1.材料成型方法概述對(duì)于結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單的中小型零件，可選擇自由鍛毛

8、坯 （2）力學(xué)性能的要求 在工作中承受沖擊和交變載荷的零件，一般應(yīng)選擇鍛造毛坯 （3）表面質(zhì)量的要求 對(duì)于表面外觀質(zhì)量要求較高、尺寸較小的非鐵金屬件，宜選擇金屬型鑄造、壓力鑄造或精密模鍛 對(duì)于尺寸較小的鋼鐵件，則宜選擇熔模鑄造或精密模鍛 （4）其它方面的要求 對(duì)于具有特殊要求的零件，必須結(jié)合毛坯材料和生產(chǎn)方法來滿足其要求 1.材料成型方法概述B.工藝性能原則材料的工藝性能是指毛坯滿足各種加工工藝要求的能力，毛坯的工藝性能與其材料和結(jié)構(gòu)特征有關(guān) 材料的鑄造性能：流動(dòng)性好，收縮率低。材料的鍛造性能：塑性好，變形抗力低。高碳鋼、高合金鋼較差。材料的焊接性能：低碳鋼及碳當(dāng)量0.4%的合金鋼具有較好的焊

9、接性。（1）毛坯的材料1.材料成型方法概述（2）毛坯的結(jié)構(gòu)特征 形狀復(fù)雜件，特別是有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯，只能用鑄造的方法獲得。圓餅、方塊、套環(huán)、齒輪等形狀簡(jiǎn)單的零件，可以采用自由鍛工藝；外形較為復(fù)雜，并且表面質(zhì)量要求較高時(shí)，則要采用胎膜鍛或模鍛完成。C. 經(jīng)濟(jì)性原則（1）生產(chǎn)批量較小時(shí) 生產(chǎn)批量較小時(shí)，毛坯生產(chǎn)的生產(chǎn)率不是主要問題，材料利用率的矛盾也不太突出，這時(shí)應(yīng)主要考慮的總是是減少設(shè)備、模具等方面的投資，即使用價(jià)格比校便宜的設(shè)備和模具，以降低生產(chǎn)成本。如使用型材、砂型鑄造件、自由鍛件、胎模鍛件、焊接結(jié)構(gòu)件等作為毛坯。 （2）生產(chǎn)批量較大時(shí) 生產(chǎn)批量較大時(shí)，提高生產(chǎn)率和材料的利用率，降低廢品率，

10、對(duì)降低毛坯的單件生產(chǎn)成本將具有明顯的經(jīng)濟(jì)意義。因此，應(yīng)采用比較先進(jìn)的毛坯制造方法來生產(chǎn)毛坯。盡管此時(shí)的設(shè)備造價(jià)昂貴、投資費(fèi)用高，但分?jǐn)偟絾蝹€(gè)毛坯上的成本是較低的，并由于工時(shí)消耗、材料消耗及后續(xù)加工費(fèi)用的減少和毛坯廢品率的降低，從而有效地降低毛坯生產(chǎn)成本。1.材料成型方法概述q鍛件圖的設(shè)計(jì)鍛件圖的設(shè)計(jì)a.以零件圖為基礎(chǔ)1.材料成型方法概述q鍛件圖的設(shè)計(jì)鍛件圖的設(shè)計(jì)b.增加敷料1.材料成型方法概述q鍛件圖的設(shè)計(jì)鍛件圖的設(shè)計(jì)c.加放余量1.材料成型方法概述q鍛件圖的設(shè)計(jì)鍛件圖的設(shè)計(jì)d.鍛件公差1.材料成型方法概述19 加強(qiáng)筋、凸臺(tái)無法通過自由鍛造成形 2.公司自主鍛造設(shè)備及鍛造能力2.2.大型鍛造設(shè)備及大鍛件大型鍛造設(shè)備及大鍛件2.大鍛件 通常把10MN（1000T）以上鍛造壓機(jī)上鍛造成形的重大鍛件成為大鍛件，比如轉(zhuǎn)子、大型曲軸等。大鍛件的主要原材料為鋼錠，多采用靜壓力鍛造。成形過程通常需要大量的工裝和輔助設(shè)備。21 成形過程通常需要大量的工裝和輔助設(shè)備。22各國大型自由鍛液壓機(jī)分布各國大型自由鍛液壓