鍛造工藝過程及模具設(shè)計

1、鍛造工藝過程及模具設(shè)計主講:王澤第一章 概述1.1 鍛造生產(chǎn) 鍛造的目的或者什么是鍛造? 鍛造與鑄造，壓鑄，注塑發(fā)展以及區(qū)別? 從歷史的角度談發(fā)展； 從工藝的角度談區(qū)別。 晚商時代的青銅鼎西周青銅鼎中華第一劍，刺出最古鐵器時代 西周晚期 兵馬傭出土的青銅劍戰(zhàn)國時代青銅劍 帶銘文出土文物“越王勾踐劍”也是青銅劍。傳說中的“干將、莫邪雌雄劍”當然也該是鑄造的。 從比較嚴格的意義上講,中國古代的鍛造技術(shù)基本是和鋼同時出現(xiàn)的,從2000多年前的漢代開始即被廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域。鋼質(zhì)鍛件的的出現(xiàn)使“鐵器時代”向前跨進了一大步,促進了歷史文明的發(fā)展,但受鍛造成形原理所限,它沒有像古代鑄造技術(shù)那樣為

2、后人留下無數(shù)燦爛輝煌、令人矚目的藝術(shù)作品,因而也就從未受到過應(yīng)有的重視,讓人更為遺憾的是,許多傳統(tǒng)的鍛造技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)消失或正被遺忘。 壓鑄和注塑的發(fā)展100多年的歷史。從工藝的角度談區(qū)別1.鍛造2.鑄造3.壓鑄4.注塑 鍛造的分類? （自由鍛,模鍛,開式模鍛,閉式模鍛） 我國鍛造的基本情況? 模鍛的特點? 通用的鍛造設(shè)備有哪些?（油壓機，模鍛錘，曲柄壓力機，摩擦壓力機等）第一章 概述1.2 鍛造生產(chǎn)的發(fā)展過程 模鍛件的數(shù)量增加,自由鍛造的數(shù)量減少; 材料利用率; 模鍛的流程; （備料校正） 20世紀鍛造的基本發(fā)展情況? （生產(chǎn)對象的發(fā)展） （生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展）第一章 概述1.3 鍛造技術(shù)發(fā)展的未

3、來趨勢 數(shù)字化塑性成形技術(shù); 鍛造技術(shù)發(fā)展的未來是鍛造技術(shù)數(shù)字化。 數(shù)字化的體現(xiàn)是什么? （CAD/CAM/CAE） 鍛造設(shè)備和工藝技術(shù)發(fā)展趨勢? 三個方面:設(shè)備大型化;自動化、精密化； 綠色化。第一章 概述1.4 學(xué)習(xí)本課程的任務(wù): 設(shè)計能力； 分析能力； 解決鍛件缺陷問題的能力。第二章 鍛造用原材料及坯料準備2.1 鍛造用原材料鍛造用的原材料的對象? （棒料、板料、管料）。鍛造用的原材料的材質(zhì)? （鋼、有色金屬）鋼的分類? 含碳量；化學(xué)成分；碳的質(zhì)量分數(shù)；加入合金元素2.1 鍛造用原材料鍛造用有色金屬主要有銅、鋁及合金等。1.1 鍛造用原材料的下料 鍛造用鋼是各種類型的鋼錠和鋼坯；鍛造用有

4、色金屬一般是各種類型的坯料。 除大、中型自由鍛件采用鋼錠為坯料外，一般鍛件都采用各種金屬棒料為坯料。在鍛造前，一般要在專門的下料設(shè)備上把金屬棒料切成所需長度。當沒有專門的下料設(shè)備時，也可以在其他設(shè)備上進行切料。常用的下料方法介紹如下： 1鋸切 鋸切常在圓盤鋸、弓形鋸和帶鋸上進行。圓盤鋸是由電動機帶動帶齒的鋸盤慢速旋轉(zhuǎn)并移動，而將棒料切斷。圓盤鋸?fù)ㄓ眯詮?，鋸盤的最大直徑可達2m，能夠鋸切的棒料直徑在750以下。 2剪切一般在剪床上進行，可以剪切直徑為200mm以下的鋼材。對于低碳鋼、中碳鋼等斷面尺寸較小的鋼坯可以冷剪。 3 3冷折下料冷折下料 在水壓機或曲柄壓力機上，通過沖頭將壓力在水壓機或曲柄

5、壓力機上，通過沖頭將壓力傳到材料上，從而使被折材料沿預(yù)先加工好傳到材料上，從而使被折材料沿預(yù)先加工好的切折斷，的切折斷， 切口寬度切口寬度b=(5b=(58)mm8)mm； 切口深度切口深度h=(a)h=(a)1/31/3mmmm；4.4.砂輪切割砂輪切割砂輪切割是在砂輪切割機上將鋼坯切斷。砂輪切割是在砂輪切割機上將鋼坯切斷。砂輪切割機是由電動機帶動薄片砂輪砂輪切割機是由電動機帶動薄片砂輪( (厚度一般在厚度一般在3mm3mm以下以下) )高速旋轉(zhuǎn)，并用高速旋轉(zhuǎn)，并用手動或機動使它作上下運動而將鋼坯切斷。手動或機動使它作上下運動而將鋼坯切斷。砂輪切割機可切割直徑在砂輪切割機可切割直徑在40mm

6、40mm以下的任何硬度的以下的任何硬度的金屬材料。金屬材料。5.氣割氣割是利用氧氣和可燃氣體的氣割器(稱割炬)，產(chǎn)生溫度很高的火焰，使割縫上的金屬熔化而燒斷金屬材料。6精密剪切下料由于無飛邊鍛模、精密鍛造、冷擠壓以及精密輾壓等新工藝的出現(xiàn)和日益廣泛的應(yīng)用對棒料剪切下料工藝的要求也越來越高。要求采用精密下料方法，以提高斷面質(zhì)量，減少切斷變形，嚴格控制下料公差和提高勞動生產(chǎn)率。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。2.3 模鍛時的潤滑鍛造時為什么要潤滑? 潤滑劑的分類? （傳統(tǒng)的潤滑劑、新型的潤滑劑） 第二章 鍛前加熱3.1 一般加熱方法 金屬材料鍛前加熱的目的： 是為了

7、提高金屬的塑性，降低變形抗力，以利于鍛造和獲得良好的鍛后組織。第三章 鍛造的加熱規(guī)范2.1 一般加熱方法加熱方法按照采用的熱源不同分: 火焰加熱 電加熱（電阻加熱；感應(yīng)加熱）兩種加熱方法的加熱原理和優(yōu)缺點?電加熱（電阻加熱；感應(yīng)加熱）什么是感應(yīng)加熱的趨膚效應(yīng)?感應(yīng)加熱時候的原則?2.2 鋼加熱時的缺陷及防止措施?氧化、脫碳、增碳產(chǎn)生的原因及防止措施?過熱、過燒產(chǎn)生的原因及防止措施?裂紋產(chǎn)生的原因及防止措施?2.3 鍛造溫度范圍的確定?2.4加熱規(guī)范(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溫度間的段溫度間隔。鋼料在高溫單相區(qū)具有良好的塑性，所以鍛造溫度范圍最好在這個區(qū)間，圖42是在

8、鐵碳合金相圖基礎(chǔ)上制定的碳鋼鍛造溫度范圍。開始鍛造的溫度稱為始鍛溫度。它應(yīng)低于固相線AE約150200，以防止過熱和過燒。結(jié)束鍛造時的溫度稱為終鍛溫度。終鍛溫度主要應(yīng)保證在結(jié)束鍛造之前金屬還具有足夠的塑性以及鍛件在鍛后獲得再結(jié)晶組織，但過高的終鍛溫度電會使鍛件在冷卻過程中晶粒繼續(xù)長大，因而降低了力學(xué)性能，尤其是沖擊韌度。 對過共析鋼，為避免形成二次網(wǎng)狀滲碳體，在Es線下還應(yīng)繼續(xù)鍛打，它的終鍛溫度應(yīng)高于PsE線50。對亞共析鋼，由于在高溫單相區(qū)內(nèi)有良好塑性，所以終鍛造溫度應(yīng)在Gs線上1520。對于低碳鋼，在Gs線(A3)以下的兩相區(qū)(r+a)也有足夠的塑性，因此低碳鋼的終鍛溫度。 對于最后一次鍛

9、造的終鍛溫度還要根據(jù)剩余變形程度查再結(jié)晶圖，以避免鍛件晶粒粗大。對于鍛后立即進行余熱熱處理的鍛件，終鍛溫度還要考慮余熱熱處理的要求。精整工序的終鍛溫度允許比規(guī)定值低5080。 由于生產(chǎn)條件的不同，各工廠所用的鍛造溫度范圍也不完全相同。鋼料的鍛造溫度范圍見表4-1；有色金屬的鍛造溫度范同見表4-2。(三)鍛件的冷卻和鍛后熱處理 1鍛件的鍛后冷卻方法鍛件從終鍛溫度冷至室溫的過程叫鍛件的冷卻，常用的鍛件冷卻方法，按其冷卻速度由快到慢的順序分為空冷、堆冷、坑冷(或箱冷)、灰冷(或砂冷)、爐冷、等溫退火等六種。2鍛件的鍛后熱處理鍛件在機械加工前后，一般都要進行熱處理。機械加工前的熱處理稱為鍛件的鍛后熱處

10、理機械加工后的熱處理稱為最終熱處理。通常鍛件的鍛后熱處理是在鍛壓車間進行的。由于鍛造過程中鍛件各部分變形程度、終鍛溫度和冷卻速度不一致，鍛件內(nèi)部存在組織不均勻、殘余應(yīng)力和加工硬化等現(xiàn)象。為了消除上述現(xiàn)象，保證鍛件質(zhì)量，鍛后應(yīng)進行熱處理。鍛件的鍛后熱處理的目的是調(diào)整鍛件硬度，鍛件最常采用的熱處理方法有退火、正火、調(diào)質(zhì)等。(1)退火退火有完全退火、不完全退火、等溫退火、預(yù)防白點退火等。完全退火：一般用于亞共析鋼，如45鋼、5crMnM0等。將鋼鍛件加熱到Ac3上3050，經(jīng)過一定時間的保溫使之完全奧氏體化，然后隨爐冷至6，出爐空冷，以獲得平衡狀態(tài)的組織(一般是鐵索體加珠光體)。 不完全退火(也稱球

11、化退火)：適用于過共析鋼，如T8、T12、Gcrl5等。將鋼鍛件加熱到Ac，以上1020，經(jīng)過較長時間的保溫，然后隨爐緩冷至4500 取出空冷，以獲得珠光體組織。 等溫退火：一般是用于亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。將鋼鍛件加熱到Ac(亞共析鋼)或Ac(過共析鋼)以上2030 ，保溫一段時間后，快速冷卻到Ac以下某一溫度作較長時間的等溫保溫，使奧氏體較好地轉(zhuǎn)變成珠光體，然后爐冷或空冷。等溫逞火可獲得比完全退火更為均勻的組織，還可比完全退火縮短退火時問，提高生產(chǎn)率。 預(yù)防白點退火：用于防止白點的專用熱處理工藝。2)正火將鋼鍛件加熱到Ac3(亞共析鋼)或Acm。(過共析鋼)以上3050，有些高合金鍛件

12、加熱到Ac3或Accm以上100150，保溫一段時間后空冷。對于亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼，除了細化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力外，如還要求增加強度和韌性，或要消除網(wǎng)狀碳化物，便應(yīng)采用正火。(3)調(diào)質(zhì)將鋼鍛件先淬火，然后進行高溫回火的熱處理工藝叫調(diào)質(zhì)，常用于中碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，以獲得蘸好的力學(xué)性能。第3章 自由鍛主要工序分析3.1 自由鍛工藝過程什么是自由鍛?自由鍛分類? 自由鍛主要工序有哪些?自由鍛工藝過程的特征? 三個方面:通用性;設(shè)備功率小;效率低自由鍛工序分類? （3個工序）見表3-1自由鍛件分類第3章 自由鍛主要工序分析3.2 自由鍛基本工序分析鐓粗鐓粗的定義?鐓粗的目的?平砧鐓粗與鐓粗比?平砧鐓粗的變形分析?減小鐓粗鼓形的措施墊環(huán)鐓粗局部鐓粗二、拔長1.拔長定義與目的？2.拔長類型？平砧拔長3.拔長變形過程分析拔長時的鍛造比？拔長時的變形特點？拔長缺陷與防止措施？4.拔長操作方法三、沖孔1.沖孔的定義？2.沖孔的分類？3.沖孔的缺陷與防止措施？四、擴孔1.擴孔的定義？