金屬工藝學(xué) 第3版 課件 20 金屬壓力加工

金屬工藝學(xué)單元七

金屬壓力加工二、鍛造成形1．自由鍛●自由鍛（或自由鍛造）是指只用簡單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接對坯料施加外力，使坯料產(chǎn)生變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的加工方法。自由鍛一般分為手工自由鍛和機器自由鍛兩種?！癫捎米杂慑懛椒ㄉa(chǎn)的鍛件，稱為自由鍛件。自由鍛的基本工序包括：鐓粗、拔長、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移及鍛接等。（1）鐓粗?！耒叴质侵甘姑鞲叨葴p小，橫截面積增大的鍛造工序。鐓粗常用于鍛造圓餅類鍛件，如齒輪坯、圓盤、葉輪等。另外，鐓粗又是鍛造環(huán)形類鍛件、套筒類鍛件的預(yù)備工序。（2）拔長?！癜伍L是指使毛坯橫斷面積減小，長度增加的鍛造工序。拔長常用于鍛造截面小而長度大的桿類鍛件，如軸、拉桿、連桿、曲軸等。（3）沖孔?！駴_孔是指在坯料上沖出透孔或不透孔的鍛造工序。沖孔常用于鍛造齒輪坯、環(huán)套類等空心鍛件。（4）切割?！袂懈钍侵笇⑴髁戏殖蓭撞糠只虿糠值馗铋_或從坯料的外部割掉一部分或從內(nèi)部割掉一部分的鍛造工序。切割常用于下料、切除鍛件的料頭、鋼錠的冒口等。（5）彎曲?！駨澢侵覆捎靡欢ǖ墓つ＞邔⒚鲝澇伤?guī)定的外形的鍛造工序。彎曲常用于鍛造角尺、彎板、吊鉤、鏈環(huán)等軸線彎曲的鍛件。

（6）鍛接?！皴懡邮侵概髁显跔t內(nèi)加熱至高溫后用錘快擊使兩者在固相狀態(tài)結(jié)合的鍛造工序。鍛接的方法有搭接、對接、咬接等。（7）錯移?！皴e移是指將坯料的一部分相對另一部分錯開一段距離，但仍保持這兩部分軸線平行的鍛造工序。錯移常用于鍛造曲軸類零件。（8）扭轉(zhuǎn)。●扭轉(zhuǎn)是將坯料的一部分相對于另一部分繞其軸線旋轉(zhuǎn)一定角度的鍛造工序。扭轉(zhuǎn)常用于鍛造多拐曲軸、麻花鉆和校正某些鍛件。2．模鍛●模鍛是指利用模具使毛坯變形而獲得鍛件的鍛造方法。用模鍛方法生產(chǎn)的鍛件稱為模鍛件。模鍛按所用設(shè)備的不同，可分為錘上模鍛、曲柄壓力機上模鍛、摩擦壓力機上模鍛、平鍛機上模鍛等。3．胎模鍛●胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用可移動模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法。胎模鍛是介于自由鍛和模鍛之間的一種鍛造方法。常用的胎模有：扣模、套模、摔模、彎曲模、合模和沖切模等。4．其它鍛造成形方法（1）精密鍛造?！裨谝话隳ｅ懺O(shè)備上鍛造高精度鍛件的鍛造方法稱為精密鍛造。其主要特點是使用兩套不同精度的鍛模。鍛造時，先使用粗鍛模對鍛件進行鍛造；然后，切下飛邊經(jīng)酸洗后，重新加熱到700℃～900℃，再使用精鍛模進行鍛造，鍛件精度高。（2）輥鍛。●用一對相向旋轉(zhuǎn)的扇形模具使坯料產(chǎn)生塑性變形，獲得所需鍛件或鍛坯的鍛造工藝，稱為輥鍛。輥鍛可制造火車輪箍、齒圈、法蘭和滾動軸承內(nèi)、外圈等鍛件。（3）擠壓。擠壓按鍛件溫度的不同，可分為冷擠壓、溫擠壓和熱擠壓三種；按被擠壓金屬的流動方向和凸模運動關(guān)系可分為正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓和鐓擠。擠壓工藝常用于生產(chǎn)中空零件，排氣閥、油杯等工件。三、冷卻、檢驗與熱處理

低碳鋼或中碳鋼的小型鍛件鍛后常采用單個或成堆堆放在地上空冷；低合金鋼的鍛件及截面寬大的鍛件則需要放入坑中或埋在砂、石灰或爐渣等填料中緩慢冷卻；高合金鋼的鍛件及大型鍛件的冷卻速度要緩慢，通常采用隨爐緩冷。鍛件冷卻后應(yīng)仔細進行質(zhì)量檢驗，合格的鍛件應(yīng)進行去應(yīng)力退火或正火或球化退火，準(zhǔn)備后續(xù)的切削加工。變形較大的鍛件應(yīng)矯正。技術(shù)條件允許焊補的鍛件缺陷應(yīng)進行焊補。模塊三

自由鍛造工藝過程設(shè)計基礎(chǔ)自由鍛件的鍛造工藝設(shè)計包括：繪制鍛件圖、計算坯料的質(zhì)量和尺寸、確定變形工序、確定鍛造溫度范圍、冷卻方式和熱處理規(guī)范等內(nèi)容。

一、繪制鍛件圖

鍛件圖是在零件圖的基礎(chǔ)上考慮加工余量、鍛件公差、工藝余塊等因素后繪制而成的。

1．鍛件加工余量及其公差●鍛件加工余量是指成形時為了保證機械加工最終獲得所需要的尺寸而允許保留的多余金屬。●鍛件公差是指規(guī)定的鍛件尺寸的允許變動量。2．余塊●余塊是指在鍛件的某些難以鍛出的部位加添一些大于余量的金屬體積，以簡化鍛件的外形及鍛件的鍛造工藝過程，在零件的某些地方增添的金屬。增設(shè)余塊可簡化鍛件的形狀，便于鍛造。3．繪制鍛件圖在鍛件圖中用粗實線表示鍛件外形，用雙點劃線表示零件的外形。鍛件的基本尺寸和公差標(biāo)注在尺寸線上面，而零件的尺寸標(biāo)注在尺寸線下面的括號內(nèi)。二、坯料質(zhì)量和尺寸的計算

坯料的質(zhì)量可按下式計算：坯料質(zhì)量＝鍛件質(zhì)量＋金屬氧化損失＋截料損失坯料尺寸的確定與所采用的鍛造工序有關(guān)，按第一鍛造工序是鐓粗（或是拔長），根據(jù)有關(guān)公式可計算出坯料的直徑或邊長，最后根據(jù)國家生產(chǎn)的鋼材型號進行選購和下料。三、確定鍛造變形工序

確定鍛造工序的主要依據(jù)是鍛件的結(jié)構(gòu)形狀。四、選擇鍛造設(shè)備自由鍛的主要設(shè)備有空氣錘、蒸汽-空氣錘、水壓機等，選擇時需要根據(jù)鍛件的質(zhì)量和尺寸進行選擇。一般鍛件質(zhì)量小于100kg時，可選擇空氣錘；鍛件質(zhì)量在100~1000kg時，可選擇蒸汽-空氣錘；鍛件質(zhì)量大于1000kg時，可選擇水壓機。五、確定鍛造溫度范圍、冷卻方式和熱處理規(guī)范

毛坯的鍛造溫度主要決定于毛坯的制作