集美大学锻造知识点整理

名词解释：

氧化*：钢料加热到高温时，表层中的铁与炉内的氧化性气体发生化学反应，在钢料表面形成氧化铁即氧化皮。

脱碳：钢料表层的碳和炉气中的某些气体发生化学反应，使钢料表层的碳含量降低，这种现象称为脱碳。

过热：由于加热温度过高，加热时间过长而引起晶粒过分长大的现象称为过热。

过烧：金属加热到接近其熔化温度，在此温度下停留时间过长，显微组织除晶粒粗大外，晶界发生氧化、熔化，有时出现裂纹，金属表面粗糙，甚至呈橘皮状，称为过烧。

加热规范：是指金属坯料从装炉开始到加热完了整个过程，对炉子温度和坯料温度随时间变化的规定。加热速度：金属表面温度升高的速度。

温度头：当坯料表面加热到始锻温度时，炉温和坯料表面的温差称为温度头。

锻造比：即KL是表示锻件变形程度的指标，它是指在锻造过程中，锻件镦粗或拔长前后的截面积之比或高度之比。

锤锻模中心：锤锻模中心指锤锻模燕尾中心线与燕尾上键槽中心线的交点，它位于锤杆轴心线上，应是锻锤打击力的作用中心。

冲孔走样及其原因：走样：开式冲孔时，坯料高度减小，外径上小下大，上端面中心下凹，下端面中心凸起的现象。

原因：环壁厚度D0/d太小，D0/d越小，冲孔件走样越严重。

聚集规则：

聚集第一规则：当长径比ψ≤3,且端部较平整时,可在平锻机一次行程中自由镦粗到任意大直径而不产生弯曲, ψ允=3。

聚集第二规则：当长径比ψ＞ψ允,在凹模圆柱形模膛内聚集时，可进行正常局部镦粗而不产生折叠所允许外露的坯料长度f的条件：

①Dm≤1.5d0时，f ≤d0

②Dm≤1.25d0时，f ≤1.5d0

聚集第三规则：当长径比ψ＞ψ允,在凸模锥形模膛内聚集时，可进行正常局部镦粗而不产生折叠所允许外露的坯料长度f的条件：

①Dm≤1.5d0时，f ≤2d0

②Dm≤1.25d0时，f ≤3d0

螺旋压力机力能关系：指一次打击后毛坯消耗的变形功、机械损耗的摩擦功与打击力之间的关系。锻造余块：为了简化锻件外形或根据锻造工艺需要，零件上较小的孔、狭窄的凹槽、直径差较小而长度不大的台阶等难于锻造的地方，通常需要填满金属，这部分附加的金属叫做锻造余块。

知识点梳理：

1.自由锻工序的分类：

基本工序：镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、切割、错移、扭转

辅助工序：压钳把、倒棱、压痕

修正工序：校正、滚圆、平整

2.自由锻工艺规程内容：

根据零件图绘制锻件图；

确定坯料的质量和尺寸；

制定变形工艺和确定锻造比；

选择锻造设备；

确定锻造温度范围，制定坯料加热和锻件冷却规范；

制定锻件的技术条件和检验要求；

填写工艺规程卡片。

3.钢锭缺陷的位置：

钢锭的内部缺陷主要集中在冒口、底部及中心部分，其中冒口和底部作为废料应予切除。

4.白点：

白点是隐藏在钢坯内部的一种缺陷，会显著降低钢的韧性。白点是由于钢中存在一定量的氢和各种内应力共同作用下产生的，当钢中含氢量较多和热压力加工后冷却太快时容易产生白点。

为避免产生白点，首先应提高钢的冶炼质量，尽可能降低氢的含量；其次在热加工后采用缓慢冷却的方法，让氢充分逸出和减小各种内应力。

氢在650℃及350℃时，在钢中扩散速度很大，在此温度附近保温停留，便可使氢大量扩散出去。

钢中组织应力是由奥氏体转变引起的。因此，要求奥氏体转变迅速、均匀、完全，则组织应力可减小。珠光体钢在620-660℃，马氏体钢在580-660℃及280-320℃时奥氏体转变最快，故当锻件冷却到上述温度进行等温转变时，可以大大减小组织应力。

5.锻造温度范围：

锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度区间

确定原则：金属在锻造温度范围内应具有较高的塑性和较小的变形抗力，使锻件获得良好的内部组织和力学性能。在此前提下，为了减少锻造火次，降低消耗，提高生产效率并方便现场操作，应力求扩大锻造温度范围。

基本方法：运用合金相图、塑性图、抗力图及再结晶图等，从塑性、变形抗力和锻件的组织性能三个方面进行综合分析，确定出合理的锻造温度范围，并在生产实践中检验和修订。

6.粗镦的分类及缺陷：

分类：①平砧镦粗②垫环镦粗③局部镦粗

镦粗时容易出现鼓肚、侧表面裂纹和内部组织不均匀等缺陷。

7.拔长方法的分类

分类：①平砧拔长②型砧拔长③芯轴拔长

8.芯轴拔长的缺陷：

缺陷：芯轴拔长过程中的主要质量问题是孔内壁裂纹（尤其是端部孔壁）和壁厚不均。

原因：内壁金属由于弯曲作用受切向拉应力；内孔壁长时间与芯轴接触，温度较低，塑性较差。

措施：锻件两端部锻造终了的温度比一般的终锻温度高100~150 ℃；锻造前芯轴应预热到150~250 ℃

9.拔长方法：

（1）螺旋式翻转送进法

（2）往复翻转送进法

（3）单面压缩法

10.扩孔方法的分类：

分类：①冲子扩孔②芯轴扩孔③辗压扩孔

11.自由锻设备吨位确定方法：

①理论计算法②经验类比法

12．开式、闭式模锻三阶段及其特点：

开式模锻的三个阶段：

（1）开始模压到金属与模具侧壁接触为止；

（2）金属充满模膛；

（3）金属充满模膛后，多余金属由飞边流出。

第Ⅰ阶段由开始模压到金属与模具侧壁接触为止，这个阶段的变形犹如孔板间镦粗(在没有孔腔时犹如自由镦粗)。第Ⅱ阶段在第Ⅱ阶段，金属也有两个流动方向：一部分金属充填模膛；另一部分金属由桥口处流出形成飞边，并逐渐减薄。由于模壁阻力，特别是飞边桥口部分的阻力作用，迫使金属充满模膛。此阶段金属在两个方向流动阻力明显增大，处于三向压应力的状态，此阶段是锻件的成形的关键阶段。

第Ⅲ阶段第Ⅲ阶段主要是将多余的金属排入飞边槽。此时流动分界面已不存在，变形仅发生在分模面附近的区域内，其他部位则处于弹性状态。变形区的应力应变状态与薄件镦粗相同，如图5-4所示。此阶段是模锻变形抗力最大的阶段。

闭式模锻的三个阶段：

（1）第Ⅰ阶段——基本成形阶段

（2）第Ⅱ阶段——充满阶段

（3）第Ⅲ阶段——形成纵向飞边阶段

第Ⅰ阶段基本成形阶段

此阶段由开始变形至金属基本充满模膛。此阶段变形力的增加相对较慢。

第Ⅱ阶段充满阶段

第Ⅱ阶段是由第1阶段结束到金属完全充满模膛为止。此阶段变形力将急剧增加，但变形量却很小。

此阶段开始时，坯料端部的锥形区和坯料中心区都处于三向（或接近等）压应力状态。

第Ⅲ阶段形成纵向飞边

此阶段坯料基本上已成为不变形的刚性体，只有在极大的模压力作用下，或在足够的打击能量作用下，才能使端部的金属产生变形流动，形成纵向飞边。

这个阶段的变形对闭式模锻有害无益，它不仅影响模具寿命，而且容易产生过大的纵向飞边，清除比较困难。13.锤上模锻、机械压力机模锻、螺旋压力机模锻是否打靠：

锤上模锻——不打靠

机械压力机模锻——不打靠

螺旋压力机模锻——打靠

14.平锻机、水压机模锻的特点（圆角、斜度）（锻模结构、材料）

（1）平锻机：有两个互相垂直的分模面，斜度可以小一些，甚至个别可以不设分模面。面与面的过渡处要有足够大的圆角。平锻模由冲头、成型凹模、凹模体组成，凹模体（45、40Cr）

（2）水压机模锻：液压机上设有顶出装置，模锻斜度可以小一些，甚至不设斜度。上模的斜度应比下模大。圆角半径宜取大一些。锻模结构采用整体式或者组合式，模具材料可以使用铸钢。

分析题：

1.锤锻、机锻分模面的选取（要求画出两个锻件图）P189

锤锻分模面：

分模面的选用涉及选择锻造方位和确定分模位置两个方面。

锻造方位选择的原则：

（1）基本原则：不允许存在铅垂方向（及很小偏角范围内）平行光线不能直达的区域，否则锻件成形后无法取出。（2）尽量锻出较多凹挡是选择锻造方位需要照顾的重点。

（3）模膛深度较浅是锻造方位选择的另一重要出发点。因为模膛太深，难于填充，会增加飞边消耗；且锻件难于出模。

（4）上模填充效果比下模好得多，所以锻件的复杂部分及模膛相对深度较大的部分应尽可能由上模成形。

分模面位置确定：

（1）分模面的具体位置一般选在锻件侧面的中部，以便实时目测发现错差，也便于切边。

（2）注意发挥塑性成形能较合理分布显微组织的优势。

（3）粗加工的基准避免选在分模线上。

机锻分模面：

多数情况下，机锻与锤锻分模面位置相同。

由于压力机具备顶出机构，使得机锻分模面位置可区别于锤锻。

2.画自由锻锻件图（不用标尺寸，只需要画出余块余量）P75 / P42、43

锻件类型：①实心圆柱体轴杆类锻件②实心矩形断面类锻件③盘饼类锻件主要工序：

第三章

1.金属锻前加热的主要缺陷有哪几种？产生的原因是什么？有哪些防止措施？

2.锻造温度范围如何确定？为什么中碳钢要加热到单相区锻造，而高碳钢要加热到双相区锻造？

锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度区间

确定原则：金属在锻造温度范围内应具有较高的塑性和较小的变形抗力，使锻件获得良好的内部组织和力学性能。在此前提下，为了减少锻造火次，降低消耗，提高生产效率并方便现场操作，应力求扩大锻造温度范围。

基本方法：运用合金相图、塑性图、抗力图及再结晶图等，从塑性、变形抗力和锻件的组织性能三个方面进行综合分析，确定出合理的锻造温度范围，并在生产实践中检验和修订。

中碳钢锻造温度处于奥氏体单相区时,组织均匀,塑性良好;高碳钢锻造温度处于奥氏体与渗碳区,在此温度区间锻造,可借助塑性变形将析出的渗碳体打碎成弥散分布,以避免高于Acm线终锻后在锻件冷却过程中沿晶界析出网状碳化物

3.为什么要采用多段加热规范？

由于高合金钢冷锭及大型碳素钢、结构钢冷锭的导温性较差，且坯料体积较大，若不采用多段式加热，让温度充分均匀传播，会在坯料内部形成巨大的温度应力，可能会导致开裂等缺陷。

4.均热保温的目的是什么？

低温装炉温度下保温目的是减小坯料断面温差，防止因温度应力而引起破裂。

中温800 - 810℃保温的目的是减小前段加热后坯料断面上的温差，减小温度应力，并缩短坯料在锻造温度下的保温时间，以减少氧化、脱碳，甚至过热过烧。对于有相变的钢种，更需要此阶段的均热保温，以防止产生组织应力裂纹。

锻造温度下的保温，是为了防止坯料中心温度过低，引起锻造变形不均，还可以通过高温扩散作用，使坯料组织均匀化，以提高塑性，减少变形不均。

第四章

1.何谓锻造比？有什么实际意义？镦粗和拔长时的锻造比如何表示？

锻造比是表示锻件变形程度的指标，它是指在锻造过程中，锻件镦粗或者拔长前后的截面积之比或高度之比。

锻造比也是衡量锻件质量的一个重要指标，它的大小能反映锻造对锻件组织和力学性能的影响。（随着锻造比增大，锻件内部缺陷被焊合，铸态树枝晶被打碎，锻件的纵向和横向力学性能均可得到提高；锻造比超过一定数值时，由于形成纤维组织，垂直于纤维方向的力学性能急剧下降，导致锻件出现各项异性。）

镦粗：

拔长：

2.拔长时坯料易产生哪些缺陷？是什么原因造成的？如何防止？

拔长时易产生如下缺陷：（1）表面横向裂纹与角部裂纹（2）表面折叠（3）内部纵向裂纹（4）内部横向裂纹（5）对角线裂纹（6）端面缩口（7）孔壁端部裂纹

第六章

1.锻件内、外圆角半径如何影响锻件成型和锻模寿命？

◆模膛：凸、凹圆角正好反于锻件圆角。

◆Rw小：在热处理和使用中，容易因应力集中导致模膛开裂。

◆Rn小：模膛容易被压塌，影响锻件出模。

◆为了便于金属流动和填充，并保证模具寿命，锻件上的凸、凹圆角半径宜适当加大。

◆Rw=余量+倒角，Rn=（2～3）Rw

2.锻件公差为何呈非对称分布？

外量尺寸上极限偏差大于下极限偏差，内量尺寸上极限偏差小于下极限偏差。实体增大方向一般占公差的2/3，实体减小方向一般占公差的1/3.这样有利于稳定工艺过程，提高锤锻模使用寿命。

3.除考虑收缩率外，热锻件图与锻件图还有哪些区别？

（1）形状方面——冲孔连皮、工艺余块、加深狭小且深的模膛、刻意过切、定位余块

（2）尺寸方面——收缩率

（3）图面表达——热锻件图上不绘零件轮廓线，不注公差，不标材料牌号，不列与说明形状无关的技术要求。

4.飞边槽的作用和设计原则有哪些？

飞边槽的作用有：

（1）造成足够大的阻力，迫使金属充满模腔

（2）作为工艺补偿环节，容纳多余金属，使锻件体积基本一致

（3）终锻后期（打靠时），温度尚高的飞边如同软垫，能够缓解上下模硬碰硬，保护承击面。

设计原则：

5.锤锻模的终锻模膛和预锻模膛如何排布？

锤锻模中心：指锤锻模燕尾中心线与燕尾上键槽中心线的交点，它位于锤杆轴心线上，应是锻锤打击力的作用中心。模膛中心：锻造时模膛承受锻件反作用力的合力作用点叫模膛中心。

终锻模膛与预锻模膛布排设计的中心任务是最大限度减小模膛中心对锻模中心的偏移量。

6.锻模破坏主要有哪几种形式？其原因是什么？

破裂——冲击破裂、疲劳破裂

表层热裂——受热膨胀（拉应力），降温收缩（压应力）

磨损——氧化皮与模膛表面激烈摩擦

变形——局部温度过高，强度下降

第七章

1.与锤锻相比，机锻的工艺特点有哪些？

表7-1

2.机锻模结构常采用镶拼形式。模块与模座常用哪些连接方式？各连接方式特点如何？

（1）楔铁连接：1、模块与模座（垫块）贴合性好，刚性好，装拆及调整方便，结构简单耐用，有一定通用性。2、左右方向占据宽度较大，主要用于单组模块。

（2）“斜面压板+螺栓”连接：

1、模块与垫块贴合性好，刚性好，装拆及调整方便，结构简单，不占据左右空间，可并列多组模块。

2、模块不能翻新，通用性差。

（3）“键+压板+螺栓”连接：1、装拆及调整方便，模块前后方向可增减尺寸，可翻新，通用程度高。2、构造环节多，紧固刚性稍差；因开槽，模块和垫块强度消弱；键槽精度要求高易磨损。

第九章

1.试述平锻机的基本工作原理与平锻机上模锻的特点。

平锻机具有两个滑块（主滑块和夹紧滑块），可以产生两相运动，使锻件具有两个互相垂直的分模面。

2.聚集工步有哪些成型工艺条件？如何使用？

聚集第一规则、聚集第二规则、聚集第三规则

第十一章

1.白点是怎样形成的？如何消除白点？

白点是由于钢中存在一定量的氢和各种内应力共同作用下产生的，当钢中含氢量较多和热压力加工后冷却太快时容易产生白点。

消除白点，主要是把锻件中的氢扩散出去喝减小组织应力。

氢在650℃及350℃时，在钢中扩散速度很大，在此温度附近保温停留，便可使氢大量扩散出去。

钢中组织应力是由奥氏体转变引起的。因此，要求奥氏体转变迅速、均匀、完全，则组织应力可减小。珠光体钢在620-660℃，马氏体钢在580-660℃及280-320℃时奥氏体转变最快，故当锻件冷却到上述温度进行等温转变时，可以大大减小组织应力。