锻造工艺
（三）锻件的冷却和锻后热处理
1.锻件的锻后冷却方法
常用的锻件冷却方法，按其冷却速度的由快到慢的顺序分为空冷、
堆冷、坑冷（或箱冷）、灰冷（或沙冷）、炉冷、等温退火等六种。
2.锻件的锻后热处理 锻件的锻后热处理目的是调整锻件的硬度，以利于锻件切削加工； 调整锻件内应力；改善锻件内部组织，细化晶粒；对于不再进行最终热 处理的锻件，应保证达到规定的力学性能要求。 锻件最常采用的热处理方法有退火、正火、调质等。
三.锻前加热、锻后冷却和热处理
（一）锻前加热的目的与方法
1.锻前加热的目的 提高金属的塑性，降低变形力，以利于锻造和获得良好热可分为两大类：火焰炉加 热，电加热。
（二）锻造温度范围的确定
锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度间
的一段温度间隔。钢料在高温单相区具有良好
锻锤一次打击能量为
据能量守恒定律得：
，一次打击下坯料变形功为
，根
（三）工厂中常见的简便公式
1.胎模锻
2.模锻 （1）模锻锤吨位经验公式
（2）布留哈诺夫和列别尔斯基公式 圆形锻件： 非圆形锻件： 3.热模锻曲柄压力机和锻锤换算公式 自由锻： 模 锻：
总结
本章主要讲述锻造工艺的基础知识、锻造的工艺过程和工艺方法， 以及常用锻造设备的构造、原理和应用。重点掌握锻造材料、下料方法 和锻造温度的确定及锻造设备的选用。
（一）直线往复运动的锻造设备
（1）动载撞击的锻造设备； （2）动、静载联合的锻造设备； （3）高效能冲击的锻造设备。
（二）旋转运动的锻造设备
这类设备运转时，锻模分别安装在两个或两个以上作相对旋转运动 的辊轴上。
二.主要锻造设备的结构原理和应用
1.锻锤
利用蒸汽或液压等传动机构，使落下部分 产生运动并积蓄动能，将此动能施加到锻件上，
2.锻造用有色金属
锻造用有色金属主要有铜、铝及其合金等。 （1）铜及铜合金 纯铜、黄铜、青铜。 （2）铝及铝合金 纯铝、铝合金。
二.下料
在锻造前，一般要在专门的下料设备上把金属棒料切成所需长度。
常用的下料方法介绍如下：
1.锯切； 2.剪切；
3.冷折下料；
4.砂轮切割； 5.气割； 6.精密剪切下料。 除上述切割方法外，还有等离子切割法、电子束切割法、阳极切割法等。
压铸模与其他模具
第四章 锻造工艺
目 录
第一节 锻造前的准备和锻后热处理 第二节 锻造工艺的基本工序和工步 第三节 锻造设备简介
第一节 锻造前的准备和锻后热处 理
一.锻造生产用的原材料
锻造生产用的原材料可分为锻造用钢和锻造用有色金属。
1.锻造用钢
钢材按化学成分可分为碳素钢和合金钢。 碳素钢按质量分数高低可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。 按合金元素总的质量分数的多少，合金钢可分为低、中、高合金钢。
（一）热模锻曲柄压力机、螺旋压力机、液压机吨位的确定
1.所需锻压力F0
2.公称吨位F
（二）锻锤吨位的确定
锻锤是利用下落部分在高速下落时和锻模模腔内坯料发生撞击而使
坯料成形的。它的打击力随着坯料抵抗情况而变化，空击或冷击时，打
击力最大。所以它不是按打击力来选择设备，而是一次打击时能释放出 的最大能量来确定锻锤吨位的。
第二节 锻造工艺的基本工序和工 步
一.锻造工艺的种类和特点
锻造工艺按加工方法的不同，又可分为自由锻、胎模锻和模锻。
二.锻造工序和工步的内容
一般情况下锻件生产流程为：备料－加热－锻造工序－后续工序。
第三节 锻造设备简介
一.锻造设备分类
锻造设备种类很多，按照工作部分运动方式不同，锻造设备可分为 直线往复运动和相对旋转运动两大类。
使锻件产生变形的锻压机器称为锻锤。
2.热模锻曲柄压力机
热模锻曲柄压力机又称锻
压机，其结构如图所示。电动
机通过带轮、传动轴和一对齿 轮带动曲柄连杆机构，使滑块 作上、下往复运动。
三.锻造设备吨位的确定
各种锻造工序在变形过程中所需的锻压力，主要取决于两个因素： 坯料屈服强度σs和锻件在与锻压力垂直的平面上的投影A。
锻造成型工艺介绍
＊ 再结晶：
当加热温度T再： T再=0.4T熔 原子获得更多热能，开始的某些碎晶或杂质为核心 构成新晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式进行 的，故称再结晶。
再结晶后清除了全部加工硬化。
再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。
上升， 而塑性、韧 性下降。 ＊ 原因：滑移面附近的 晶粒碎晶块， 晶格扭曲畸变， 增大滑移阻力， 使滑移难以 进行。
● 3、金属的回复与再结晶 ＊ 回复：
冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定 状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子 获得热能，热运动加剧，当加热温度T回(用K氏温标)
●加工硬化的利用、消除
＊利用：冷加工后使材料强度↑硬度↑。如冷拉
钢，不能热处理强化的金属材料。
＊消除：再结晶退火（P29）650—750℃
● 热变形对金属组织和性能的影响 冷变形和热变形 ＊ 冷变形
在再结晶温度以下的变形； 冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。但 变形程度不宜过大，否则易裂。 ＊ 热变形 再结晶温度以上变形。 变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。在热变 形时无加工硬化痕迹。 金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。
模膛 飞边槽
锤头
上模
分模面,parting plane 下模
模垫
⑵ 制坯模膛 ＊ i) 拔长模膛 增加某一部分长度。 ii)滚压模膛 减小某部分横截面积,以增大另一部分横截面积，坯料长度基本
不变。 切断金属。
此外还有成型模镗，镦粗台， 击扁面等制坯模镗。
在设计和制造零件时，应使最大正应力的方向于纤维 方向重合，最大切应力的方向于纤维方向垂直。尽量 使纤维组织不被切断。
锻造工艺及产品介绍
锻造成形的优势
1、 金属锻压件可以完成普通冲压件做不到的壁厚不一致产品，它可 以避免激光焊接、冲压铆合螺柱等工序的发生
锻造成形的优势
2、相对于金属压铸产品的锻造件表面质量好，且我们通常会选择塑性比较好的 铝合金材料来做锻压产品, 它可以进行表面的抛光、喷砂、拉丝、阳极等表面处 理工艺
锻造成形的优势
连续式超声波清洗机
单体式超声波清洗机
锻造件结构设计原则
锻造件形状设计主要考虑的因素:
1.工艺性：重点要考虑金属流动性，特征直角处采用圆角过渡，减少成型 工序和中间的退火次数，将锻造压力减到最小为标准； 2.材料利用率及减少切削成本：减少切削加工部位及余量，降低原料损耗； 3.品质：品质和精度容易控制和保证； 4.模具结构：模具结构根据产品特征排列成平衡方式，避免金属流动性造 成模具损坏和特征偏心。
3、增加产品的金属质感，还可以对电子辐射起到屏蔽作用,这些都是 塑料件无法具有的特点。
目前新开发的手机外壳的趋势就是往金属方向发展
锻造工艺介绍
下料
清洗
退火
沾油
成型
切边/ 冲孔
检验
包装
锻造工
成型一（热锻）
冲孔
清洗
分切
成型二
退火
锻造工艺介绍
下料：
C2680 -H铜棒 下料后
清洗后
锻造工艺介绍
退火：
退火产品
锻造工艺介绍
成形二：
500T-油压机
成型模
锻造工艺介绍
分切：
冲床
冲孔模
分切前
分切后
锻造工艺介绍
结论：
热压锻造工艺之所以能够在锻件精化上发挥作用，主要原因有： (1)锻造过程接近材料的真实塑性变形，锻造过程不考虑温降影响，将复杂问题简单化， 即将材料变形本构模型简单化，有利于锻件变形过程流动规律和组织性能演变的控制； (2)热压锻造可以减少变形死区的产生，从而减少机械加工余量，起到精化锻件的作用； (如图1） (3)热压锻造大幅度减小了机床吨位，提高模具寿命以较少的变形工步成形具有复杂形状 的锻件（如图2）
传统锻造工艺与现代锻造工艺的比较
传统锻造工艺与现代锻造工艺的比较传统锻造工艺和现代锻造工艺是金属材料加工中常用的两种工艺，它们在工艺流程、材料利用率、成品质量等方面存在一定的差异。
本文将对传统锻造工艺和现代锻造工艺进行比较，并探讨其优缺点。
1. 工艺流程比较传统锻造工艺主要包括预热、锻打和冷却三个步骤。
在预热阶段，金属材料通过加热到一定温度，以提高其塑性；接下来进行锻打，即将金属材料放置于锻模中进行锤击或压缩，使其形成所需要的形状；最后冷却以固化成品。
现代锻造工艺则采用更加先进的方法，如热锻、冷锻、等离子锻造、气体锻造等。
这些工艺中，热锻是最常用的一种。
它与传统锻造工艺的不同之处在于，在预热阶段，金属材料的温度更高，以增加其塑性；另外，现代锻造工艺使用更精细的锻模，可以制造更复杂的形状。
2. 材料利用率比较传统锻造工艺在锻打过程中，需要预留较大的余量，以便在锤击和压缩时材料能够填充锻模的空腔。
这样一来，传统锻造工艺在材料利用率上较低。
而现代锻造工艺采用更精准的工艺流程，能够大大减少或避免余量，从而提高材料利用率。
这对于昂贵的金属材料来说十分重要，可以减少浪费，降低成本。
3. 成品质量比较传统锻造工艺由于锻打时的冲击力较大，容易产生微裂纹，对于某些高精度要求的产品不太适用。
而现代锻造工艺采用更加精细的工艺流程和先进的设备，能够在材料变形中保持相对均匀的应变场，大大减少裂纹的产生，提高了成品质量。
另外，现代锻造工艺由于使用了数控技术和自动化设备，能够精确控制温度、力度和速度等参数，使成品的尺寸精度更高。
4. 环保性比较传统锻造工艺中，由于需要使用高温煤气或电能加热金属材料，会产生大量的废气和废水，对环境造成污染。
而现代锻造工艺由于采用了清洁能源或低能耗的加热方式，较少废气和废水的排放，更符合现代社会对环境保护的要求。
综上所述，传统锻造工艺和现代锻造工艺在工艺流程、材料利用率、成品质量和环保性等方面存在一定差异。
随着科技的不断进步，现代锻造工艺具有更多优势，成为金属材料加工领域的主流工艺。
锻造工艺的基本过程
锻造工艺的基本过程锻造是一种通过对金属材料施加压力，使其发生塑性变形，从而改变其形状和尺寸的加工方法。
它是金属加工领域中最古老、最常用的一种方法之一。
本文将详细介绍锻造工艺的基本过程。
1. 材料准备在进行锻造之前，首先需要准备好所需的金属材料。
常见的锻造材料包括钢、铝、铜等。
这些材料通常以坯料或棒材的形式供应。
在选择材料时，需要考虑其化学成分、力学性能和适应性等因素。
2. 加热加热是锻造过程中非常重要的一步。
通过将金属材料加热到适当的温度，可以提高其塑性和可变形性，从而更容易进行锻造操作。
不同材料有不同的加热温度要求，通常使用电阻加热炉或气体加热炉进行加热。
3. 锻造操作3.1 锤击式锻造锤击式锻造是最常见也是最古老的一种锻造方法。
它通常使用锻锤或锻压机来施加冲击力，将加热的金属材料塑性变形成所需的形状。
在锤击式锻造中，操作人员需要将加热的金属坯料放置在模具中，然后通过锤击或压力施加力量，使金属材料发生塑性变形。
3.2 模压式锻造模压式锻造是一种通过将金属材料压入预制模具中进行塑性变形的方法。
它通常使用液压机或机械压力机来施加力量。
在模压式锻造中，操作人员需要将加热的金属坯料放置在模具中，然后通过机械或液压力量使其变形成所需的形状。
3.3 自由锻造自由锻造是一种没有使用预制模具的锻造方法。
在自由锻造过程中，操作人员根据需要手工操作金属材料，并通过施加力量使其发生塑性变形。
这种方法常用于制作复杂形状和小批量的零件。
4. 补偿处理在进行锻造过程中，由于金属材料受到较大的力量和温度变化，可能会导致内部应力和变形。
为了消除这些问题，需要进行补偿处理。
常见的补偿处理方法包括热处理、机械加工和表面处理等。
5. 检验与修整完成锻造过程后，需要对所得到的锻件进行检验。
常见的检验方法包括外观检查、尺寸测量和材料性能测试等。
如果发现问题或不合格之处，需要进行修整或重新锻造。
6. 表面处理最后一步是对锻件进行表面处理。
锻造工艺的工艺特点
锻造工艺的工艺特点
锻造工艺是通过对金属材料进行加热、锤击、压制等操作，使其在一定条件下产生塑性变形从而形成所需形态的工艺。
以下是锻造工艺的特点：
1. 塑性较好：锻造工艺是通过对金属材料进行加热，使其变得更加柔软、易塑性变形，因此适合于制造一些比较复杂的形状。
2. 结构均匀：由于锻造工艺的加工过程比较均匀，因此所制作的零部件或产品具有结构均匀的特点。
3. 制造范围广：锻造工艺适用于制造各种尺寸、各种材质的零部件和产品。
4. 生产效率低：与其他加工工艺相比，锻造工艺的生产效率相对比较低。
5. 制品精度较高：锻造工艺制造的零部件或产品具有较高的精度，通常可以达到毫米级或亚毫米级的精度。
6. 设备成本高：锻造工艺通常需要投入较高的设备成本，包括锤击机、压力机、冲床等设备。
7. 制造周期长：由于锻造工艺需要对材料加热、制造过程复杂，在工艺特点上相对于其他加工工艺，制造周期比较长。
综上所述，锻造工艺是一种适用范围广、加工制度和结构均匀的工艺，但由于生产效率低、设备成本高等原因，使得锻造工艺在实际应用中需要仔细考虑。
锻造工艺的概念和分类
锻造工艺的概念和分类
锻造工艺是一种通过施加力量和热量将金属材料变形成所需形状的制造方法。
锻造工艺可以分为以下几种分类：
1. 锻造温度分类：根据输入能量的形式，可以将锻造工艺分为冷锻、热锻和半热锻三类。
冷锻是在室温下进行的锻造工艺；热锻是在高温下进行的锻造工艺，其温度通常在再结晶温度以上；半热锻是介于冷锻和热锻之间的温度下进行的锻造工艺。
2. 锻造设备分类：根据施加力量的方式和设备的类型，可以将锻造工艺分为手工锻造、机械压力锻造、液压锻造和气动锻造等几类。
3. 锻造方法分类：根据金属材料在锻造过程中的变形方式，可以将锻造工艺分为自由锻造、模锻、粉末冶金锻造和特殊锻造等几类。
自由锻造是指将金属材料置于锻模之间施加锻击力来实现变形的锻造方法；模锻是在金属材料周围设置一定形状的模具，通过挤压和压缩变形金属来实现锻造的工艺；粉末冶金锻造是通过将金属粉末和粘结剂混合后进行成型和锻造的工艺；特殊锻造是指一些特殊的锻造方法，如旋压锻、横剪锻、搓锻等。
4. 锻造产品分类：根据产品的形状和用途，可以将锻造工艺分为轴类锻件、盘类锻件、复杂形状锻件和板类锻件等几类。
轴类锻件主要是指长度大于直径的圆柱体形锻件，如轴、销、凸轮等；盘类锻件主要是指直径大于长度的扁圆形锻件，如齿轮、法兰等；复杂形状锻件主要是指形状复杂、截面变化较大的锻
件；板类锻件主要是指长宽比大于3的薄板形锻件。
以上是常见的锻造工艺的分类，根据具体情况和需求，还可以进一步细分和分类。
锻造工艺
一、自由锻只用简单的通用性工具，或在锻造设备上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件，称为自由锻。
1、基本工序可分为拔长、镦粗、冲孔、弯曲等。
拔长：也称为延伸，它是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。
镦粗：是使毛坯高度减小，横断面积增大的锻造工序。
冲孔：是利用冲头在镦粗后的坯料上冲出透也或不透孔的锻造方法。
弯曲：采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序。
2、自由锻的特点及应用特点：工艺灵活性较大，生产准备的时间较短；生产率低，锻件精度不高，不能锻造形状复杂的锻件。
应用：自由锻是大型锻件的主要生产方法。
这是因为自由锻可以击碎钢锭中粗大的铸造组织，锻合钢锭内部气孔、缩松等空洞，并使流线状组织沿锻件外形合理分布。
二、胎模锻胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具（胎模）生产模锻件的一种锻造方法。
特点：与自由锻相比较优点①由于坯料在模膛内成形，所以锻件尺寸比较精确，表面比较光洁，流线组织的分布比较合理，所以质量较高。
②由于锻件形状由模膛控制，所以坯料成形较快，生产率比自由锻高1～5倍。
③胎模锻能锻出形状比较复杂的锻件。
④锻件余块少，因而加工余量较小，既可节省金属材料，又能减少机加工工时。
缺点：需要吨位较大的锻锤；只能生产小型锻件；胎模的使用寿命较低；工作时一般要靠人力搬动胎模，因而劳动强度较大。
应用：胎模锻用于生产中、小批量的锻件。
三、锤上模锻简称模锻，它是在模锻外向锤上利用模具（锻模）使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。
特点：与自由锻、胎模锻比较有如下优点①生产效高②表面质量高，加工余量小，余块少甚至没有，尺寸准确，锻件公差比自由锻小2/3～3/4，可节省大量金属材料和机械加工工时。
③操作简单，劳动强度比自由锻和胎模锻都低。
缺点：①模锻件的重量受到一般模锻设备能力的限制，大多在50～70kg以下；②锻模需要贵重的模具钢，加上模膛的加工比较困难，所以锻模的制造周期长、成本高；③模锻设备的投资费用比自由锻大。
锻造工艺学(完整版)课件
控制锻造工艺参数
如温度、压力、时间等，以获 得最佳的锻造效果。
制定检验标准
对锻造产品进行严格的质量检 验，确保产品符合标准。
持续改进
根据质量反馈，不断优化锻造 工艺和质量控制措施。
质量检测方法
目视检测
通过肉眼或低倍放大镜观察产品表面和内部 质量。
无损检测
利用X射线、超声波等无损检测技术对产品 内部进行检测。
有色金属
复合材料
如铜、铝、锌等，具有良好的导热性和塑 性，适用于制造要求轻量化和美观的零件 。
由两种或多种材料组成，具有优异的性能 ，如高强度、高刚性和轻量化，适用于航 空、航天等高科技领域。
锻造工具
锻锤
是最常用的锻造工具之 一，通过敲击使材料变 形，达到锻造的目的。
压力机
通过施加压力使材料变 形，适用于大型和重型
提高材料利用率和降低成本
通过合理的锻造工艺，可以减少材料浪费，降低生产成本。
锻造工艺的历史与发展
古代锻造工艺
现代锻造工艺
人类早期的锻造工艺主要采用简单的 锤击和砧打方式，用于制作工具和武 器。
随着科技的不断进步，锻造工艺在材 料、设备、工艺控制等方面取得了重 大突破，广泛应用于航空、航天、汽 车、能源等领域。
分类
锻造工艺学根据不同的分类标准可以 分为多种类型，如按变形温度可分为 热锻、温锻和冷锻；按变形程度可分 为自由锻、模锻和精密锻造等。
锻造工艺的重要性
提高金属材料的力学性能
通过塑性变形消除金属内部的缺陷，提高其力学性能，如强度、 韧性等。
实现复杂形状零件的成形
锻造工艺能够将金属材料加工成具有复杂形状和尺寸要求的零件， 满足各种工程应用需求。
锻造工艺的特点及应用场合
锻造工艺的特点及应用场合锻造工艺是一种通过对金属进行变形加工的工艺，其特点是具有高强度、高韧性、高耐磨性的特点。
在锻造工艺中，金属材料在受到一定的压力和变形力的作用下，会发生塑性变形，从而形成所需的形状和尺寸。
锻造工艺广泛应用于航空航天、汽车、船舶、机械制造、军工等领域，是一种非常重要的金属加工工艺。
锻造工艺的特点主要包括以下几个方面：1. 高强度：通过锻造工艺加工的金属零件具有较高的强度，因为在锻造过程中，金属晶粒会发生再排列，从而提高了材料的密实性和强度。
2. 高韧性：由于锻造过程中金属材料会产生塑性变形，因此锻造零件具有较好的韧性，能够承受一定的冲击和振动。
3. 高耐磨性：锻造工艺可以提高金属表面的硬度，从而增加了材料的耐磨性，使锻造零件在磨损和摩擦方面表现出色。
4. 精度高：锻造工艺可以制造复杂形状的零件，并且可以得到较高的尺寸精度，因此广泛用于制造高精度的工程零件。
在航空航天领域，锻造工艺常用于制造飞机发动机零件、飞机结构件、火箭发动机零件等。
例如，飞机的发动机叶片就是采用锻造工艺制造的，因为锻造工艺可以制造出强度高、耐高温、耐腐蚀的叶片，满足航空航天领域对零件高强度、高耐高温性能的要求。
在汽车制造领域，锻造工艺常用于制造汽车发动机零件、变速箱零件、悬挂系统零件等。
例如，汽车的转向轴、传动轴等重要零件都是采用锻造工艺制造的，因为锻造工艺可以使这些零件具有较高的强度和耐磨性，保证汽车在使用过程中的安全性和可靠性。
在船舶制造领域，锻造工艺常用于制造船用发动机零件、轴承零件、锚链等。
例如，船用发动机的曲轴、活塞、连杆等关键零件都是采用锻造工艺制造的，因为锻造工艺可以提高这些零件的强度和耐腐蚀性能，适应海洋恶劣环境下的使用需求。
在机械制造领域，锻造工艺常用于制造重型机械零件、农机零件、工程机械零件等。
例如，锻造工艺可以制造出具有高强度和耐磨性的轴承零件、齿轮零件、螺栓螺母等，保证机械设备在使用过程中的稳定性和可靠性。
锻造工艺知识点总结
锻造工艺知识点总结1. 材料准备在锻造工艺中，材料的选择对成品的质量和性能有着直接的影响。
常见的锻造材料包括碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金、铜合金等。
在选择材料时，需要考虑其机械性能、化学成分、热处理性能等因素。
同时，还需要根据锻造零件的形状、尺寸和用途来确定材料的种类和规格。
在准备材料时，需要注意保持材料的表面清洁，并严格控制材料的质量。
2. 设备操作锻造设备是进行锻造工艺的关键设备，其操作技术和安全生产是非常重要的。
常见的锻造设备包括锻造机、冷镦机、液压机等。
在设备操作过程中，需要严格遵守操作规程，正确使用设备，保持设备的良好状态。
同时，还需要对设备进行定期检查和维护，及时发现和排除设备故障，确保设备的安全和稳定运行。
3. 工艺参数在进行锻造工艺时，需要控制一定的工艺参数，以确保锻造件的质量和形状。
常见的工艺参数包括温度、压力、锻造速度、模具形状等。
在锻造过程中，需要根据不同的材料和锻造件的形状和尺寸来确定合适的工艺参数。
通过合理控制工艺参数，可以有效地提高锻造件的性能和表面质量。
4. 质量控制质量控制是锻造工艺的重要环节，对于保证锻造件的质量和性能至关重要。
在进行锻造过程中，需要对每一道工序进行质量检验和控制，确保每一个工艺环节的质量达标。
在锻造件成形后，还需要对其进行尺寸测量、力学性能测试、表面质量检查等多项质量检验，以验证其质量和性能是否满足要求。
总之，锻造工艺是一项复杂而又重要的金属加工工艺，需要掌握一定的知识和技能。
在实际生产中，需要严格按照工艺流程和操作规程进行操作，确保锻造件的质量和性能。
希望通过本文的总结，能够对锻造工艺有更深入的了解和认识，为相关从业人员提供一定的参考和指导。