锻造基础知识

锻压就是对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变其尺寸、形状，用于制造机械零件或毛坯成形方法。是锻造和冲压的总称。锻压的方法主要有自由锻、胎模锻、锤上模锻、特种锻和冲压等。

锻压加工的优点：

1、能改善金属组织，提高力学性能这是因为锻压可以将坯料中的疏松处压合，提高金属的致密度；可以使粗大的晶粒细化；可以使高合金工具钢中的碳化物被击碎，并且均匀地分布。

2、锻压件的形状和尺寸接近于零件与直接切削钢材的成形方法相比较，不但可以节省金属材料的消耗，而且也节省切削加工工时。

3、生产率高锻压成形，特别是模锻成形的生产效率。比切削加工成形高得多。例如，生产内六角螺钉，用模锻成形的生产率是切削加工的50倍。若采用冷镦工艺制造时，其生产效率是切削加工成形的400倍以上。

4、锻压加工在生产中有较强的适应性锻压加工既可以制造形状简单的锻件（如圆轴），也可以制造形状比较复杂，不需要或只需要进行少量切削加工的锻件（如精锻齿轮）。锻件的重量可以小到不足一克，大到几百吨。锻件既可以单件小批生产，也可以大批大量生产。

缺点：常用的自由锻件精度比较低；胎模锻和模锻的模具费用较高；与铸造生产相比，难以生产既有复杂外形又有复杂内腔的毛坯。

机床制造业中，主轴、传动轴、齿轮等重要零件以及切削刃具等，都是用锻压方法成形的。

锻造工艺基础

手工锻造是用手锻工具，依靠人力在铁砧上进行的。这种方法简陋，仅用于修理性质和小批量生产的场合。

机器锻造是靠各种锻造设备提供作用力的锻造方法，是现代锻造的主要形式。

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。

应用：一般用于生产大批量锻件。

金属的锻造性能

金属的锻造性能，是指金属材料在外力的作用下通过塑性变形而成形的能力。锻造金属材料时，不论是自由锻中的拔长、镦粗，还是在锻模中的模锻成形，都是在外力的作用下产生的塑性变形。所谓塑性变形，就是金属材料在外力作用下不能恢复的变形。

研究金属的塑性变形是掌握不同金属材料锻造性能的基础，也是制订锻造工艺规范的理论基础。

一、金属的塑性变形

二、金属的可锻性

1. 可锻性

2. 影响可锻性的因素

（1）化学成分和组织结构（2）变形条件

三、钢的锻造温度范围和冷却方法

1．锻造温度范围

钢加热的目的是提高其塑性，降低其变形抗力，使坯料容易成形。为了减少锻压加工时加热次数(也称火数)，一般力求扩大钢的锻造温度范围，即钢的锻造可在一个较宽的温度范围内进行。钢的锻造温度范围是指锻件由始锻温度至终锻温度的间隔。

钢中合金元素越多，熔点越低，其始锻温度也越低。而再结晶温度则相反，合金元素越多，再结晶过程越不容易进行，因此其再结晶温度升高，钢的终锻温度也相应升高。这样一来，合金钢中合金元素的含量越高，其锻造温度范围越小。

2．锻件冷却方法

锻件的冷却方法也是影响锻件质量的重要因素之一。如果冷却方法不适当，可使锻件产生翘曲变形、硬度过高和裂纹等缺陷。．锻件的冷却方法主要根据材料的化学成分、锻件形状和截面尺寸等因素来确定。一般地说，合金元素和碳的含量越高，锻件形状越复杂和截面尺寸变化越大，就越是要采用缓慢的冷却方法。例如，对于高碳高合金钢(如Crl2型钢、高速钢等)，应将锻件趁热放入500～700℃的炉子中，然后随炉缓慢冷却；对于一般合金结构钢(如40Cr、35SiMn等)，可趁热埋入砂子或炉灰中缓慢冷却；高碳钢则可堆放空冷；而碳素结构钢一般在无风的空气中冷却

四、常用合金的锻造性能

1．碳钢

碳钢加热至奥氏体状态时有良好的塑性，变形抗力也较小，而且锻