常用锻造方法及特点
锻造工艺设计学复习知识点
1.体积成形〔锻造、热锻〕：利用外力，通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形，发生金属材料的转移和分配，从而获得具有一定形状、尺寸和内在质量的毛坯或零件的一种加工方法。
2.自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻压设备的上、下砧间直接使坯料成形而获得所需锻件的方法。
特点： 1、工具简单，通用性强，操作灵活性大，适合单件和小批锻件，特别是特大型锻件的生产。
2、工具与毛坯局部接触，所需设备功率比生产同尺寸锻件的模锻设备小得多，适应与锻造大型锻件。
3、锻件精度低，加工余量大，生产效率低，劳动强度大3.模锻：利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。
通过冲击力或压力使毛坯在一定形状和尺寸的锻模模腔内产生塑性模锻特点： (1)锻件形状较复杂，尺寸精度高; (2)切削余量小，材料利用率高，模锻件本钱较低； (3)与自由锻相比，操作简单，生产率高；(4) 设备投资大，锻模本钱高，生产准备周期长，且模锻件受到模锻设备吨位的限制，适于小型锻件的成批和大量生产。
变形获得锻件4.锻造工艺流程：备料---加热---模锻---切边、冲孔—热处理—酸洗、清理---校正5.锻造用料：碳素钢和合金钢、铝、镁、铜、钛等及其合金。
材料的原始状态：棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。
6.一般加热方法：可分为燃料〔火焰〕加热和电加热两大类。
7.钢在加热时的常见缺陷：氧化、脱碳、过热、过烧、裂纹8.自由锻主要工序：镦粗、拔长、冲孔、扩孔9.使坯料高度减小，横截面增大的成形工序称为镦粗。
镦粗分类：完全镦粗、端部镦粗、中间镦粗10.镦粗的变形分析：难变形区、大变形区、小变形区11.镦粗工序主要质量问题：①锭料镦粗后上、下端常保存铸态组织②侧外表易产生纵向或呈45度方向的裂纹③高坯料镦粗时常由于失稳而弯曲。
防止措施: 1、使用润滑剂和预热工具 2、采用凹形毛坯 3、采用软金属垫 4、采用叠镦和套环内镦粗 5、采用反复镦粗拔长的锻造工艺12.使坯料横截面积减小而长度增加的成形工序叫拔长13.在坯料上锻制出透孔或不透孔的工序叫冲孔14.冲孔的质量分析：走样、裂纹、孔冲偏15.减小空心坯料壁厚而增加其内、外径的锻造工序叫扩孔16.采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序称为弯曲17.扭转是将坯料的一局部相对于另一局部绕其轴线旋转一定角度的锻造工序18.按成形方法的不同，模锻工艺可分为开式模锻、闭式模锻、挤压和顶镦四类19.模具形状对金属变形流动的影响：⑴控制锻件的最终形状和尺寸⑵控制金属的流动方向⑶控制塑性变形区⑷提高金属的塑性⑸控制坯料失稳提高成形极限20.开式模锻变形过程：第Ⅰ阶段是由开场模压到金属与模具侧壁接触为止；第Ⅰ阶段完毕到金属充满模膛为止是第Ⅱ阶段；金属充满模膛后，多余金属由桥口流出，此为第Ⅲ阶段。
锻压生产特点及工艺简介
6、几种锻造结构图
第二节 金属的锻造性能
一、金属的塑性变形概述 金属塑性变形的实质，对于单晶体是由于金属原子某晶面两侧受切应力作用
产生相对滑移，或晶体的部分晶格相对于某晶面沿一定方向发生切变，即滑移理 论和孪生理论。
二、热锻、冷锻、温锻、等温锻
从金属学的观点划分锻压加工的界限为再结晶温度。 1．热锻 在金属再结晶温度以上进行的锻造工艺称为热锻。在变形过程中冷变形 强化和再结晶同时存在，属于动态再结晶。 2．冷锻 在室温下进行的锻造工艺称为冷锻。冷锻可以避免金属加热出现的缺陷， 获得较高的精度和表面质量，并能提高工件的强度和硬度。但冷锻变形抗力大， 需用较大吨位的设备，多次变形时需增加再结晶退火和其它辅助工序。目前冷锻 主要局限于低碳钢、有色金属及其合金的薄件及小件加工。 3．温锻 在高于室温和低于再结晶温度范围内进行的锻造工艺称为温锻。与热锻 相比，坯料氧化脱碳少，有利于提高工件的精度和表面质量；与冷锻相比，变形 抗力减小、塑性增加，一般不需要预先退火、表面处理和工序间退火。温锻适用 于变形抗力大、冷变形强化敏感的高碳钢、中高合金钢、轴承钢、不锈钢等。 4．等温锻 在锻造全过程中，温度保持恒定不变的锻造方法称为等温锻。
冲压：有时也称板材成形, 但略有区别。所谓板材成型是指用板材、薄壁管、 薄型材等作为原材料进行 塑性加工的成形方法统称为板材成形，此时，厚板厚 方向的变形一般不着重考虑
4、锻件与铸件相比的特点
金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经过锻造方法 热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒 较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等 压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。
锻造方法
典型锻件图例
基本工序
一.自由锻
实例
圆环、 圆筒、 齿圈、 轴承环、 空心轴、 缸体等
圆筒的锻造过程 a) 下料 b) 镦粗 c) 冲孔 d) 芯料拔长 e) 锻件
§3.3 锻造方法
一.自由锻
④ 曲轴类锻件 ( 表3-4 为曲轴类锻件的基本工序 )
典型锻件图例
基本工序
实例
各
类
曲
轴
、偏Biblioteka 心轴等下料 b) 压槽(卡出Ⅱ段) c) 错移、
§3.3 锻造方法
一.自由锻
定义: 自由锻是利用冲击力或压力使金属坯料 在上、下砥铁(或砧铁)之间产生变形， 以获得所需形状及尺寸锻件的方法。
分类: 手工自由锻和机器自由锻。
特点： ① 工艺灵活, 设备通用性好, 适应性强； ② 工具简单，成本低； ③ 生产率较低，操作强度大； ④ 锻件精度低，加工余量较大； ⑤ 适合于单件、小批生产, 锻件形状要 简单, 尺寸和表面质量要求不能高； ⑥自由锻是生产大型锻件的唯一锻造方法。
圆柱与圆柱、或圆柱与其它几何体的交接 → 平面与平面或平面与柱面交接。
§3.3 锻造方法
一.自由锻
③ 自由锻锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形 截面或空间曲线表面。
§3.3 锻造方法
一.自由锻
④ 锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，应设计 成由几个简单件构成的组合体。
§3.3 锻造方法
二. 模 锻
§3.3 锻造方法
③ 确定锻造工序
包括基本工序、辅助工序 和精整工序, 各工序的次序 , 各工序坯料的尺寸以及完成 各工序所需的工具等. ④ 确定锻造设备及其型号
中小性锻件 → 锻锤； 大 型 锻 件 → 水压机。 常 用 机器自由锻造设备 一般为空气锤(图3-22) 。
(完整版)主要锻造方法的工艺特点
辗扩
扩孔机
轧辊相对旋转，工作轧辊上刻出环的截面
变形连续，压下量小，具有表面变形特征，壁厚均匀，精度较高。热辗扩主要用于生产等截面的大、中型环形毛坯，辗扩直径范围40～5000mm，重量6t以上
成批大量
热精压
普通模锻设备
与热模锻工艺相比，通常要增加精压工序，要有制造精密锻模和无氧化、少氧化加热和冷却的手段，加热温度低，变形量小。适用于叶片等精密模锻
冷精压
精压机
滑块与曲轴借助于杠杆机构连接，滑块行程小，压力大
不加热，其余特点同上。适用于压制零件不加工的配合表面，零件强度极限及表面硬度均有提高
成批大量
冷挤压
机械压力机
采用摩擦压力机需设顶出装置，在模具上设导向、限程装置，采用曲柄压力机需增强刚度，加强顶出装置
适用于挤压深孔、薄壁、异形断面小型零件，生产率高，操作简便，材料利用率达70%以上，冷挤压用材料应有较好的塑性，较低的冷作硬化敏感性。冷挤压分正挤压、反挤压、复合挤压、镦挤结合几种方式。模具强度、硬度要求较高，锻件精度高
成批大量
螺旋压力机上模锻
摩擦螺旋压力机
行程不固定，工作速度为1.5～2m/s，有顶杆，一般设备刚性差，打击能量可调
每分钟行程次数低，金属冷却快，不宜拔长、滚压，对偏载敏感。一般用于中小件单膛模锻，配备制坯设备时，也能模锻形状较复杂的锻件，还可以用于镦锻、精锻、挤压、冲压、切边、弯曲、校正
成批
水压机上模锻
行程不固定，上下锤头为平的，空气锤振动大，水压机无振动
在自由锻设备上采用活动胎模。与自由锻相比，锻件形状较复杂，尺寸较精确，节省金属，生产率高，设备能力较大。与模锻相比，适用性广，胎模制造简便，但生产率较低，锻件表面质量、模具寿命较低
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。
第二章锻造
弯曲模膛：对于弯曲的杆类模锻件，需采用弯 曲模膛来弯曲坯料。坯料可直接或先经其它 制坯工步后放入弯曲模膛进行弯曲变形。
切断模膛：它是在上模与下模的角部组成的一 对刃口，用来切断金属。单件锻造时，用它 从坯料上切下锻件或从锻件上切下钳口；多 件锻造时，用它来分离成单个锻件。
4．模锻圆角半径
模锻圆角：指模锻件中断面形状和平面形状变
化部位棱角的圆角和拐角处的圆角。
作用：圆角结构可使金属易于充满模膛，避免锻
模的尖角处产生裂纹，减缓锻件外尖角处的磨损， 从而提高锻模的使用寿命。同时可增大锻件的强 度。
大小：模锻件外圆角半径(r)取1.5～12mm，内
圆角半径(R)比外圆角半径大 2～3倍。模膛越深 圆角半径的取值就越大。
二、坯料重量和尺寸的确定
坯料重量可按下式计算：
G坯料=G锻件+G烧损+G料头
式中：G坯料——坯料重量； G锻件——锻件重量； G烧损——加热中坯料ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ面因氧化而烧损的重量； 第一次加热取被加热金属重量的2%～3%； 以后各次加热的烧损量取1.5%～2.0%。 G料头——锻造过程中冲掉或被切掉的那部分金属
第4二.2节锻锻造造
锻造：在加压设备及工具作用下，使坯料、 铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得 一定尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。
第一节 锻造方法
一、自由锻
定义：指用简单的通用工具，或在锻造设备的上
下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及 内部质量锻件的方法。
设备：
锻锤 中小型锻件 液压锤 大型件
适用范围：大批量生产中锻制中小型锻件。
优点：锻件精度高、生产率高、劳动条件好、节
锻造的工艺特点
锻造的工艺特点
锻造是一种常见的金属加工工艺，它通过施加高压力和高温度，使金属原料发生塑性变形和晶粒细化，从而达到加工成形的目的。
锻造工艺的特点有以下几点：
一、高强度和高密度
锻造工艺可以使金属材料在高温高压下发生塑性变形，使其晶粒细化并排列有序，从而使金属材料的密度和强度得到提高。
相比于其他加工工艺，如铸造和焊接，锻造能够获得更高的强度和密度，因此在高负荷和高强度要求的产品制造中得到广泛应用。
二、良好的成形性能
锻造工艺可以使金属材料在高温下发生塑性变形，从而得到各种形状和尺寸的产品。
相比于其他加工工艺，如切削和冲压，锻造具有更好的成形性能，可以制造出更为复杂的产品，如飞机发动机叶片、汽车曲轴等。
三、优异的机械性能
锻造工艺可以使金属材料的晶粒细化和排列有序，从而提高其机械性能，如强度、硬度、韧性和耐磨性等。
同时，锻造还可以改善金属材料的组织和性能分布，从而使其具有更好的抗疲劳和抗蠕变性能。
四、节约原材料和成本
锻造工艺可以减少金属材料的浪费和能耗，从而节约原材料和成本。
相比于其他加工工艺，如铸造和焊接，锻造能够获得更高的利用率和较低的成本。
锻造工艺具有高强度和高密度、良好的成形性能、优异的机械性能和节约原材料和成本等特点。
在现代工业生产中，锻造工艺被广泛应用于各种重要的机械零部件、航空航天器件、汽车零部件等领域。
随着科技的发展和工艺的改进，锻造工艺也在不断地创新和发展，将为各行各业带来更多的机遇和挑战。
锻造工艺培训资料
文件名称第 1 版核准审批审核编制发布日期实施日期目录一、锻造的概念 (3)1、自由锻 (3)2、模锻 (3)3、胎模锻造 (4)二、锻造的工艺性 (4)1 、自由锻造的工艺性 (4)2、模锻件结构工艺性 (4)三、锻造的加热温度控制 (5)1、加热的目的 (5)2、加热容易产生的缺陷 (5)3、中频感应加热炉 (6)四、锻件质量检验及控制 (7)1、锻件缺陷的分类 (7)2、锻件缺陷产生原因 (7)3、锻件质量控制的主要内容和方法 (9)一、锻造的概念在外力的作用下，使坯料产生局部或者全部变形，以获得一定几何尺寸、形状和内部组织的锻件加工方法称为锻造。
锻造普通分为自由锻和模锻两大类。
1、自由锻：利用冲击力或者压力使金属在上锤、下砧之间朔性变形，从而得到所需要锻件的锻造方法。
自由锻造的特点：工艺灵便、成本低、具有较强的适应性，但精度差、余量大、材料消耗多，生产效率低。
主要设备：蒸汽-空气锤、液压机自由锻造的基本工序：拔长、镦粗、冲孔、切边、弯曲、扭转、错移。
2、模锻：使坯料在模膛内受压变形的方法，在变形过程中，由于模膛对金属坯料流动的限制，金属坯料充满模膛，获得与模膛形状相同的锻件。
模锻的特点：生产效率高、锻件精度高、余量小、操作简单。
模锻的主要设备1) 锤上模锻：蒸汽-空气锤、高速锤。
2) 压力机上模锻：磨擦压力机、曲柄压力机、平锻机、模锻水压机。
锻模结构锤上模锻的锻模是由带有燕尾的上模和下模两部份组成，下模固定在砧座上，上模固定在锤头上，上模和下模均有相应的模膛。
锻模的模膛分为模锻模膛和制坯模膛两大类。
1) 模锻模膛可分为预锻模膛和终锻模膛两种2) 制坯模膛有几种：拔长模膛、滚挤模膛、弯曲模膛、切断模膛，还有镦粗台等。
3、胎模锻造：胎膜锻造是在自由锻造设备上使用胎膜生产模锻件的方法。
普通利用自由锻将坯料初步成型，然后再用胎膜终锻成型。
设备简单，胎膜简单，不需要固定在设备上，适应中小批量生产。
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常用锻造方法及特点
金属毛坯锻前加热的目的是提高金属塑性、降低变形抗力、使之易于流动成形并获得良好的锻后组织，锻前加热对提高锻造生产率，保证锻件质量以及节约能耗等都有直接的影响。
一、锻前加热的目的是什么,
二、自由锻工序有哪些,制订自由锻工艺规程的主要内容和步骤是什么, 自由锻工序分为基本工序、辅助工序和修整工序。
基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、错移和扭转;辅助工序有压钳口、倒棱和压痕等;修整工序有校正、滚圆、平整等。
制订自由锻工艺规程的主要内容和步骤如下:
(1)绘制锻件图:锻件图是在零件图的基础上，考虑切削加工余量、锻件公差、工艺余块等所绘制的图样。
(2)选择锻造工序:确定锻造工序的依据是锻件的形状、尺寸、技术要求和生产数量等。
(3)确定坯料质量和尺寸:坯料有铸锭和型材两种，前者用于大、中型锻件，后者用于中、小型锻件。
(4)选择锻造设备:应根据坯料的种类、质量以及锻造基本工序、设备的锻造能力等因素，并结合工厂现有设备条件综合确定锻造设备。
三、何为模型锻造,常用的模型锻造设备有哪些,与自由段相比，模型锻造有何特点, 模型锻造是金属在外力作用下产生塑性变形并充满模膛而获得锻件的方法。
常用模锻设备有模锻锤、热模锻压力机、平锻机和摩擦压力机等。
与自由锻相比，模锻件尺寸精度高，机械加工余量小，锻件的纤维组织分布更为合理，可进一步提高零件的使用寿命。
模锻生产率高，操作简单，容易实现机械化和自动化。
但设备投资大，锻模成本高，生产准备周期长，且模锻件的质量受到
模锻设备吨位的限制，因而适用于中、小型锻件(一般,150 kg)的成批和大量生产。
四、绘制模锻件图时应考虑的主要问题有哪些,
绘制模锻件图时应考虑的主要问题如下:
1)选择分模面:一般按以下原则确定:?应保证锻件从模膛中顺利取出，故分模面一般应选取在锻件最大尺寸的截面上;?应使分模面处上、下模膛外形一致，以便能及时发现错模;?应使模膛浅而宽，以利于金属充满模膛;?应保证锻件上所加余块最少。
2)确定加工余量、公差、余块和连皮:模锻件的加工余量一般在1,4 mm之间;公差一般取?0.3,3 mm。
具体可查阅相关手册确定。
模锻件均为批量生产，应尽量减少或不加余块，但直径小于30 mm的孔一般不予锻出。
模锻时不能直接锻出通孔，在该部位留有一层较薄的金属，称为连皮(图1113)，在锻造后与飞边一同切除。
3)确定模锻斜度和圆角半径。
模锻件平行于锤击方向的侧面，应设计成一定斜度，以便顺利取出锻件。
外斜度α(锻件外壁上的斜度)值一般取5?,10?，内斜度β(锻件内壁上的斜度)值一般取7?,15?。
模锻件所有转角处均应设计成圆角，以便使金属在模膛内易于流动，保持金属纤维的连续性，提高锻件质量和模具寿命。
一般外圆角半径r取1.5,12 mm，内圆角半径R取(3,4)r。
自由锻件应设计得尽量简单。
具体要求如下:
1(尽量避免锥面或斜面; 七、自由锻件的设计原则是什么, 2(避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交;
3(避免椭圆形、工字形及其他非规则斜面或外形;
4(避免加强筋或凸台等结构;
5(横截面尺寸相差较大和形状复杂的零件，可采用分体锻造，再采用焊接或机械连接组合为整体。
八、模锻件结构设计原则是什么,
1(零件形状力求简单，避免带有长而复杂的分枝和多向弯曲等复杂形状;
2(零件形状尽可能对称，以使锻模和设备受力均匀，延长其使用寿命;
3(零件上与分模面垂直的表面尽可能避免凹槽和孔，以便于取出锻件;
4(高避免薄壁，筋、深孔和直径过大的凸缘，以减小金属充模阻力;
5(对于复杂零件可以采用锻焊组合结构，以简化模锻工艺和降低废品率。