锻造部分习题总结 铸造工艺习题部分(含答案)

锻造部分总结

1镦粗常见的质量问题及原因（由变形不均匀性引起）

主要质量问题：

⑴锭料镦粗后上、下端常保留铸态组织；

⑵侧表面易产生纵向或呈45度方向的裂纹；

⑶高坯料镦粗时常由于失稳而弯曲。

变形不均匀分布的原因：

⑴工具与坯料端面间的摩擦，使金属变形困难，Ⅰ区受到摩擦的影响最大，愈靠近中心处金属愈受到外层金属的阻碍，变形愈困难，形成近似锥形的困难变形区，而Ⅱ区受摩擦影响较小，变形较大；

⑵平板间热镦粗时，温度不均也使得变形不均，与工件接触的Ⅰ区温度下降较快，变形抗力较大，较Ⅱ区变形困难；

⑶Ⅱ区变形大，Ⅲ区变形小，使得Ⅱ区金属外流时对Ⅲ区金属产生压力，从而在切向产生拉应力，愈靠近坯料表面切向拉应力愈大。

镦粗缺陷产生的原因－变形不均匀性：

⑴Ⅰ区变形程度小，温度较低，金属不易破碎和发生动态再结晶，仍保留较粗大的铸态组织，而Ⅱ区变形程度大，温度较高，铸态组织易被破，再结晶出充分，从而形成细小的锻态组织，内部孔隙也被焊合。

⑵Ⅲ区受到Ⅱ区金属的径向压应力而产生切向拉应力，愈靠近表面切向拉应力愈大。当切向拉应力超过材料的抗拉强度时，便会产生纵向裂纹，而当材料塑性较低时，侧表面易产生45°裂纹。

2矩形截面坯料拔长的变形特点及其与矩形截面坯料镦粗变形的异同点，矩形截面坯料拔长常见的质量问题及形成原因，圆截面坯料拔长常见的质量问题。

变形特点：

局部压缩、局部受力、局部变形，相当于两端有约束端的镦粗，尺寸变化规律与矩形坯料镦粗相似。

质量问题:

(1)侧表面裂纹

当送进量较大（l＞0.5h）时：心部变形较大，侧表面受拉应力

当送进量过大（l＞h）和压下量也很大时：展宽过多而产生较大的拉应力引起侧表面开裂，类似于镦粗裂纹。

（2）角裂

拔长时外端的存在加剧了轴向附加拉应力，尤其是边角部分冷却较快，塑性降低，更易开裂。因此在拔长高合金工具钢和某些耐热合金时，易产生角裂，操作时需注意倒角。

（3）内部纵向裂纹：

当送进量较大，并且在坯料同一部位反复重击时：对角线裂纹

（4）内部横向裂纹

拔长大锭料时，常遇到l<0.5h的情况，此时变形主要集中在上、下两部分，中部变形小，在轴心部分沿轴向受到附加拉应力，在拔长锭料和低塑性材料时，轴心部分原有的缺陷（缩松等）进一步扩大，易产生横向裂纹。

(5)表面折迭

原因：送进量很小，压下量很大，上、下两端金属局部变形引起的。

(6)侧表面折叠

原因：拔长时压得太扁，翻转90°压缩时坯料弯曲形成。

（7）端面内凹

原因：送进量太小，表面金属变形大，轴心部分金属未变形或变形较小引起的。此时端部需有足够大的压缩长度和较大的压缩量

（8）倒角时对角线裂纹

原因：不均匀变形和附加拉应力引起的

圆截面坯料拔长常见的质量问题 : 形成裂纹和空腔

3冲孔时坯料高度变化的特点及原因。（可用应力应变的顺序对应规律来解释）

⑴D/d较小时，环壁较薄时，︱σr︳较小，︱σθ︳较大，应力顺序σθ，σz和σr,且σz≈σr，由应力应变顺序对应规律可知εz<0,冲孔后坯料高度减小。

⑵D/d较大（D/d≈5），环壁较厚，︱σr︳较大，︱σθ︳较第一种情况小，应力顺序σθ，σz 和σr,且σz ≈0.5(σr + σθ)，坯料高度变化不大

⑶D/d很大，环壁很厚，外侧的σθ，σz和σr均较小，内侧应力顺序σz，σθ和σr，可算得冲孔后坯料内侧高度增加。

4芯轴扩孔的变形特点及其与芯轴拔长（空心件拔长）的差别。

与长轴件的拔长不同，是沿坯料圆周方向的拔长。主要沿切向流动，并增大内外径的原因：1）变形区沿切向的长度远小于宽度；

2）马杠上扩孔锻件一般比较薄，外端对变形区金属切向流动的阻力远小于宽度方向（t/d

越大，切向流动阻力越大）；

3）马杠与锻件的接触面呈弧形，有利于金属切向流动。（拔长时弧形砧拔长）

5模具形状对金属变形和流动有哪些主要影响

控制锻件的最终尺寸和形状

控制金属的流动方向

控制塑性变形区

提高金属塑性

控制坯料失稳提高成形极限

6开式模锻时影响金属变形流动的主要因素?

⑴模膛（模锻件）的具体尺寸和形状；

⑵飞边槽桥口部分的尺寸和飞边槽的位置；

⑶终锻前坯料的具体形状和尺寸；(复杂件预锻，很重要）

⑷坯料本身性质的不均匀情况，主要指由于温度不均引起的各部分金属流动极限σs的不均匀情况；

⑸设备工作速度。（载荷性质影响）

7挤压时筒内金属的变形流动特点及原因分析，挤压时常见的缺陷及原因分析?

第一种情况仅区域Ⅰ内金属有显著的塑性变形，死角区（a)较小。(摩擦系数较小）

第二种情况是挤压筒内所有金属都有显著的塑性变形，并且轴心部分的金属比筒壁附近的金属流动得快，死角区较第一种情况大。

第三种情况是挤压筒内金属变形不均匀，轴心部分金属流动得快，靠近筒壁部分的外层金属流动很慢，死角区也较大。（摩擦较大和坯料较高）

挤压时常见的缺陷：

1 “死角区”剪裂和折迭；

2 挤压“缩孔”；矮坯料挤压时：A区金属往凹模孔流动带动B区金属流动，以及径向压应力作用引起。

3 裂纹。主要是由于筒内各区域的变形不均引起的附加应力导致的。

“死区”形成原因：

1 凹模底部摩擦。越靠近凹模侧壁处摩擦阻力越大，而孔口部分较小，因此“死区”一般呈三角形。

2热挤压时，越靠近筒壁处，金属温度降低越多，变形也越困难。

7锻件图（冷锻件图）设计的内容?

1选择分模面的位置和形状；

2 确定机械加工余量、余块和锻件公差；

3确定模锻斜度；

4确定圆角半径；

5确定冲孔连皮的形式和尺寸；

6制定锻件技术条件；

7绘制锻件图。

选择分模面的最基本原则：

保证锻件容易从锻模模膛中取出，锻件形状尽可能与零件形状相同。锻件分模位置应选择在具有最大水平投影尺寸的位置上。

计算毛坯：是根据平面变形假设进行计算并修正所得的具有圆截面的中间坯料，其长度与锻件相等，而横截面积应等于锻件上相应截面积与飞边截面积之和。即：

9热锻件图设计需要考虑的因素，钳口及其作用?

热锻件图是将锻件图的所有尺寸计入收缩率而绘制的。钢锻件1.5%,细长杆、薄锻件1.2%。 ⑴终锻模膛易磨损处，应在锻件负公差范围内预先增加磨损量，以提高锻模寿命，保证锻件的合格率；

⑵锻件上形状复杂且较高的部分应尽量放在上模。如放在下模，需在相应处局部加厚以防缺肉。对某些具有高筋的锻件，其终锻模膛在相应部位应设有排气孔，以保证筋部充满； ⑶当设备的吨位偏小，模锻不足现象严重时，应使热锻件图高度尺寸比锻件图上相应高度减小一些，以抵消模锻不足的影响。相反，当设备吨位偏大或锻模承击面偏小，则热锻件图高度尺寸应接近于正公差，以保证在承击面下陷时仍可以锻出合格锻件。

⑷锻件的某些部位在切边或冲孔时易产生变形而影响加工余量时，则应在热锻件图的相应部位适当地增加一定的祢补量,以提高锻件的合格率；

⑸当锻件的形状不能保证坯料在下模膛内或切边模内准确定位时,则应在热锻图上增加必要飞

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