锻造与板料冲压

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1、锻造和板料冲压锻造和板料冲压总称为锻压。锻压是对金属坯料施加一外力，使之产生塑性变形，从而获得具有一定尺寸、形状和内部组织的毛坯或零件的一种压力加工方法。锻造能消除金属铸锭中的一些铸造缺陷，使其内部晶粒细化，组织致密，力学性能显著提高。所以重要的机器零件和工具部件，如车床主轴、高速齿轮、曲轴、连杆、锻模、和刀杆等大都采用锻造制坯。3.1锻造锻造的工艺方法主要有自由锻、模锻和胎膜锻。生产时，按锻件质量的大小，生产批量的多少选择不同的锻造方法。3.1.1自由锻锻造时，金属坯料受上下抵铁的压缩变形，而向四周为自由的塑性流动，故称为自由锻。由于工件的尺寸

2、和形状要靠操作技术来保证，所以自由锻要求工人有较高的技术水平。自由锻生产率低，加工余量大，但工具简单，通用性大，故被广泛用于锻造形状较简单的单件、小批生产的锻件。3.1.1.1坯料的加热金属材料在一定温度范围内，随温度的上升其塑性会提高，变形抗力会下降，用较小的变形力就能使坯料稳定地改变形状而不出现破裂，所以锻造时要对工件加热。（1）始锻温度与终锻温度允许加热达到的最高温度称为始锻温度，停止锻造的温度称为终锻温度。由于化学成分的不同，每种金属材料始锻和终锻温度都是不一样的。几种常用金属材料的锻造温度范围见表3-1所示。表3-1常用金属材料的锻造温

3、度范围材料种类始锻温度/℃终锻温度/℃低碳钢1200~1250800中碳钢1150~1200800合金结构钢1100~1180850锻件的温度可用仪表测定，在生产中也可根据被加热金属的火色来判别，如碳钢的加热温度与火色的关系如下：温度(℃)130012001100900800700小于600火色白色亮黄黄色樱红赤红暗红黑色（2）加热缺陷对锻件加热不当，则会产生以下缺陷。1）过热加热温度超过该材料的始锻温度，或在高温下保温过久，金属材料内部的晶粒会变得粗大，这种现象称为过热。过热使锻坯的塑性下降，可锻性变差。可通过重结晶退火的方法使晶粒重新细化。2

4、）过烧加热温度远远高于始锻温度，接近该材料的熔点，晶粒边界发生严重氧化而使晶粒间失去结合力，这种现象称为过烧。过烧的坯料一经锻打即会碎裂，是不可修复的缺陷。　　　　　　　　　　　　　　　　图3-1红外箱式炉1—踏杆2—炉门3—炉膛4—温度传感器5—硅碳棒冷端6—硅碳棒热端7—耐火砖8—反射层3)氧化和脱碳加热时钢料与高温的氧、二氧化碳和水蒸气接触，使坯料表面产生氧化皮和脱碳层。每次加热的氧化烧损量约占坯料总重量的2~3%，下料计算时必须加上这个烧损量。（3）加热炉锻件加热可采用一般燃料如焦炭、重油等进行燃烧，利用火焰加热，也可采用电能加热。典型的

5、电能加热设备是高效节能红外箱式炉，其结构如图3-1所示。它采用硅碳棒为发热元件，并在内壁涂有高温烧结的辐射涂料，加热时炉内形成高辐射均匀温度场，因此升温快，单位耗电低，达到节能目的。红外炉采用无级调压控制柜与其配套，具有快速启动，精密控温，送电功率和炉温可任意调节的特点。自由锻设备有空气锤、蒸汽-空气锤和水压机等，分别适合小、中和大型锻件的生产。（1）空气锤的结构和工作原理空气锤的结构如图3-2所示，由锤身、压缩缸、工作缸、传动机构、操纵机构、落下部分及砧座等组成。空气锤的公称规格是以落下部分的质量来表示的。落下部分包括了工作活塞、锤杆、锤头和上

6、抵铁。例如65Kg空气锤，是指其落下部分质量为65Kg，而不是指它的打击力。空气锤的工作原理亦如图3-2所示，电动机通过减速机构带动曲柄连杆机构转动，曲柄连杆机构把电动机的旋转运动转化为压缩活塞的上下往复运动，压缩活塞通过上下旋阀将压缩空气压入工作缸的下部或上部，推动落下部分的升降运动，实现锤头对锻件的打击。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3-2空气锤1—踏杆2—砧座3—砧垫4—下抵铁5—上抵铁6—下旋伐7—上旋阀8—工作缸9—压缩缸10—减速装置11—电动机12—工作活塞13—压缩活塞14—连杆（2）空气锤的操作通过踏杆

7、或手柄操纵配气机构（上、下旋阀），可实现空转、悬空、压紧、连续打击和单次打击等操作。1）空转转动手柄，上、下旋阀的位置使压缩缸的上下气道都与大气连通，压缩空气不进入工作缸，而是排入大气中，压缩活塞空转。2）悬空上悬阀的位置使工作缸和压缩缸的上气道都与大气连通，当压缩活塞向上运行时，压缩空气排入大气中，而活塞向下运行时，压缩空气经由下旋阀，冲开一个防止压缩空气倒流的逆止阀，进入工作缸下部，使锤头始终悬空。悬空的目的是便于检查尺寸，更换工具，清洁整理等。3）压紧上下旋阀的位置使压缩缸的上气道和工作缸的下气道都与大气连通，当压缩活塞向上运行时，压缩空气

8、排入大气中，而当活塞向下运行时，压缩缸下部空气通过下旋阀并冲开逆止阀，转而进入上下旋阀连通道内，经由上旋阀进入工作缸上部，使锤头向下压紧