金属属性成型工艺.ppt

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1、第三章自由锻成形第一节自由锻的分类第二节自由锻工艺方法第三节自由锻件变形方案的确定第四节自由锻工艺过程的制订自由锻成形：利用简单的工具如平砧、型砧等，在自由锻设备的冲击或压力作用下，使加热好的坯料变形获得所需几何形状及性能的锻件的方法，称为自由锻成形。适用场合：单件、小批量生产；大型锻件生产。优点：工艺灵活，适用范围广，设备简单。缺点：加工余量大，劳动强度高，工作环境差。自由锻件的分类自由锻是通用性很强的工艺方法，它可以锻造出多种多样的锻件，锻件复杂程度差别很大，为便于安排生产和制定工艺规程，应按锻造工艺特点将锻件分类

2、，即把形状特征相同，变形过程类似的锻件归为一类，按此，自由锻按工艺特点分为七类：第一节自由锻件的分类第Ⅰ类：包括光滑的实心圆柱体和有台阶的实心圆柱体锻件。这类锻件包括各种传动轴、推力轴、机车轴、偏心轴、立柱，其它如螺栓、铆钉等也属于这一类。如图3-1a。图3-1a自由锻件分类图第Ⅱ类：包括各种实心的矩形断面锻件，例如方杆、砧块、锤头、模块、方铁，各类连杆、摇杆、杠杆等，如图3-1b。图3-1b自由锻件分类图图3-1c自由锻件分类图第Ⅲ类：包括各种曲轴和曲柄轴如图3-1c。图3-1d自由锻件分类图第Ⅳ类：包括各种带孔和不

3、带孔的盘形锻件，如圆盘、凸缘盘、汽轮机叶轮、齿轮等3-1d。图3-1e自由锻件分类图第Ⅴ类：包括各种空心锻件，例如圆环、空心容器、圆筒、炮筒、汽缸、空心轴等。如图3-1e。图3-6自由锻件分类图第Ⅵ类：包括各种弯曲的锻件如各种吊钩、弯杆、铁锚、船尾架、船架等如图3-1f。图3-7自由锻件分类图第Ⅶ类：包括其它各种复杂形状的锻件，例如高压容器的封头、十字头、半角、吊环螺钉等如图3-1g。第二节自由锻工艺方法自由锻造的工艺方法包括基本工序、辅助工序和修整工序。基本工序有镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、扭转、错衣、切割及锻焊等

4、。辅助工序是配合基本工序使坯料预先变形的工序，如钢锭倒棱、分段压痕、预压钳把等。修整工序安排在基本工序之后，用于修整锻件的形状。因此，自由锻造的工艺顺序为：辅助工序-基本工序-修整工序。一、镦粗镦粗：使坯料高度减小，横截面积增大的锻造工序。局部镦粗：在坯料局部进行的镦粗，称为局部镦粗。镦粗的过程：1.坯料高度减小的同时，侧面变成鼓形，如图3-2所示。2.坯料在镦粗过程中，分为三个变性区，如图3-3所示。第Ⅰ变形区：受三个方向的压应力。第Ⅱ变形区：受三个方向的压应力。第Ⅲ变形区：受两个方向压应力及一个方向拉应力。原因：坯

5、料与上、下砧子接触的部分降温快，变形抗力大；坯料上、下端面在径向方向变形时与砧面存在摩擦。以上原因导致坯料上、下端面变形缓慢。3.第Ⅲ变形区拉应力的负面影响：材料塑性差时，侧面容易出现裂纹。4.高径比：坯料高度H与直径D之比。（1）H/D≈3时，坯料镦粗后容易出现双鼓形。其原因在于，打击能量首先被坯料上、下两端金属吸收，上、下两端变形大，中间变形小。（2）H/D＞3时，坯料容易产生纵向弯曲。（3）通常，H/D=0.8~2.0。5.适用场合：锻造盘饼类锻件；冲孔前增加截面积；平整锻件；提高锻造比；提高力学性能，减小力学性

6、能的方向性。6.锻造比：拔长或墩村前后锻件的截面比或高度比。若经过多次锻造，则总锻造比为多次锻造比之和。0-代表锻造前参数，1-代表锻造后参数。二、拔长拔长：使坯料横截面积减小而使长度增减的锻造工序，称为拔长。拔长按照坯料截面形状不同分为矩形断面拔长、圆形断面拔长和心轴拔长三种。拔长工艺参数：送进量和压下量。拔长主要问题：生产率和质量。1.矩形截面拔长（1）相对进送量：送进长度l与坯料宽度a之比。（2）绝对进送量：送进长度l与型砧宽度b之比。相对进送量小，金属沿着轴向流动多；但是过小时，会增加送进次数。绝对进送量过小时

7、，坯料上部和下部变形大，中间变形小，中间部分受轴向拉应力，在拔长锭料或低塑性毛坯时，容易产生横向裂纹，如图3~6、3~8所示。绝对送进量较大时，拔长高合金钢材料并在同一部位反复重击，经常由于金属沿着对角线的激烈相对流动，从而产生对角线裂纹。如图3~9、3~7所示。经验表明，l/h=0.5~0.8较为合适。（3）拔长翻料方法：大坯料，先沿着一面压一遍；小坯料，可以采用左右90°C来回翻料方法即可。2.圆端面坯料拔长（1）平砧拔长。容易产生裂纹，如图3~11、3~12、3~13所示。（2）型砧拔长，如图3~14所示。（3）

8、芯轴拔长，如图3~15所示。三、冲孔冲孔：将坯料冲出透孔或不通孔的锻造工序称为冲孔。（1）走样：冲孔时毛坯高度减小，外径上小下大，而且上端凹进，下端凸出的现象，称为走样。走样与D/d有关，比值越小，走样越明显，一般取D/d≈0.3。（2）裂纹。低塑性材料的内孔圆角处和外侧表面容易产生裂纹，如图3-18所示。该种现象与D/d有关。一