《金工实习第4章 压力加工.doc

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1、第4章压力加工4.1 概 述4.1.1 锻压的概念锻压是在外力作用下使金属材料产生塑性变形，从而获得具有一定形状和尺寸的毛坯或零件的加工方法。锻压是锻造和冲压的总称，它们是属于压力加工的一部分。锻造又可分为自由锻和模锻两种方式。自由锻还可分为手工自由锻和机器自由锻两种。用于锻压的材料应具有良好的塑性和较小的变形抗力。以便锻压时产生较大的塑性变形而不致被破坏。在常用的金属材料中，锻造用的材料有低碳钢、中碳钢、低合金钢、纯金属以及具有良好塑性的铝、铜等有色金属，受力大或有特殊性能要求的重要合金钢零件；冲压多采用低碳钢等薄板材料。铸铁无论是在常温或加热状态下，其塑性都很差，不

2、能锻压。在生产中，不同成分的钢材应分别存放，以防用错。在锻压车间里，常用火花鉴别法来确定钢的大致成分。锻造生产的工艺过程为：下料—加热—锻造—热处理—检验。在锻造中、小型锻件时，常以经过轧制的圆钢或方钢为原材料，用锯床、剪床或其它切割方法将原材料切成一定长度，送至加热炉中加热到一定温度后，在锻锤或压力机上进行锻造。塑性好、尺寸小的锻件，锻后可堆放在干燥的地面冷却；塑性差、尺寸大的锻件、应在灰砂或一定温度的炉子中缓慢冷却，以防变形或裂纹。多数锻件锻后要进行退火或正火热处理，以消除锻件中的内应力和改善金属基体组织。热处理后的锻件，有的要进行清理，去除表面油垢及氧化皮，以便检

3、查表面缺陷。锻件毛坯经质量检查合格后再进行机械加工。冲压多以薄板金属材料为原材料，经下料冲压制成所需要的冲压件。冲压件具有强度高、刚性大，结构轻等优点。在汽车、拖拉机、航空、仪表以及日用品等工业的生产中占有极为重要的地位。4.1.2锻造对零件力学性能的影响经过锻造加工后的金属材料，其内部原有的缺陷（如裂纹，疏松等）在锻造力的作用下可被压合，且形成细小晶粒。因此锻件组织致密、力学性能（尤其是抗拉强度和冲击韧度）比同类材料的铸件大大提高。机器上一些重要零件（特别是承受重载和冲击载荷）的毛坯，通常用锻造方法生产。使零件工作时的正应力与流线的方向一致，切应力的方向与流线方向垂直

4、，如图4-1所示。用圆棒料直接以车削方法制造螺栓时，头部和杆部的纤维不能连贯而被切断，头部承受切应力时与金属流线方向一致，故质量不高。而采用锻造中的局部镦粗法制造螺栓时，其纤维未被切断，具有较好的纤维方向，故质量较高。有些零件，为保证纤维方向和受力方向一致，应采用保持纤维方问连续性的变形工艺，使锻造流线的分布与零件外形轮廓相符合而不被切断，如吊钩采用锻造弯曲工序、钻头采用扭转工序等。曲轴广泛采用的“全纤维曲轴锻造法”，如图4-2b所示。可以显著提高其力学性能，延长使用寿命。 图4-1螺栓的纤维组织比较a)车削方法b)镦粗法  图4-2曲轴纤维分布示意图a)纤维被切断b)

5、纤维完整分布　4.2 金属的加热与锻件的冷却4.2.1金属的加热加热的目的是提高金属的塑性和降低变形抗力，即提高金属的锻造性能。除少数具有良好塑性的金属可在常温下锻造成形外，大多数金属在常温下的锻造性能较差，造成锻造困难或不能锻造。但将这些金属加热到一定温度后，可以大大提高了塑性，并只需要施加较小的锻打力，便可使其发生较大的塑性变形，这就是热锻。加热是锻造工艺过程中的一个重要环节，它直接影响锻件的质量。加热温度如果过高，会使锻件产生加热缺焰，甚至造成废品。因此，为了保证金属在变形时具有良好的塑性，又不致产生加热缺陷，锻造必须在合理的温度范围内进行。各种金属材料锻造时允许

6、的最高加热温度称为该材料的始锻温度；终止锻造的温度称为该材料的终锻温度。一、锻造加热设备锻造加热炉按热源的不同，分为火焰加热炉和电加热炉两大类。 图4-3明火炉结构示意图1-排烟筒2-坯料3-炉膛4-炉蓖5-风门5-风管1、 火焰加热炉采用烟煤、焦炭、重油、煤气等作为燃料。当燃料燃烧时，产生含有大量热能的高温火焰将金属加热。现介绍几种火焰加热炉。（1）明火炉：将金属坯料置于以煤为燃料的火焰中加热的炉子，称为明火炉，又称为手锻炉。其结构如图4-3所示。由炉膛、炉罩、烟筒、风门和风管等组成。其结构简单，操作方便，但生产率低，热效率不高，加热温度不均匀和速度慢。在小件生产和维

7、修工作中应用较多。锻工实习常使用这种炉子。因此，常用来加热手工自由锻及小型空气锤自由锻的坯料，也可用于杆形坯料的局部加热。（2）油炉和煤气炉：这两种炉分别以重油和煤气为燃料，结构基本相同，仅喷嘴结构不同。油炉和煤气炉的结构形式很多，有室式炉、开隙式炉、推杆式连续炉和转底炉等。如图4-5所示，为室式重油加热炉示意图，由炉膛、喷嘴、炉门和烟道组成。其燃烧室和加热室合为一体，即炉膛。坯料码放在炉底板上。喷嘴布置在炉膛两侧，燃油和压缩空气分别进入喷嘴。压缩空气由喷嘴喷出时，将燃油带出并喷成雾状，与空气均匀混合并燃烧以加热坯料。用调节喷油量及压缩空