材料成型基础第六章-常用金属塑性成形方法

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1、 第六章第六章 常用金属塑性成形方法常用金属塑性成形方法定义：定义：自由锻造是利用冲击力或压力使金属材料自由锻造是利用冲击力或压力使金属材料在在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件成形过程。而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件成形过程。自由锻自由锻6.1 6.1 自由锻与模锻自由锻与模锻自自由由锻锻优优点点自由锻造自由锻造自自由由锻锻缺缺点点自由锻造自由锻造自由锻工艺规程自由锻工艺规程 自由锻造自由锻造零件图零件图 - 绘制锻件图绘制锻件图 - 坯料质量和尺寸坯料质量和尺寸计算计算选择锻造工序选择锻造工序-

2、 加热坯料、锻打加热坯料、锻打-检验检验-锻件锻件自由锻成形过程自由锻成形过程 1）绘制锻件图）绘制锻件图 绘制锻件图时要考虑绘制锻件图时要考虑: 加工余量加工余量 锻件公差锻件公差 敷料（工艺余块）敷料（工艺余块）自由锻造自由锻造锻件加工余量：锻件加工余量： 与零件的形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等因素有与零件的形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等因素有关，关，通常自由锻锻件的加工余量为通常自由锻锻件的加工余量为46mm，它与生产的设备，它与生产的设备、工装精度、加热的控制和操作技术水平有关，零件越大，、工装精度、加热的控制和操作技术水平有关，零件越大，形状越复杂，则余量就大。形状越复杂，则

3、余量就大。锻件公差：锻件公差： 锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量，因为锻造操作，因为锻造操作中掌握尺寸有一定困难，外加金属的氧化和收缩等原因，使中掌握尺寸有一定困难，外加金属的氧化和收缩等原因，使锻件的实际尺寸总有一定的误差。规定锻件的公差，有利于锻件的实际尺寸总有一定的误差。规定锻件的公差，有利于提高生产率。自由锻锻件的公差一般为提高生产率。自由锻锻件的公差一般为（12）mm。自由锻造自由锻造3）坯料质量和尺寸计算）坯料质量和尺寸计算 确定坯料质量：确定坯料质量： G坯坯=G锻锻+G烧烧+G切切 式中：式中：G坯坯坯料质量。坯料质量。 G锻锻锻件质量。锻件

4、质量。 G烧烧加热时坯料因表面氧化而烧损的加热时坯料因表面氧化而烧损的质量，第一次加热取被加热金属质量分数的质量，第一次加热取被加热金属质量分数的2%3%，以后各次加热取，以后各次加热取1.5%2.0%； G切切锻造过程中被冲切掉的钢材质量。锻造过程中被冲切掉的钢材质量。 自由锻造自由锻造确定坯料尺寸确定坯料尺寸 首先根据材料的密度和坯料质量计算出坯料相首先根据材料的密度和坯料质量计算出坯料相应的应的体积体积； 根据体积不变原则和采用的基本工序类型（如根据体积不变原则和采用的基本工序类型（如拔长、镦粗等）的拔长、镦粗等）的锻造比、高度与直径之比锻造比、高度与直径之比等；等； 然后计算出然后计算

5、出坯料横截面积、直径或边长坯料横截面积、直径或边长等尺寸。等尺寸。 自由锻造自由锻造当锻造件的第一工序为拔长时，则：当锻造件的第一工序为拔长时，则： F1Y锻锻 F锻锻式中式中:F1坯料的截面积；坯料的截面积； Y锻锻锻造比，对于圆钢锻造比，对于圆钢Y锻锻=1.31.5左右；左右； F锻锻锻件的最大截面积。锻件的最大截面积。注意：注意：圆钢直径大小是标准的，如计算的坯料直径与圆钢标圆钢直径大小是标准的，如计算的坯料直径与圆钢标准直径不符，则应将坯料直径就近取成圆钢直径，然后再重准直径不符，则应将坯料直径就近取成圆钢直径，然后再重新计算坯料高度新计算坯料高度H或长度或长度L。自由锻造自由锻造典型

6、锻件的锻造比典型锻件的锻造比锻件名称锻件名称计算计算部位部位 锻造比锻造比 锻件锻件名称名称计算计算部位部位锻造比锻造比 碳素钢轴类碳素钢轴类零件零件 最大截面 2.02.5 锤头 最大截面 2.5 合金钢轴类合金钢轴类零件零件 最大截面 2.53.0水轮机主轴 轴身 2.5 热轧辊热轧辊 辊身 2.53.0水轮机立柱 最大截面 3.0 冷轧辊冷轧辊 辊身 3.55.0模块 最大截面 3.0 齿轮轴齿轮轴 最大截面 2.53.0航空用大型锻件 最大截面 6.08.0 自由锻造自由锻造4）选择锻造工序、确定锻造温度和冷却规范等。）选择锻造工序、确定锻造温度和冷却规范等。选择锻造工序选择锻造工序

7、分为分为基本工序、辅助工序、精整工序基本工序、辅助工序、精整工序三类。三类。 基本工序基本工序：镦粗、拔长、冲孔镦粗、拔长、冲孔等等 自由锻造自由锻造盘类锻件盘类锻件轴及杆类锻件轴及杆类锻件可采用镦粗、冲孔、压肩、整修可采用镦粗、冲孔、压肩、整修可采用拔长、压肩、整修可采用拔长、压肩、整修自由锻造自由锻造筒及环类锻件筒及环类锻件弯曲类锻件弯曲类锻件可采用镦粗、冲孔、拔长、整修可采用镦粗、冲孔、拔长、整修可采用拔长、弯曲可采用拔长、弯曲 自由锻造自由锻造曲拐轴类锻件曲拐轴类锻件其他复杂锻件其他复杂锻件可采用拔长、分段、错移、整修可采用拔长、分段、错移、整修可采用拔长、分段、镦粗、冲孔、整修可采用

8、拔长、分段、镦粗、冲孔、整修 自由锻造自由锻造辅助工序辅助工序：压肩、倒棱、压钳口压肩、倒棱、压钳口等。等。精整工序精整工序：整形、清出表面氧化皮整形、清出表面氧化皮等。自由锻造自由锻造锻造温度范围及加热冷却范围锻造温度范围及加热冷却范围 常用金属材料的锻造温度范围常用金属材料的锻造温度范围 自由锻造自由锻造合金种类合金种类始锻温度始锻温度/终锻温度终锻温度/碳素钢碳素钢15，25，3012001250750 750 80035，40，45120080080060，65，T8,T101100800800合金钢合金钢合金结构钢1150 1200800 800 850低合金工具钢1100 1150

9、850850高速钢1100 1150900900有色金属有色金属H68850700700硬铝470380380锻后锻件的冷却：锻后锻件的冷却： 锻件仍有较高的温度，冷却时由于锻件仍有较高的温度，冷却时由于表面冷却快，内部冷的慢，锻件表里收表面冷却快，内部冷的慢，锻件表里收缩不一，可能使一些塑性较低的或大型缩不一，可能使一些塑性较低的或大型复杂锻件产生变形或开裂等缺陷。复杂锻件产生变形或开裂等缺陷。自由锻造自由锻造锻件冷却方式常有下列锻件冷却方式常有下列3种：种：1）直接在空气中冷却（空冷），直接在空气中冷却（空冷），此种多用于碳含此种多用于碳含量小于量小于0.5%的碳钢和碳含量小于的碳钢和碳含

10、量小于0.3%的低合金钢的低合金钢中小型锻件。中小型锻件。2）在炉灰或干砂中缓冷在炉灰或干砂中缓冷 对用于中碳钢、高碳钢和对用于中碳钢、高碳钢和大多数低合金钢中的中型锻件。大多数低合金钢中的中型锻件。3）随炉缓冷随炉缓冷 锻后随即将锻件放入锻后随即将锻件放入500到到700摄氏度摄氏度的炉中随炉缓冷，用于中碳钢和低合金钢的大型锻的炉中随炉缓冷，用于中碳钢和低合金钢的大型锻件以及高合金钢的重要锻件。件以及高合金钢的重要锻件。 自由锻造自由锻造自由锻典型过程举例自由锻典型过程举例 轴类、盘类、环类、筒类、弯曲类等轴类、盘类、环类、筒类、弯曲类等轴类件自由锻工序轴类件自由锻工序自由锻造自由锻造锻件名

11、称：齿轮轴锻件名称：齿轮轴坯料质量：坯料质量：2.8kg2.8kg坯料规格：坯料规格：90 x59mm90 x59mm锻件材料：锻件材料：40Cr40Cr锻造设备：锻造设备：150kg150kg空气锤空气锤锻件图：锻件图：火次火次温度（温度（）操作说明操作说明简图简图1 112001200800800镦粗镦粗拔长、打圆拔长、打圆压肩压肩拔长、打圆拔长、打圆自由锻造自由锻造盘类件自由锻工序盘类件自由锻工序自由锻造自由锻造锻件名称：双联齿轮锻件名称：双联齿轮坯料质量：坯料质量：2.1kg2.1kg坯料规格：坯料规格：65x83mm65x83mm锻件材料：锻件材料：4545钢钢锻造设备：锻造设备：1