1、第八章第八章塑塑 性性 加加 工工 利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中变利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件，这类工艺形，从而获得所需形状和尺寸的锻件，这类工艺方法称为锻造。锻造是金属零件的重要成型方法方法称为锻造。锻造是金属零件的重要成型方法之一，它能保证金属零件具有较好的力学性能，之一，它能保证金属零件具有较好的力学性能，以满足使用要求。以满足使用要求。自由锻自由锻:手工自由锻手工自由锻 锤上自由锻锤上自由锻 水压机上自由锻水压机上自由锻普通模锻普通模锻:锤上模锻锤上模锻 摩擦压力机上模锻摩擦压力机上模锻 热模锻压力机上模锻热模锻压力机上模锻 平锻机
2、上模锻平锻机上模锻 水压机上模锻水压机上模锻特种模锻特种模锻:冷锻及温锻冷锻及温锻 液态模锻液态模锻精密模锻精密模锻:精密模锻胎模锻胎模锻:锤上胎模锻锤上胎模锻 水压机上胎模锻水压机上胎模锻回转成形回转成形:辊锻 楔横轧 径向锻造 辗环 摆动辗压 自由锻是利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。分为手工自由锻和机器自由锻。自由锻生产所用工具简单，具有较大的通用性，因而它的应用范围较为广泛。可锻造的锻件质量由不及1kg到300t。自由锻所用设备根据它对坯料施加外力的性质不同，分为锻锤和液压机两大类。锻锤是依靠产生的冲击力使金属坯料变形，但由于能力有限，故只
3、用来锻造中、小型锻件。8.1.1 自自 由由 锻锻v工具简单；锻件质量范围广：工具简单；锻件质量范围广：自由锻是大型锻件唯一的加工方法。v锻件力学性能好；锻件力学性能好；v锻件精度低锻件精度低v加工余量大；加工余量大；v劳动强度大劳动强度大v生产率低生产率低一、自由锻设备一、自由锻设备锻锤锻锤压力机压力机锻锤锻锤 锻锤是利用锤击的动能转化为金属的变形功锻锤是利用锤击的动能转化为金属的变形功进行锻造的，其吨位以落下部分的重量来表示。进行锻造的，其吨位以落下部分的重量来表示。砧座的重量为落下部分的砧座的重量为落下部分的1015倍。生产中常用倍。生产中常用的锻锤有的锻锤有空气锤和蒸汽空气锤。空气锤和
4、蒸汽空气锤。空气锤的吨位小，一般为空气锤的吨位小，一般为40kg一一750kg。故只。故只用来锻造小型件。用来锻造小型件。蒸汽蒸汽空气锤的吨位稍大空气锤的吨位稍大,一般为一般为0.5t一一10t。需用一套蒸汽锅炉或空气压缩机等辅助设备，较需用一套蒸汽锅炉或空气压缩机等辅助设备，较空气锤复杂，适合于锻造重量小于空气锤复杂，适合于锻造重量小于1500kR的中型的中型或较大型的锻件。或较大型的锻件。锻锤空气锤锻锤空气锤蒸汽空气锤蒸汽空气锤 蒸汽空气锤蒸汽空气锤 压力机压力机 压力机压下速度较慢，以无冲击的静压力作压力机压下速度较慢，以无冲击的静压力作用于坯料，故不需笨重的砧座。其吨位用产生的用于坯料
5、，故不需笨重的砧座。其吨位用产生的最大压力来表示。工作时震动和噪声小，由于静最大压力来表示。工作时震动和噪声小，由于静压力作用时间长，再结晶时间充分，易于将坯料压力作用时间长，再结晶时间充分，易于将坯料锻透。故整个金属断面的组织均匀，致密，锻件锻透。故整个金属断面的组织均匀，致密，锻件的力学性能高。目前在大型锻件的生产中，越来的力学性能高。目前在大型锻件的生产中，越来越广泛地采用水压机进行锻造，尤其是巨型锻件，越广泛地采用水压机进行锻造，尤其是巨型锻件，水压机是唯一的锻造设备。水压机的压力为水压机是唯一的锻造设备。水压机的压力为5MN一一125MN(500t一一12500t)可以锻造的锻件重量
6、达可以锻造的锻件重量达1t一一300t。水压机水压机 自由锻件的成形特点是：坯料在平砧上面自由锻件的成形特点是：坯料在平砧上面或工具之间经逐步的局部变形而完成。由于工具或工具之间经逐步的局部变形而完成。由于工具与坯料部分接触，故所需设备功率比生产同尺寸与坯料部分接触，故所需设备功率比生产同尺寸锻件的模锻设备要小得多。所以自由锻适用于锻锻件的模锻设备要小得多。所以自由锻适用于锻造大型锻件。如万吨模锻水压机只能模锻几百公造大型锻件。如万吨模锻水压机只能模锻几百公斤重的锻件，而万吨自由锻水压机却可锻造重达斤重的锻件，而万吨自由锻水压机却可锻造重达百吨以上的大型锻件。百吨以上的大型锻件。二、二、自由锻
7、的工序可分为基本工序（自由锻的工序可分为基本工序（镦粗镦粗 拔长拔长 冲孔）冲孔）、辅助工序和精整工序三大类。、辅助工序和精整工序三大类。（1）基本工序）基本工序 它是使金属坯料实现主要的变它是使金属坯料实现主要的变形要求，达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的形要求，达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。主要有以下几个：工序。主要有以下几个：镦粗镦粗 是使坯料高度减小、横截面积增大的是使坯料高度减小、横截面积增大的工序。它是自由锻生产中最常用的工序，适用于工序。它是自由锻生产中最常用的工序，适用于饼块、盘套类锻件的生产。饼块、盘套类锻件的生产。拔长拔长 是使坯料横截面积减小、长度增大的是使坯料
8、横截面积减小、长度增大的工序。它适用于轴类、杆类锻件的生产。为达到工序。它适用于轴类、杆类锻件的生产。为达到规定的锻造比和改变金属内部组织结构，锻制以规定的锻造比和改变金属内部组织结构，锻制以钢锭为坯料的锻件时，拔长经常与镦粗交替反复钢锭为坯料的锻件时，拔长经常与镦粗交替反复使用使用。冲孔冲孔 是使坯料具有通孔或盲孔的工序。对是使坯料具有通孔或盲孔的工序。对环类件，冲孔后还应进行扩孔工作。环类件，冲孔后还应进行扩孔工作。扩孔扩孔 渐小空心坯料壁厚而使其外径和内径渐小空心坯料壁厚而使其外径和内径均增大的锻造工序称为扩孔。均增大的锻造工序称为扩孔。扭转扭转 是使坯料的一部分相对于另一部分绕是使坯料
9、的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。其轴线旋转一定角度的工序。错移错移 是使坯料的一部分相对于另一部分平是使坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序，是生产曲拐或曲轴类锻件所必须移错开的工序，是生产曲拐或曲轴类锻件所必须的工序。的工序。切割切割 是分割坯料或去除锻件余量的工序是分割坯料或去除锻件余量的工序。弯曲弯曲 是使坯料轴线产生一定曲率的工序。是使坯料轴线产生一定曲率的工序。（3）精整工序精整工序 它是在完成基本工序之后，它是在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。（2）辅助工序辅助工序 是指进行基本工序之前的预变是指进行基本工序
10、之前的预变形工序。如压钳口、倒棱、压肩等。形工序。如压钳口、倒棱、压肩等。三、自由锻工艺规程的制定三、自由锻工艺规程的制定 绘制自由锻件图绘制自由锻件图 敷料敷料是为了简化锻件形状、便于锻造而增添的金属部是为了简化锻件形状、便于锻造而增添的金属部分。由于自由锻只适宜于锻制形状简单的锻件，故对零件分。由于自由锻只适宜于锻制形状简单的锻件，故对零件上一些较小的凹挡、台阶、凸肩、小孔、斜面和锥面等都上一些较小的凹挡、台阶、凸肩、小孔、斜面和锥面等都应进行适当的简化，以减少锻造的困难，提高生产率。应进行适当的简化，以减少锻造的困难，提高生产率。加工余量加工余量 由于自由锻件的尺寸精度低、表面品质较由于
11、自由锻件的尺寸精度低、表面品质较差，需要再切削，所以应在零件的加工表面增加供切削加差，需要再切削，所以应在零件的加工表面增加供切削加工用的金属部分，称为加工余量。工用的金属部分，称为加工余量。锻件公差锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量。因为锻造是锻件名义尺寸的允许变动量。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，使锻件的实际尺寸总有一定的误差。自由锻件的公差因，使锻件的实际尺寸总有一定的误差。自由锻件的公差一般为一般为12mm。自由锻件机加工余量和自由锻件公差的具体数值还可自由锻件机加工余量和自由锻件公差的具体数值还可查锻造
12、手册。查锻造手册。坯料质量及尺寸的计算坯料质量及尺寸的计算坯料质量可按下式计算：坯料质量可按下式计算：G坯料坯料=G锻件锻件+G烧损烧损+G料头料头 在坯料质量求出后，则需计算坯料的尺寸。在坯料质量求出后，则需计算坯料的尺寸。选择锻造工序选择锻造工序四、自由锻件结构的工艺性四、自由锻件结构的工艺性 设计锻造成形的零件时，除应满足使用性能要求外，还必须考虑锻造工艺的特点，即锻造成形的零件结构要具有良好的工艺性。这样可使锻造成形方便，节约金属，保证质量和提高生产率。(1)自由锻件应避免锥体、曲线或曲面交接以及自由锻件应避免锥体、曲线或曲面交接以及椭圆形、工字形截面等结构。因为锻造这些结构椭圆形、工
13、字形截面等结构。因为锻造这些结构须制备专用工具，锻件成形也比较困难，使锻造须制备专用工具，锻件成形也比较困难，使锻造过程复杂，操作极不方便。过程复杂，操作极不方便。(2)自由锻件应避免加强筋、凸台等结构。因为这些自由锻件应避免加强筋、凸台等结构。因为这些结构难以用自由锻获得。若采用特殊工具或技术措施来生结构难以用自由锻获得。若采用特殊工具或技术措施来生产，必将增加成本，降低生产率。产，必将增加成本，降低生产率。(3)当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可采用特别的技术措施或工具；或者将其设计成几个简单件采用特别的技术措施或工具；或者将其设计成几个简
14、单件构成的组合件，锻造后再用焊接或机械连接方法将其连成构成的组合件，锻造后再用焊接或机械连接方法将其连成整体件。整体件。锻造比锻造比 锻造比锻造比(简称锻比简称锻比)是表示锻件变形程度的一种方法，是表示锻件变形程度的一种方法，也是保证锻件质量的一个重要指标。也是保证锻件质量的一个重要指标。通常用变形前后的截面比、长度比或高度比表示。通常用变形前后的截面比、长度比或高度比表示。锻比的大小能反映锻造对锻件组织和力学性能的影响。锻比的大小能反映锻造对锻件组织和力学性能的影响。一般规律是，随着锻比增大，由于内部孔隙的焊合，铸态一般规律是，随着锻比增大，由于内部孔隙的焊合，铸态树枝晶被打碎，锻件的纵向和
15、横向力学性能均得到明显提树枝晶被打碎，锻件的纵向和横向力学性能均得到明显提高；当锻比超过一定数值时，由于形成纤维组织，其垂直高；当锻比超过一定数值时，由于形成纤维组织，其垂直方向方向(横向横向)的力学性能的力学性能(塑性、韧性塑性、韧性)急剧下降，导致锻件急剧下降，导致锻件出现各向异性。因此，在制订锻造工艺规程时，应合理地出现各向异性。因此，在制订锻造工艺规程时，应合理地选择锻比。选择锻比。锻造比锻造比 用钢材锻制锻件用钢材锻制锻件(莱氏体钢锻件除外莱氏体钢锻件除外)，由于钢材经过，由于钢材经过了大变形的锻或轧其组织与性能均已得到改善，一舶毋了大变形的锻或轧其组织与性能均已得到改善，一舶毋须考虑锻比。用钢锭须考虑锻比。用钢锭(包括有色金属铸锭包括有色金属铸锭)锻制大型锻件时，锻制大型锻件时，就必须考虑锻比。就必须考虑锻比。
