【正文】 超過一定溫度，晶粒急劇長大，鍛造性能 ↓， 機(jī)械性能 ↓。已過熱工件可通過鍛造，控制冷卻速度，熱處理，使晶粒細(xì)化。 過燒： 接近材料熔化溫度，晶間的低熔點(diǎn)物質(zhì)開始熔化，且晶界上形成氧化層。金屬失去鍛造性能，一擊便碎，無法挽回。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 28 始鍛溫度 ： 終鍛溫度 ： 過熱、過燒 缺陷 加工硬化 45: 1200℃ ~800℃ ② 變形速度 ：單位時(shí)間的變形程度。 加工硬化積累 ↑→塑性 ↓ ，變形抗力 ↑ ， 可鍛性變差 變形熱效應(yīng) ↑→ 塑性 ↑ ，變形抗力 ↓ ， 可鍛性變好 變形速度 ↑ 變 形 速 度塑性、變形抗力 塑性 變形抗力 a變形速度對塑性及變形抗力的影響 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 29 ③ 應(yīng)力狀態(tài)： （ 1）三向應(yīng)力中， 壓應(yīng)力 數(shù)目愈多，則 塑性越好 ； 拉應(yīng)力數(shù)目愈多，則 塑性越差 。 （ 2） 同號 應(yīng)力狀態(tài)下引起的變形抗力 大于 異號 應(yīng)力狀態(tài)下引起的變形抗力。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 30 第十章 鍛造 第一節(jié) 鍛造方法 金屬塑性成型方法 主要分為 無模自由成型 (也稱為自由鍛 )和 模膛塑性成型 (也稱為模鍛 )。 只用簡單的通用性工具．或在鍛造設(shè)備的上、下砧間直接使坯料變形而獲得所需鍛件的鍛造方法。 一、自由鍛造 優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備工具簡單、通用性大，成本低，工藝靈活性，使用范圍廣，特別適用于 單件、小批量生產(chǎn) 。 自由鍛是大型件唯一的鍛造方法 。 缺點(diǎn)： 生產(chǎn)率低，勞動強(qiáng)度大，鍛件精度差、表面粗糙、加工余量大。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 31 自由鍛分自由鍛分為 手工自由鍛 和 機(jī)器自由鍛 兩種，目前大多采用機(jī)器鍛造。 （ 1） 手工自由鍛 ：使用 鍛錘 （空氣錘和蒸汽 空氣自由鍛錘），依靠產(chǎn)生的 沖擊力 使金屬坯料變形，由于能力有限，只用來鍛造 中、小型 鍛件。 （ 2） 機(jī)器自由鍛 ：使用 液壓機(jī)（ 水壓機(jī)和油壓機(jī) ） ，依靠產(chǎn)生的 靜壓力 使金屬坯料變形。其中，水壓機(jī)可產(chǎn)生很大作用力，能鍛造質(zhì)量達(dá) 300t的鍛件，是 重型 機(jī)械廠鍛造生產(chǎn)的主要設(shè)備。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 32 自由鍛的工序 基本工序 ：使金屬坯料實(shí)現(xiàn)較大變形，達(dá)到或基本達(dá)到鍛件所需形狀和尺寸的工序。主要包括： 鐓粗、拔長、沖孔 、彎曲、錯移、扭轉(zhuǎn)等。 輔助工序 ： 進(jìn)行基本工序之前的預(yù)變形工序。如壓鉗口、倒棱、壓肩等。 精整工序 ： 在完成基本工序之后，用以提高鍛件尺寸及位置精度的工序。 如修整鼓形、平整端面、校直彎曲。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 33 自由鍛基本工序 （ 1）鐓粗 定義： 使坯料高度減小，橫截面積增大的鍛造工序，若使材料局部截面增大則為局部鐓粗。 鐓粗后坯料表面將成鼓形。 適用： 1）鍛造高度小、截面大的餅塊、盤套類的工件。 2）空心鍛件沖孔前的端面平整。 3）增加桿類零件拔長時(shí)的鍛造比。 注意： 為防止鐓粗時(shí)產(chǎn)生彎曲，坯料的高徑比為： 1. 5≤H0/D0≤ 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 34 當(dāng)鐓粗時(shí)的 H0/D0 ~3時(shí) 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 35 （ 2） 拔長 定義： 使坯料橫截面積減小，長度增加的鍛造工序。適用鍛造軸類、桿類工件。 注意： 1）拔長的送進(jìn)量應(yīng)小于坯料寬度； 2）拔長矩形坯料時(shí)，要不斷將坯料翻轉(zhuǎn) 90176。 ，以免偏心與彎曲； 3）將圓形斷面坯料拔長為圓形斷面鍛件時(shí)，應(yīng)先拔長為較大截面的方坯，再拔長為小方坯，最后滾圓成圓棒； 4）為達(dá)到規(guī)定的鍛造比和改變金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，鍛制以鋼錠為坯料的鍛件時(shí)，拔長經(jīng)常與鐓粗交替反復(fù)使用。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 36 芯軸拔長 拔長套筒類的空心鍛件時(shí)，要使用一定錐度的芯棒，稱為 芯軸拔長。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 37 （ 3）沖孔 定義： 使坯料具有通孔或盲孔的鍛造工序。 注意： 1）主要用于帶孔的餅塊類鍛件及長筒類鍛件的成形； 2）孔徑大于 400mm，采用空心沖子沖孔； 3）薄餅類鍛件上的孔在墊環(huán)上進(jìn)行單面沖孔； 4）孔徑小于 25mm，不沖出； 5）圓環(huán)類鍛件，沖孔后還應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)孔； 6）為了保證沖孔質(zhì)量，應(yīng)先將坯料鐓粗并使端面平整， 常用方法：鐓粗 — 沖孔； 鐓粗 — 沖孔 — 擴(kuò)孔。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 38 芯軸擴(kuò)孔 減小空心坯料的壁厚而增大其內(nèi)、外徑的鍛造工序，稱為 芯軸擴(kuò)孔。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 39 （ 4）彎曲 定義： 使坯料彎成規(guī)定外形的鍛造工序。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 40 （ 5）錯移 定義： 使坯料的一部分相對于另一部分平移錯開的鍛造工序 ，用來鍛造曲拐或曲軸、麻花鉆等工件。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 41 自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性 （ 1） 盡量避免錐體和斜面結(jié)構(gòu) 鍛造工藝復(fù)雜 操作不方便 成形困難 降低設(shè)備的使用率 軸類鍛件結(jié)構(gòu) 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 42 （ 2）鍛件應(yīng)由簡單的幾何體組成（避免圓柱與圓柱面相交 (相貫線） ) 桿類鍛件結(jié)構(gòu) 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 上次課內(nèi)容的回顧 回復(fù) —— 溫度高，消除格扭曲 ，消除部分加工硬化。 再結(jié)晶 —— 溫度到該金屬熔點(diǎn)絕對溫度的 ，消除全部 加工硬化。 冷變形及熱變形 —— 再結(jié)晶溫度（上、下） 具有纖維組織的金屬， 各個方向上的力學(xué)性能不相同 。順纖維方向的力學(xué)性能比橫纖維方向的好。盡量使纖維組織不被切斷。 加工硬化： 強(qiáng)度和硬度上升而塑性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化。 有利 ：強(qiáng)化金屬材料 不利 ：進(jìn)一步的塑性變形帶來困難 原因： 滑移面附近的晶粒碎晶塊，晶格扭曲畸變，增大滑移阻力，使滑移難以進(jìn)行。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 上次課內(nèi)容的回顧 避免錐體和斜面結(jié)構(gòu) 幾何體間的交接處 不應(yīng)形成空間曲線 常用的鍛造方法 :自由鍛和模鍛 自由鍛是大型件唯一的鍛造方法。 自由鍛基本工序 :鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、切割等。 金屬的可鍛性 可鍛性的優(yōu)劣是以金屬的 塑性 和 變形抗力 來綜合評定的 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 45 （ 3）鍛件設(shè)計(jì)應(yīng)避免出現(xiàn)加強(qiáng)筋、凸臺等異形結(jié)構(gòu) 盤類鍛件結(jié)構(gòu) (a) 工藝性差的結(jié)構(gòu) (b) 工藝性好的結(jié)構(gòu) 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 46 （ 4）避免鍛打橫截面有急劇變化或形狀復(fù)雜的鍛件 , 可分段鍛造，再用機(jī)械連接或焊接組成整體。 組合類鍛件結(jié)構(gòu) 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 47 鍛件分類及基本工序方案 （ 1）盤類零件 鍛造工序：鐓粗（或拔長及鐓粗），沖孔 （ 2）軸類零件 鍛造工序：拔長（或鐓粗及拔長），切肩和鍛臺階 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 48 （ 3）筒類零件 鍛造工序：鐓粗（或拔長及鐓粗），沖孔，在心軸上拔長 （ 4）環(huán)類零件 鍛造工序：鐓粗（或拔長及鐓粗），沖孔，在心軸上擴(kuò)孔 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 49 （ 5）曲軸類零件 鍛造工序：拔長（或鐓粗及拔長），錯移，鍛臺階，扭轉(zhuǎn) （ 6）彎曲類零件 鍛造工序：拔長，彎曲 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 50 二、模鍛 模鍛 是利用 模具 使坯料變形而獲得所需鍛件的鍛造方法。 特點(diǎn)： 1）生產(chǎn)率高； 2）鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量高； 3）材料利用率高； 4）可鍛造形狀較復(fù)雜的零件； 5）模具成本高、設(shè)備昂貴； 6）鍛件不能任意大。一般不得超過 150kg。 固定模鍛生產(chǎn)設(shè)備 ? 蒸氣 – 空氣模鍛錘 ? 曲柄壓力機(jī) ? 摩擦壓力機(jī) ? 平鍛機(jī) 模鍛按使用設(shè)備的不同，可分為： 固定模鍛 （ 錘上模鍛、壓力機(jī)上模鍛）和 胎模鍛 。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 51 蒸氣 – 空氣模鍛錘 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 52 曲柄壓力機(jī) 行程不能調(diào)節(jié) 不能拔長和滾擠； 每個變形工步在一次行程中完成 。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 53 摩擦壓力機(jī) 螺桿與滑塊非剛性連接，承受偏心能力差； 滑塊行程、打擊能量可自動調(diào)節(jié)。 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 54 平鍛機(jī) 電動機(jī)運(yùn)動傳到 6曲軸后，一方面通過主滑塊 8帶動 10凸模作縱向運(yùn)動。同時(shí)，通過凸輪 19帶動側(cè)滑塊 17，經(jīng)杠桿系統(tǒng) 16帶動活動凹模 14橫向運(yùn)動 金屬工藝學(xué) 第三篇 金屬塑性加工 2023/3/29 55 錘上模鍛 （ 1）鍛模結(jié)構(gòu) 鍛模