第三篇第一章锻造基础知识和自由锻.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第三篇第一章锻造基础知识和自由锻,轧制：在常温或高温下使金属材料通过两个 回转轧辊之间的孔隙得到具有一定形状尺寸的板材、型材及管材的加工方法。拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。,挤压：将金属坯料放在挤压筒内，用强大的压力从一端的模孔中挤出而变形的加工方法。,锻造,（一般锻件复杂程度不如铸件，但内部组织和力学性能却远优越于铸件。）,冲压：利用冲床上的冲模使板料产生分离或变形的加工方法，通常在冷态下进行，又称冷冲压,第一章 锻造1.1 金属的可锻性,金属的可锻性：材料经受压力加工时获得优质制品难易程度的工艺性能。,可锻性的衡量：塑性（断面收缩率，伸长率），变形抗力。塑性好，变形抗力小则可锻性好。,可锻性取决于：金属本质和加工条件。,一、金属的本质,纯金属的可锻性比合金好；有些元素可使可锻性显著下降（如铬，钨，钒等）。钢的含碳量越低，可锻性越好。,组织不同，可锻性有很大差异：,纯金属、固溶体（如奥氏体）可锻性好；,碳化物可锻性差；,铸态柱状组织和粗晶粒不如晶粒细小均匀。,金属组织的影响,化学成分的影响,二、加工条件（温度、速度、应力状态）,变形温度的影响,温度原子的运动能力容易滑移塑性,变形抗力，,可锻性改善.,过热：超过一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能，,机械性能。,已过热工件可通过锻造，控制冷却速度，热处理，,使晶粒细化。,过烧：接近材料熔化温度，晶间的低熔点物质开始熔化，,且氧化性气体进入晶界上形成氧化层，使晶间连接遭到 破坏，金属失去锻造性能，一击便碎，无法挽回。,锻造温度：,始锻温度：碳钢比线低200C左右,终锻温度：800C过低难于锻造，若强行锻造，将导致锻件破裂报废。,变形速度的影响,变形速度u 变形程度,变形速度u,应力状态影响,三向应力中，压力应力数目愈多，则塑性越好。,塑性.变形抗力,热能塑性，变形抗力,1.2 锻前加热与锻后冷却,目的:提高金属塑性,降低变形抗力.易于锻造成形并获得好的锻后组织.,按加热热源不同可分为:,1.火焰加热,燃料来源方便,炉子修造简单,加热费用低适应范围广.用于各种大中小型坯料的加热。劳动条件差，加热速度慢，加热质量难于控制。,2.电加热 感应加热接触加热电阻炉加热盐浴加热。加热质量好，主要用在模锻上。,二.钢在加热过程中的物理化学变化,1.钢在加热过程中的氧化与脱碳氧化钢加热到高温,表层的铁与炉气中的氧化性气体发生化学反应,使钢表层变成氧化铁的现象.,氧化过程的化学反应:,22=2 2 O+,6 O2=33O4 +H22,43O4+O2=62 O3,由于氧化扩散过程从外向内逐步减弱,故氧化皮由三层不同的氧化铁组成:表层为2 O3;中层为3O4;内层为,锻造时,钢每加热一次,有1.53.0%的金属被氧化烧损,形成的氧化皮若被压入锻件表面,使表质量和尺寸精度下降.另在模锻时氧化皮硬而脆会使模具加快受损。,快速加热，缩短高温下停留时间。,脱碳：,钢在高温加热时,表层中的碳和炉气中的氧化气体发生反应,碳发生氧化，从而使表层含碳量下降的现象.,（碳在钢中以3C的形式存在）,3232,3 2=3,3 2=3 2,3 H2=3 H4,脱碳会使钢表面变软,强度和耐磨性降低.,(1)过热 当钢加热超过某一温度,并在此温度停留的时间过长,会引起奥氏体晶粒迅速长大的现象.产生过热的钢冷却后晶粒仍粗大.,(2)过烧 当钢加热到接近熔化温度,并在此温度长时间停留时,不但奥氏体的晶粒粗大,同时由于氧化性气体渗入到晶界,使晶间物质、C、S发生氧化的现象。使晶间连接遭到 破坏，过烧的钢强度大降低。金属失去锻造性能，一击便碎，严重过烧的钢只能报废回炉重新熔炼。,始锻温度开始锻造的温度.始锻温度金属的塑性,变形抗力,便于加工,但过高会产生过烧或熔化现象.低碳钢的始锻温度为12001250,终锻温度停止锻造的温度.要保证在终锻温度前具有足够的塑性,还要使锻件能够获得良好的组织.一般应高于再结晶温度.,碳钢的锻造温度范围,冷却方法不当锻件可能产生裂纹或白点而报废,或,影响生产率.,(白点是钢的内部破裂的一种,在钢件的纵向断口上呈圆形或椭圆形的银白色斑点),1.锻件在冷却过程中产生内应力（锻件表层和心部冷却不一致而产生应力）；如果锻件在冷却时发生相变，也会由于相变前后组织比容发生变化而产生相变应力；,如果各种应力叠加没有造成锻件破坏，冷却终了便保留下来称为锻件残余应力.应在机械加工之前进行热处理,以免在机械加工时或后变形.,空气中冷却坑内冷却 炉中冷却。,2.冷却方式 空气中冷却坑内冷却 炉中冷却。,应用：,空冷：中小型碳钢和合金钢锻件,坑冷或炉冷：合金成分复杂的合金钢锻件,对于含碳量高的钢，若锻后缓慢冷却，在晶界会析出网状碳化物，影响锻件使用性能，因此在锻后先空冷到700，然后再在炉中或坑内缓冷。,第二章 自由锻,自由锻,自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下两个抵铁之间变形。从而获得所需形状及尺寸的锻件。,在重型机械中，自由锻是生产大型锻件和特大型锻件唯一成型的方法。,金属沿变形方向可以自由流动，不受限制。,自由锻可分为：,手工锻造：用于生产小锻件,机器锻造：所用设备有空气锤（生产小件）；,蒸气空气锤（中）；水压机（大件）。,自由锻设备根据锻造类型的不同可分为两种：,锻锤自由锻:,依靠冲击力使金属变形，只能锻造中小锻件。,液压机自由锻：,依靠静压力使金属变形，可加工大型锻件。其中水压机可产生很大作用力，是重型机械厂锻造生产的主要设备。,第一节 自由锻设备,我国中小型锻工车间中数量最多，使用方便费用低本身结构 简单操作方便可完成全部自由锻造工序和用于胎模锻。,空气锤规格用落下的重量表示，501000,工作原理如图:,1踏杆2砧垫3下砧铁4上砧铁,5、9活塞工作气缸、气阀,压缩气缸减速器电动机,二.蒸气空气锤,三.自由锻造水压机,水压机与锻锤相比具有,以下特点:,(1)水压机工作时没有振动,可,改善工人的劳动条件.,(2)水压机的静压力在锻件上的,时间比锻锤的冲击力的作用时间长,可使锻件达到较大的锻透深度,获得,整个截面细粒组织的锻件.,(3)在水压机上锻造,变形速度慢,金属的再结晶进行的较完全,有利于,提高塑性,降低变形抗力,高合金钢在,水压机上锻造效果较好.,第二节 自由锻造工序,一、自由锻工序分类：,基本工序：使金属产生一定程度的塑性变形，以达到所需形状及尺寸的工艺过程，完成锻件的基本工艺过程。,辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预先变形工序。,精整工序：为减少锻件表面缺陷而进行的工序,基本工序,分割坯料，或去除锻件余量的工序。,辅助工序,精整工序,完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸和形状精度的工序。较正、滚圆、平整,镦粗,拔长,弯曲,扭转,错移,切割,适于饼块类，盘套类,适于轴类、杆类 拔长、镦粗经常交替反复使用。,有时一头镦粗，另一头拔长。,冲孔,（通孔、盲孔）冲孔，常用方法：镦粗冲孔,镦粗冲孔扩孔,工件轴线产生一定曲率。,某一部分相对于另一部分转一定角度。,坯料的一部分相对于另一部分平移 错开的工序，例如曲轴。,在基本工序之前的预变形工序如压肩、压钳口等。,难度较大，应采取适当工序组合锻造。,自由锻件分类,饼块类锻件,按锻造工艺特点给锻件分类，即把形状相同、变形过程类似的锻件归为一类，一般分为6类。,基本工序是镦粗，其中带孔的锻件需冲孔。,空心类锻件,基本工序有镦粗、冲孔、芯轴拔长。,环形件锻造过程是镦粗冲孔芯轴扩孔；,筒形件锻造过程是镦粗冲孔芯轴拔长；,轴杆类锻件,基本工序是拔长。,曲轴类锻件,大型曲轴采用自由锻，一般中、小型曲轴多采用模锻。基本工序有拔长、错移和扭转。,弯曲类锻件,基本工序是弯曲，弯曲前的制造工序是拔长。,复杂形状锻件,第三节 自由锻件结构工艺,要求简单的对称的直角的平面的结构避免锥,体曲线形工字形等表面，不允许有加强筋。,不合理,合理,说明,圆锥体的锻造须用专门工具,锻造比较困难,应尽量避免.与此相似,锻件上的斜面也不易锻出,也应尽量避免,圆锥体与圆柱体交接处的锻造很困难,应改成平面与圆柱体交接,或平面与平面交 接,不合理,合理,说明,加强筋与表面凸台等结构不能用自由锻方法获得,应避免这种设计,对于椭圆形或工字形截面、弧线及曲线形表面,也应避免,横截面有急剧变化或形状复杂的零件,应分成几个易锻造的简单部分,再用焊接或机械连接 组合机整体,第四节 自由锻造工艺规程制订,1、根据零件图绘制锻件图：,2、决定坯料的重量和尺寸；,3、制订变形工艺；,4、选择锻压设备；,5、确定锻造温度范围加热和冷却规范；,6、确定热处理规范；,7、填写工艺卡,锻件图在零件图的基础上加上加工余量和锻造公差而成的,当某 些锻件带有凹档凸肩小孔锻不出时，可加上余块，来简化锻件的形状。,锻件图的绘制规则：,锻件图上的锻件形状用粗实线描绘，零件图用点划线或细实线描绘，,锻件尺寸公差注在尺寸线上面，相应的零件尺寸注在尺寸线下面，并加括号括起来。,锻件图是制定锻造工艺过程和锻件检验的依据。绘制时主要考虑以下几个因素：,余块 对键槽、齿槽、退刀槽以及小孔、盲孔、台阶等难以用自由锻方法锻出的结构，必须暂时添加一部分金属以简化锻件的形状。为了简化锻件形状以便于进行自由锻造而增加的这一部分金属。,余量 在零件的加工表面上增加供切削加工用的余量，称之为锻件余量。,锻件公差 锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量，其值的大小与锻件形状、尺寸有关，并受生产具体情况的影响。,为了使操作者了解零件的形状和尺寸，在锻件图上用双点划线或细实线画出零件的主要轮廓形状，并在锻件尺寸线的上方标注锻件尺寸与公差，尺寸线下方用圆括弧标注出零件尺寸。,G坯=G锻+G烧+G料头+G芯料,G烧=(23)%G锻 (烧损率可查表),圆形料头:G料头=(1.651.8)D3 ()(D锻件端部直径),矩形料头:G料头=(2.22.36)B2 H ()(B、H锻件端部的宽与高),G芯料=(1.181.57)d2 H ()（实心冲子直径和冲孔坯料高度,(1)用镦粗法锻造,(1.252.5)D,V坯=G坯/,对于圆坯料,坯 料直径D可按右式计算:,对于方坯料,边长L可按右式计算:,初步确定的坯料直径(或边长)应按国家钢材规格来标准化.,然后,求得坯料高度:,(2)采用拔长法锻造时,坯料尺寸的确定,A锻由锻件图求出，A坯求出后,可求出坯料直径D坯,坯，再按国标选用标准直径,再计算L坯:,自由锻锻造工序的选取应根据工序特点和锻件形状来确定。,5.弯曲类锻件 6.复杂形状类锻件,盘类件：镦粗(或拔长及镦粗)、冲孔；,轴类锻件：拔长(或镦粗及拔长)、切肩和 锻台阶；,筒类锻件：镦粗(或拔长及镦粗)、冲孔、在心轴上拔长；,环类锻件：镦粗(或拔长及镦粗)、冲孔、在心轴上扩孔；,曲轴类锻件：拔长(或镦粗及拔长)、错移、锻台阶、扭转；,弯曲类锻件：拔长、弯曲等。,齿轮毛坏的锻造过程,传动轴的锻造过程,下料 拔长 镦法兰 拔长,四.确定锻造设备 小型锻件,一般采用空气锤;对于中型或较大的锻件,一般采用蒸气空气锤；大型或特型锻件采用水压机。五.确定锻造温度范围,锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的温度范围。,加热的始锻温度一般取固相线以下100200，以保证金属不发生过热与过烧。终锻温度一般高于金属的再结晶温度50100，以保证锻后再结晶完全，锻件内部得到细晶粒组织。,传动轴锻造工艺,零件名称,传动轴,锻件重量,12.27,零件图号,坯,料,重量,14.32,零件重量,规格,902871,材 料,45,锻造设备,250空气锤,锻造温度,1200800,锻后冷却,空 冷,锻造比,1.1,单件工时,备 注,序号,工序名称,工序简图,温度,设备,1,下料加热,始锻温度,1200,终锻温度,800,250,2,拔长,压痕,序号,工序名称,工序简图,温度,设备,3,局部拔长,始锻温度,1200,终锻温度,800,250kg,4,切头,编制,审核,日期,谢谢观赏！,2020/11/5,44,