第三第三节 锻造工造工艺过程程 一、加热一、加热 (一) 锻造温度范围的确定 锻造温度范围是指锻件由开始锻造温度 (称始锻温度) 到停止锻造温度 (称终锻温度) 的间隔。 (1) 始锻温度的确定。在不出现过热、过烧等加 热缺陷的前提下，应尽量提高始锻温度，使金属具有良好可锻性。始锻温度一般控制在固相线以下150250。 机械制造基础 第十一章 (2) 终锻温度的确定。 终锻温度过高，停止锻造后金属的晶粒还会继续长大，锻件的力学性能也随之下降；终锻温度过低，金属再结晶进行得不充分，加工硬化现象严重，内应力增大，甚至导致锻件产生裂纹。(二)金属在加热时易产生的缺陷 1氧化、脱碳 钢加热到一定温度后，表层的铁和炉气中的氧化性气体(02、C02、H20、SO2、)发生化学反应，使钢料表层形成氧化皮(铁的氧化物FeO、Fe304、Fe203)，这种现象称为氧化。大锻件表层脱落下来的氧化铁皮厚度可达78mm，钢在加热过程中因生成氧化皮而造成的损失，称为烧损。钢加热到高温时，表层中的碳被炉气中的O2、C02等氧化或与氢产生化学作用，生成CO或甲烷而被烧掉。这种因钢在加热时表层碳量降低的现象称为脱碳。 脱碳的钢，使工件表面变软，强度和耐磨性降低。钢中碳的质量分数越高，加热时越易脱碳。减少脱碳的方法是：（1）采取快速加热；（2）缩短高温阶段的加热时间，对加热好的坯料尽快出炉锻造；（3）加热前在坯料表面涂上保护涂层。 2过热、过烧 过热是指金属加热温度过高，加热时间过长而引起晶粒粗大的现象。过热使钢坯的可锻性和力学性能下降，必须通过退火处理来细化晶粒以消除过热组织，不能进行退火处理的钢坯可通过反复锻打来改善晶粒度。 二、锻造成形二、锻造成形 金属加热后，就可锻造成形，根据锻造时所用的设备、工模具及成形方式的不同，可将锻造成形分为自由锻成形、模锻成形和胎模锻成形等。第四节第四节 自由锻造自由锻造一、自由锻造的特点及设备一、自由锻造的特点及设备(视频视频) (1) 改善组织结构，提高力学性能。通过锻打，金属内部粗晶结构被打碎；气孔、缩孔、裂纹等缺陷被压合，提高了致密性，金属的纤维流线在锻件截面上合理分布，提高了金属的力学性能。 (2) 成本低，经济性合理。锻压设备、工具通用性好，生产准备周期短，便于更换产品。 (3) 工艺灵活，适用性强。锻件质量可以从1kg300t，是锻造大型锻件的唯一方法。 (4) 锻件尺寸精度低。锻件的形状、尺寸精度取决于技术工人的水平。 自由锻主要用于单件小批、形状不太复杂、尺寸精度要求不高的锻件及一些大型锻件的生产。2自由锻设备 自由锻设备分两类：一类是产生冲击力的设备，如空气锤和蒸汽一空气锤；另一类是产生静压力的设备，如水压机等。 (1) 空气锤。空气锤的结构简单，操作灵活，维修方便。由于受压缩缸和工作缸大小的限制，空气锤吨位较小，锤击能力也小。空气锤吨位一般在40kg1000kg，常用吨位范围为65kg750kg。锻锤吨位是指落下部分(锤头、锤杆、活塞和上抵铁等)的质量。 (2) 水压机。水压机是在静压力下使坯料产生塑性变形，工作平稳，噪声小，工作条件好；能产生数万kN压力，锻透深度大；变形速度慢，有利于获得金属再结晶组织，改善了锻件的内部组织。 水压机的缺点是设备庞大，结构复杂，价格昂贵。 机械制造基础 第十一章 二、自由锻造的基本工序二、自由锻造的基本工序 自由锻造工序分三类，即辅助工序、基本工序和精整工序。 自由锻工序简图见下表。工序说 明 示 意 图 辅助工 序 辅助工序是为基本工序操作方便而进行的预先变形，如压钳口、压钢锭棱边、压肩等 基本工 序 基本工序是改变坯料形状、尺寸以获得所需锻件的工艺过程。如镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移等 基本工 序 基本工序是改变坯料形状、尺寸以获得所需锻件的：工艺过程。如镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移等 修整工 序 修整工序是用来修整锻件表面缺陷，使其符合图样要求。如校正、平整、滚圆等 3确定锻造工序 根据自由锻工艺特点及锻件的结构特征，确定采用一个或多个工序的最佳组合。 各类自由锻件采用的锻造工序见下表。类 别图 例 锻 造 用 工 序 I I 实心圆截面光轴及阶梯轴 拔长，压肩，打圆 实心方截面光杆及阶梯杆拔长，压肩，整修，冲孔 单拐及多拐曲轴拔长，分段，错移，打圆，扭转 空心光环及阶梯环镦粗，冲孔，在心轴上扩孔，定径V 空心筒镦粗，冲孔，在心轴上拔长，打圆 弯曲件拔长，弯曲四、自由锻造锻件的结构工艺性四、自由锻造锻件的结构工艺性 自由锻造锻件结构设计的原则是：除满足使用性能要求外，还要考虑自由锻造的设备、工具及工艺特点，尽量使锻件外形简单，易于锻造自由锻造锻件结构工艺性见下表。工 艺 要 求 图 例 工 艺 性 差 工 艺 性 好 避免锥面和斜面 避免圆柱面与圆柱面相交 避免非规则截面与非规则外形 避免肋板和凸台等结构 截面有急剧变化或形状复杂的零件，可分段锻造，再用焊接或机械连接，组成整体