機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第二版 §2.2-鍛造課件

1、2.2 2.2 鍛造鍛造 金屬壓力加工是金屬壓力加工是借助借助外力外力的作用，的作用，使金屬坯料使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形產(chǎn)生塑性變形從而獲得具從而獲得具有一定形狀、尺寸和機(jī)械有一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的原材料、毛坯或零性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。件的加工方法。 壓力加工的主要生產(chǎn)方式有：壓力加工的主要生產(chǎn)方式有：v1 1軋制軋制 使金屬坯料在回轉(zhuǎn)軋輥的孔隙中，靠使金屬坯料在回轉(zhuǎn)軋輥的孔隙中，靠摩擦力的作用，得以連續(xù)進(jìn)入軋輥而變形摩擦力的作用，得以連續(xù)進(jìn)入軋輥而變形的的加工方法。加工方法。 軋制生產(chǎn)所用的軋制生產(chǎn)所用的坯料主要是鋼錠坯料主要是鋼錠。在軋制過程。在軋制過程中，金屬中，金屬坯料

2、截面減小、長(zhǎng)度增坯料截面減小、長(zhǎng)度增加從而獲得各種加從而獲得各種形狀的原材料。如形狀的原材料。如鋼板、無縫鋼管及各種型鋼鋼板、無縫鋼管及各種型鋼等等。v2 2 擠壓擠壓 將金屬將金屬坯料放在擠壓筒內(nèi)，用強(qiáng)大的壓力坯料放在擠壓筒內(nèi)，用強(qiáng)大的壓力從一端的?？字袛D出而變形從一端的模孔中擠出而變形的加工方法。的加工方法。鋁管連續(xù)擠壓機(jī)v擠壓類型：擠壓類型： 正擠壓正擠壓-金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向一致的金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向一致的叫做叫做正擠壓正擠壓； 反擠壓反擠壓-金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反的金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反的叫做叫做反擠壓反擠壓。反擠壓可以節(jié)省擠壓力。反擠壓可以節(jié)省擠壓力。v

3、應(yīng)用：應(yīng)用： 適合于加工低碳鋼、有色鋼及其合金適合于加工低碳鋼、有色鋼及其合金. .3 3拉拔拉拔 將金屬將金屬坯料拉過拉拔模的?？酌娑冃闻髁侠^拉拔模的模孔面而變形的加工方的加工方法。法。 低碳鋼和大多數(shù)有色金屬及其合金低碳鋼和大多數(shù)有色金屬及其合金部可以經(jīng)拉拔部可以經(jīng)拉拔成形。成形。 工藝特點(diǎn)：工藝特點(diǎn)：所獲得的產(chǎn)品具有較所獲得的產(chǎn)品具有較高的精度與表面光潔度，故亦常高的精度與表面光潔度，故亦常用于對(duì)軋制件用于對(duì)軋制件( (棒，管材棒，管材) )的再加的再加工以提高產(chǎn)品質(zhì)量。工以提高產(chǎn)品質(zhì)量。v應(yīng)用：應(yīng)用： 拉拔生產(chǎn)主要用來制造各種拉拔生產(chǎn)主要用來制造各種細(xì)線材、薄細(xì)線材、薄壁管和各種特

4、殊幾何形狀的型材壁管和各種特殊幾何形狀的型材。一、金屬的可鍛性一、金屬的可鍛性v金屬的可鍛性是衡量材料在經(jīng)受壓力加工時(shí)難易程金屬的可鍛性是衡量材料在經(jīng)受壓力加工時(shí)難易程度的一種工藝性能。度的一種工藝性能。v金屬的可鍛性好，表明材料易于經(jīng)受壓力加工成形。金屬的可鍛性好，表明材料易于經(jīng)受壓力加工成形?？啥涡圆钫f明該金屬不宜于選用壓力加工方法成形?？啥涡圆钫f明該金屬不宜于選用壓力加工方法成形。v可鍛性常用金屬的可鍛性常用金屬的塑性和變形抗力塑性和變形抗力來綜合衡量。塑來綜合衡量。塑性越大變形抗力越小，則可認(rèn)為金屬的可段性好。性越大變形抗力越小，則可認(rèn)為金屬的可段性好。反之則差。反之則差。v金屬的可鍛

5、性取決于金屬的本質(zhì)和加工條件。金屬的可鍛性取決于金屬的本質(zhì)和加工條件。1.1.金屬的本質(zhì)金屬的本質(zhì)v1 1）化學(xué)成分的影響）化學(xué)成分的影響 不同化學(xué)成分的金屬可鍛性不同。不同化學(xué)成分的金屬可鍛性不同。 一般純金屬的可鍛性比合金的好。一般純金屬的可鍛性比合金的好。 例如例如純鐵的塑性就比含碳量高的鋼好純鐵的塑性就比含碳量高的鋼好，而變形抗力也較小。，而變形抗力也較小。又如又如鋼中含有形成碳化物的元素鋼中含有形成碳化物的元素( (鎢鉬釩鎢鉬釩) )時(shí)，則可鍛性顯著時(shí)，則可鍛性顯著下降。下降。 2 2）金屬組織的影響）金屬組織的影響 金屬的組織結(jié)構(gòu)不同。其可鍛性有很大差別。純金屬及其金屬的組織結(jié)構(gòu)不

6、同。其可鍛性有很大差別。純金屬及其固溶體固溶體( (如奧氏體如奧氏體) )可鍛性好。而碳化物可鍛性好。而碳化物( (如滲碳體如滲碳體) )可鍛性差?？慑懶圆?。鑄態(tài)枝狀組織和粗晶粒結(jié)構(gòu)不如晶粒細(xì)小又均勻組織的可鍛鑄態(tài)枝狀組織和粗晶粒結(jié)構(gòu)不如晶粒細(xì)小又均勻組織的可鍛性好。性好。 2.2.加工條件加工條件v1)1)變形溫度的影響變形溫度的影響 提高金屬變形時(shí)的溫度，使原子的動(dòng)提高金屬變形時(shí)的溫度，使原子的動(dòng)能增加削弱了原子之間的引力能增加削弱了原子之間的引力, ,因此塑性增大，變形抗力因此塑性增大，變形抗力減小減小. .v加熱的目的：加熱的目的：提高金屬的塑性，降低變形抗力，以利于金提高金屬的塑性，

7、降低變形抗力，以利于金屬的變形，便于鍛造及獲得良好的鍛后組織。屬的變形，便于鍛造及獲得良好的鍛后組織。 v各種材料鍛造溫度范圍是根據(jù)材料成份不同而不同的。常各種材料鍛造溫度范圍是根據(jù)材料成份不同而不同的。常用鍛造金屬材料始鍛及終鍛溫度如下表用鍛造金屬材料始鍛及終鍛溫度如下表1 1所示：所示：v金屬加熱溫度太高或太低，會(huì)影響鑄件質(zhì)量及生產(chǎn)金屬加熱溫度太高或太低，會(huì)影響鑄件質(zhì)量及生產(chǎn)率。率。v始鍛溫度始鍛溫度-各種材料在鍛造時(shí)，所允許的最高加各種材料在鍛造時(shí)，所允許的最高加熱溫度。稱為該材料的熱溫度。稱為該材料的始鍛溫度始鍛溫度。v終鍛溫度終鍛溫度-各種材料停止鍛造的溫度，稱為該材各種材料停止鍛造

8、的溫度，稱為該材料的料的終鍛溫度。終鍛溫度。v坯料在鍛造過程中，溫度不斷下降，因此塑性越來坯料在鍛造過程中，溫度不斷下降，因此塑性越來越差，變形抗力越來越大，溫度下降到一定溫度后，越差，變形抗力越來越大，溫度下降到一定溫度后，不僅難于變形，且易于鍛裂，必須及時(shí)停止鍛造，不僅難于變形，且易于鍛裂，必須及時(shí)停止鍛造，重新加熱。重新加熱。v2)2)變形速度的影響變形速度的影響 變形速度變形速度-即單位時(shí)間內(nèi)的變形程度。即單位時(shí)間內(nèi)的變形程度。 影響影響: :是矛盾的。是矛盾的。 一方面一方面-變形速度的增大，回復(fù)和再結(jié)晶不變形速度的增大，回復(fù)和再結(jié)晶不能即時(shí)克服硬化現(xiàn)象，金屬表現(xiàn)出塑性下降，變能即時(shí)

9、克服硬化現(xiàn)象，金屬表現(xiàn)出塑性下降，變形抗力增加，形抗力增加， 可段性變壞?？啥涡宰儔?。 另一方面另一方面-金屬在變形過程中，消耗于變形過金屬在變形過程中，消耗于變形過程中的能量有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬的溫度程中的能量有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬的溫度升高。這種使金屬溫度升高的現(xiàn)象稱為升高。這種使金屬溫度升高的現(xiàn)象稱為熱效應(yīng)熱效應(yīng)。變形速度越大，熱效應(yīng)現(xiàn)象越明顯。因而金屬的變形速度越大，熱效應(yīng)現(xiàn)象越明顯。因而金屬的塑性上升，變變形抗力下降，可段性變好。塑性上升，變變形抗力下降，可段性變好。 注意：注意：但但熱效現(xiàn)象除高速錘鍛造外，在一般熱效現(xiàn)象除高速錘鍛造外，在一般壓力加工的變形過程中，速度小故

10、不甚明顯。壓力加工的變形過程中，速度小故不甚明顯。v3)3)應(yīng)力狀態(tài)的影響應(yīng)力狀態(tài)的影響 金屬在經(jīng)受不同方法進(jìn)金屬在經(jīng)受不同方法進(jìn)行變形階段所產(chǎn)生的應(yīng)力大小和應(yīng)力性質(zhì)是行變形階段所產(chǎn)生的應(yīng)力大小和應(yīng)力性質(zhì)是不同的。不同的。二、鍛造方法二、鍛造方法v1.1.自由鍛自由鍛 定義：定義：自由鍛是利用沖擊力或壓力使合金在兩個(gè)自由鍛是利用沖擊力或壓力使合金在兩個(gè)抵鐵之間產(chǎn)生變形，從而獲得所需形狀及尺寸的鍛抵鐵之間產(chǎn)生變形，從而獲得所需形狀及尺寸的鍛件。件。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：金屬受力變形時(shí)在抵鐵間向各個(gè)方向自由金屬受力變形時(shí)在抵鐵間向各個(gè)方向自由流動(dòng)，不受什么限制，鍛件形狀和尺寸是由鍛工的流動(dòng)，不受什么限制，

11、鍛件形狀和尺寸是由鍛工的操作技術(shù)來保證的。操作技術(shù)來保證的。 類型：類型：自由鍛分手工鍛造和機(jī)器鍛造兩種。自由鍛分手工鍛造和機(jī)器鍛造兩種。 手工鍛造只能生產(chǎn)小型鍛件，機(jī)器鍛造是自由鍛手工鍛造只能生產(chǎn)小型鍛件，機(jī)器鍛造是自由鍛的主要生產(chǎn)方式。的主要生產(chǎn)方式。對(duì)于大型鍛件，自由鍛是唯一可對(duì)于大型鍛件，自由鍛是唯一可行的方法。行的方法。 v自由鍛工序：自由鍛工序： 可分成可分成基本工序、輔助工序及精整工序基本工序、輔助工序及精整工序三三大類。大類。v自由鍛的基本工序自由鍛的基本工序-使金屬產(chǎn)生一定的塑使金屬產(chǎn)生一定的塑性變形以達(dá)到所需形狀及尺寸的工藝過程。性變形以達(dá)到所需形狀及尺寸的工藝過程。 如如

12、鐓粗、拔長(zhǎng)、彎曲，沖孔、切割、扭轉(zhuǎn)、鐓粗、拔長(zhǎng)、彎曲，沖孔、切割、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移、鍛焊錯(cuò)移、鍛焊等。等。 實(shí)際生產(chǎn)中最常用的是實(shí)際生產(chǎn)中最常用的是鍛粗、拔長(zhǎng)、沖鍛粗、拔長(zhǎng)、沖孔孔等三種工序。等三種工序。v輔助工序是為基本工序操作方便而進(jìn)行預(yù)先輔助工序是為基本工序操作方便而進(jìn)行預(yù)先變形。變形。 如如壓鉗口、壓鋼錠棱邊、切肩壓鉗口、壓鋼錠棱邊、切肩等。等。v精整工序是減少鍛件表面缺陷的工序。精整工序是減少鍛件表面缺陷的工序。 如清除鍛件表面凸凹不平及整形等一般在如清除鍛件表面凸凹不平及整形等一般在終鍛溫度終鍛溫度下進(jìn)行。下進(jìn)行。 2 2 模鍛模鍛v模鍛模鍛-是在高強(qiáng)度金屬鍛模上預(yù)先制出與鍛是在高強(qiáng)度金

13、屬鍛模上預(yù)先制出與鍛件形狀一致的模膛，使坯料在模膛內(nèi)受壓變件形狀一致的模膛，使坯料在模膛內(nèi)受壓變形。在變形過程中由于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)形。在變形過程中由于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)的限制，因此鍛造終了時(shí)能得到和模膛形狀的限制，因此鍛造終了時(shí)能得到和模膛形狀相符的零件。相符的零件。 模鍛與自由鍛比較有如下優(yōu)點(diǎn)模鍛與自由鍛比較有如下優(yōu)點(diǎn)：v1 1）生產(chǎn)效率高。）生產(chǎn)效率高。 自由鍛時(shí)，金屬變形在上、下兩個(gè)抵鐵之間進(jìn)行的，而自由鍛時(shí)，金屬變形在上、下兩個(gè)抵鐵之間進(jìn)行的，而模鍛時(shí)金屬的變形是在模膛內(nèi)進(jìn)行，故能較快獲得所需形模鍛時(shí)金屬的變形是在模膛內(nèi)進(jìn)行，故能較快獲得所需形狀。狀。v2)2)鍛件尺寸精確，加工余

14、量小。鍛件尺寸精確，加工余量小。v3)3)可以鍛出形狀比較復(fù)雜的鍛件?？梢藻懗鲂螤畋容^復(fù)雜的鍛件。v4)4)模鍛生產(chǎn)可比自由鍛生產(chǎn)節(jié)省金屬材料，減少切削加工模鍛生產(chǎn)可比自由鍛生產(chǎn)節(jié)省金屬材料，減少切削加工工作量，降低零件成本。工作量，降低零件成本。v 但是，模鍛生產(chǎn)由于受模鍛設(shè)備噸位的限制，零件件但是，模鍛生產(chǎn)由于受模鍛設(shè)備噸位的限制，零件件質(zhì)量不能太大，質(zhì)量不能太大，一般在一般在150150公斤以下公斤以下。 又由于制造鍛模成本很高，又由于制造鍛模成本很高，所以它不適合于小批和單所以它不適合于小批和單件生產(chǎn)件生產(chǎn)。因此模鍛生產(chǎn)。因此模鍛生產(chǎn)適合于小型鍛件的大批量生產(chǎn)適合于小型鍛件的大批量生產(chǎn)

15、。 v分類：分類： 模鍛生產(chǎn)根據(jù)使用設(shè)備的不同分為：模鍛生產(chǎn)根據(jù)使用設(shè)備的不同分為：錘上錘上模鍛，壓力機(jī)上模鍛模鍛，壓力機(jī)上模鍛等。等。v錘上模鍛所用的設(shè)備有錘上模鍛所用的設(shè)備有蒸汽一空氣模鍛錘、蒸汽一空氣模鍛錘、無砧座錘、高速錘無砧座錘、高速錘等。一般工廠主要使用蒸等。一般工廠主要使用蒸汽空氣模鍛錘。汽空氣模鍛錘。模鍛電液錘系列模鍛電液錘系列空氣錘系列空氣錘系列3 3 胎膜鍛胎膜鍛v定義：定義：胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用胎模生產(chǎn)模鍛件的胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用胎模生產(chǎn)模鍛件的一種方法。一種方法。胎模鍛一般用自由鍛方法制坯，然后在胎模胎模鍛一般用自由鍛方法制坯，然后在胎模中最后成形。中最后成

16、形。v胎模鍛與自由鍛比較：胎模鍛與自由鍛比較： 它具有生產(chǎn)率高、它具有生產(chǎn)率高、鍛件尺寸精度與表面光潔度高、敷料鍛件尺寸精度與表面光潔度高、敷料少、節(jié)省金屬、降低鍛件成本少、節(jié)省金屬、降低鍛件成本等優(yōu)點(diǎn)；等優(yōu)點(diǎn)；v與模鍛比較：與模鍛比較： 它它不需用昂貴的模鍛設(shè)備、鍛模制造簡(jiǎn)單、成本低、不需用昂貴的模鍛設(shè)備、鍛模制造簡(jiǎn)單、成本低、使用方便使用方便。但胎模鍛件尺寸精度不如錘上模鍛高，工人。但胎模鍛件尺寸精度不如錘上模鍛高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，生產(chǎn)率較低，胎模較易損壞。勞動(dòng)強(qiáng)度較大，生產(chǎn)率較低，胎模較易損壞。v應(yīng)用：應(yīng)用： 胎模鍛主要適合于中小批量生產(chǎn)，它在沒有模鍛設(shè)備胎模鍛主要適合于中小批量生產(chǎn)，

17、它在沒有模鍛設(shè)備的中小型工廠中得到廣泛應(yīng)用。的中小型工廠中得到廣泛應(yīng)用。4 4 曲柄壓力機(jī)上模鍛曲柄壓力機(jī)上模鍛v曲柄壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖示。曲柄壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖示。用三角皮帶將電動(dòng)機(jī)用三角皮帶將電動(dòng)機(jī)2 2的運(yùn)動(dòng)傳到的運(yùn)動(dòng)傳到飛輪飛輪3 3，通過軸，通過軸4 4及傳動(dòng)齒輪及傳動(dòng)齒輪5 5帶動(dòng)帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的曲柄曲柄連桿機(jī)構(gòu)的曲柄6 6、連桿、連桿7 7及及滑塊滑塊8 8。曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)是。曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)是靠氣動(dòng)多片式摩擦離合器靠氣動(dòng)多片式摩擦離合器9 9，停止，停止是靠帶閘制動(dòng)器是靠帶閘制動(dòng)器1010。鍛模的上模固。鍛模的上模固定在滑塊上，而下模則固定在楔形定在滑塊上，而下

18、模則固定在楔形工作臺(tái)工作臺(tái)1111上。上。 曲柄壓力機(jī)噸位的大小是用滑塊曲柄壓力機(jī)噸位的大小是用滑塊到接近最下位置時(shí)所產(chǎn)生的最大壓到接近最下位置時(shí)所產(chǎn)生的最大壓力來表示，一般是力來表示，一般是200-12000t(2200-12000t(2120 MN)120 MN)。5 5 摩擦壓力機(jī)上模鍛摩擦壓力機(jī)上模鍛 摩擦壓力機(jī)行通過螺母摩擦壓力機(jī)行通過螺母2 2的螺桿的螺桿1 1，螺母固定在機(jī)架，螺母固定在機(jī)架8 8上，螺桿上端上，螺桿上端固定著飛輪固定著飛輪3 3，下端用軸承與壓力機(jī)滑塊，下端用軸承與壓力機(jī)滑塊7 7相連。主軸上裝有兩個(gè)圓輪相連。主軸上裝有兩個(gè)圓輪4 4，用操，用操縱桿可使主軸沿軸向作一些移動(dòng)，這樣就可使這一個(gè)或只一個(gè)圓輪與飛輪的縱桿可使主軸沿軸向作一些移動(dòng)，這樣就可使這一個(gè)或只一個(gè)圓輪與飛輪的邊緣靠緊產(chǎn)生摩擦力而帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)。分別