第四章 自由鍛造課件

1、第四章第四章 自由鍛造自由鍛造4-1 自由鍛造設(shè)備自由鍛造設(shè)備一、自由鍛錘一、自由鍛錘 產(chǎn)生沖擊力使金屬變形的，生產(chǎn)中使用的自由鍛錘是空氣錘產(chǎn)生沖擊力使金屬變形的，生產(chǎn)中使用的自由鍛錘是空氣錘和蒸汽和蒸汽- -空氣自由鍛錘?？諝庾杂慑戝N。 自由鍛錘的噸位是用落下部分（包括上砧、錘頭和工作缸活自由鍛錘的噸位是用落下部分（包括上砧、錘頭和工作缸活塞）質(zhì)量來表示，空氣錘的噸位用一般為塞）質(zhì)量來表示，空氣錘的噸位用一般為501000公斤。蒸汽公斤。蒸汽- -空氣自由鍛錘的噸位，一般為空氣自由鍛錘的噸位，一般為110噸。噸。二、水壓機(jī)二、水壓機(jī) 水壓機(jī)是以靜壓力使金屬變形的。水壓機(jī)的噸位用所能產(chǎn)生水壓機(jī)

2、是以靜壓力使金屬變形的。水壓機(jī)的噸位用所能產(chǎn)生的最大壓力來表示，一般為的最大壓力來表示，一般為5150MN。 水壓機(jī)靠靜壓力工作，無振動(dòng)，變形速度低（水壓機(jī)上砧速水壓機(jī)靠靜壓力工作，無振動(dòng)，變形速度低（水壓機(jī)上砧速度約為度約為0.10.3m/s；鍛錘錘頭速度可達(dá)；鍛錘錘頭速度可達(dá)78m/s)，有利于改，有利于改善材料的可鍛性，并容易達(dá)到較大的鍛透深度。常用于大型鍛件善材料的可鍛性，并容易達(dá)到較大的鍛透深度。常用于大型鍛件的生產(chǎn)，所鍛鋼錠質(zhì)量可達(dá)的生產(chǎn)，所鍛鋼錠質(zhì)量可達(dá)300噸以上。噸以上。 1工作缸工作缸 2工作柱工作柱塞塞3上橫梁上橫梁 4活動(dòng)橫活動(dòng)橫梁梁5立柱立柱 6下橫梁下橫梁7回程缸回

3、程缸 8回程柱回程柱塞塞9回程橫梁回程橫梁 10拉桿拉桿11上砧上砧 12下砧下砧4-2 自由鍛概述自由鍛概述一、自由鍛的特點(diǎn)一、自由鍛的特點(diǎn) 自由鍛時(shí)利用鍛壓設(shè)備的砧塊或錘頭及一些簡單自由鍛時(shí)利用鍛壓設(shè)備的砧塊或錘頭及一些簡單的工具，使被加熱的金屬產(chǎn)生塑性變形，從而得到所的工具，使被加熱的金屬產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需尺寸、形狀和性能的鍛件的一種鍛造加工方法。需尺寸、形狀和性能的鍛件的一種鍛造加工方法。 自由鍛造工藝特點(diǎn)：自由鍛造工藝特點(diǎn)： 所用工具簡單，通用性強(qiáng)，靈活性大，適合單件和小所用工具簡單，通用性強(qiáng)，靈活性大，適合單件和小批量鍛件的生產(chǎn)。批量鍛件的生產(chǎn)。 自由鍛件工具只與毛坯部分接

4、觸，所需設(shè)備功率比模自由鍛件工具只與毛坯部分接觸，所需設(shè)備功率比模鍛要小得多，所以自由鍛也適于鍛造大型鍛件。鍛要小得多，所以自由鍛也適于鍛造大型鍛件。 自由鍛是靠人工操作來控制鍛件形狀和尺寸的，鍛件自由鍛是靠人工操作來控制鍛件形狀和尺寸的，鍛件的精度與操作者的技術(shù)程度有很大關(guān)系，故鍛件的精的精度與操作者的技術(shù)程度有很大關(guān)系，故鍛件的精度低，材料消耗大。度低，材料消耗大。 勞動(dòng)強(qiáng)度較大，生產(chǎn)效率較低。勞動(dòng)強(qiáng)度較大，生產(chǎn)效率較低。二、自由鍛工序與鍛件的分類二、自由鍛工序與鍛件的分類1. 自由鍛工序分類自由鍛工序分類 根據(jù)變形性質(zhì)和變形程度的不同，自由鍛工序分根據(jù)變形性質(zhì)和變形程度的不同，自由鍛工序

5、分為：基本工序、輔助工序和修整工序。為：基本工序、輔助工序和修整工序。（1）基本工序：改變坯料的形狀和尺寸以達(dá)到鍛件基本）基本工序：改變坯料的形狀和尺寸以達(dá)到鍛件基本成形的工序，包括鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割、成形的工序，包括鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移等。最常用的是鐓粗、拔長、沖孔。扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移等。最常用的是鐓粗、拔長、沖孔。（2）輔助工序：為了方便基本工序的操作，而使坯料預(yù)）輔助工序：為了方便基本工序的操作，而使坯料預(yù)先產(chǎn)生某些局部變形的工序。如壓鉗口、倒棱和切肩。先產(chǎn)生某些局部變形的工序。如壓鉗口、倒棱和切肩。（3）修整工序：修整鍛件的最后尺寸和形狀，消除表面）修整工序：修整

6、鍛件的最后尺寸和形狀，消除表面的不平和歪扭，使鍛件達(dá)到圖紙要求的工序。如修整的不平和歪扭，使鍛件達(dá)到圖紙要求的工序。如修整鼓形、平整端面、校直彎曲。鼓形、平整端面、校直彎曲。2. 自由鍛件分類自由鍛件分類4-3 自由鍛基本工序自由鍛基本工序一、鐓粗一、鐓粗 使鍛件高度減小，橫截面增大的使鍛件高度減小，橫截面增大的鍛造工序，稱為鐓粗鍛造工序，稱為鐓粗。1. 鐓粗的作用鐓粗的作用（1）用于餅塊類鍛件的成形；）用于餅塊類鍛件的成形；（2）用于空心類鍛件的制坯。使沖孔前）用于空心類鍛件的制坯。使沖孔前的坯料兩端平整、截面增大；的坯料兩端平整、截面增大；（3）鍛造軸桿類鍛件時(shí)，鐓粗與拔長相）鍛造軸桿類鍛

7、件時(shí)，鐓粗與拔長相結(jié)合可以提高鍛造比；結(jié)合可以提高鍛造比；（4）對(duì)于鋼錠，采用鐓粗加拔長，以提）對(duì)于鋼錠，采用鐓粗加拔長，以提高鍛比，改善鍛件的力學(xué)性能；高鍛比，改善鍛件的力學(xué)性能；（5）去除加熱后坯料表面的氧化皮。）去除加熱后坯料表面的氧化皮。2. 鐓粗的主要方法鐓粗的主要方法 主要有：平砧鐓粗、局部鐓粗主要有：平砧鐓粗、局部鐓粗和墊環(huán)鐓粗。和墊環(huán)鐓粗。3. 鐓粗變形分析鐓粗變形分析（1）金屬流動(dòng)特點(diǎn)）金屬流動(dòng)特點(diǎn) 鐓粗時(shí)，隨著高度的減小，金屬鐓粗時(shí)，隨著高度的減小，金屬不斷向四周流動(dòng)。由于坯料和砧面之不斷向四周流動(dòng)。由于坯料和砧面之間的摩擦，鐓粗后坯料的側(cè)面將變成間的摩擦，鐓粗后坯料的側(cè)面

8、將變成鼓形，同時(shí)造成坯料內(nèi)部變形不均勻。鼓形，同時(shí)造成坯料內(nèi)部變形不均勻。 通過網(wǎng)格法的鐓粗實(shí)驗(yàn)，根據(jù)坯通過網(wǎng)格法的鐓粗實(shí)驗(yàn)，根據(jù)坯料內(nèi)部變形的不均勻程度，坯料可以料內(nèi)部變形的不均勻程度，坯料可以分為三個(gè)變形區(qū)。分為三個(gè)變形區(qū)。區(qū)域區(qū)域：（難變形區(qū)）（難變形區(qū)） 工具與坯料端面之間摩擦力最大，該工具與坯料端面之間摩擦力最大，該區(qū)變形十分困難，稱為區(qū)變形十分困難，稱為“難變形區(qū)難變形區(qū)”。 在接觸面上，由于中心處的金屬流動(dòng)在接觸面上，由于中心處的金屬流動(dòng)還受到外層的阻礙，愈靠近中心部分還受到外層的阻礙，愈靠近中心部分受到的摩擦阻力愈大，變形愈困難。受到的摩擦阻力愈大，變形愈困難。 在平板間熱鐓粗

9、坯料時(shí)，與工具結(jié)觸在平板間熱鐓粗坯料時(shí)，與工具結(jié)觸的上下端金屬由于溫度降低快，變形的上下端金屬由于溫度降低快，變形抗力大，變形愈困難?？沽Υ螅冃斡щy。區(qū)域區(qū)域：（大變形區(qū)）（大變形區(qū)） 受摩擦的影響小，溫度降低也慢，受摩擦的影響小，溫度降低也慢，“大變形區(qū)大變形區(qū)”。應(yīng)力狀態(tài)也有利于變。應(yīng)力狀態(tài)也有利于變形。形。區(qū)域區(qū)域：（小變形區(qū)）（小變形區(qū)） 受摩擦的影響小，溫度降低稍慢，介受摩擦的影響小，溫度降低稍慢，介于于、之間，稱為之間，稱為“小變形區(qū)小變形區(qū)”。 （2）從變形流動(dòng)特點(diǎn)分析產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因從變形流動(dòng)特點(diǎn)分析產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因 區(qū)金屬變形程度小、溫度低，故鐓粗錠料時(shí)此區(qū)鑄態(tài)組織不

10、區(qū)金屬變形程度小、溫度低，故鐓粗錠料時(shí)此區(qū)鑄態(tài)組織不易破碎和再結(jié)晶，結(jié)果仍保留粗大的鑄態(tài)組織。易破碎和再結(jié)晶，結(jié)果仍保留粗大的鑄態(tài)組織。區(qū)金屬變形區(qū)金屬變形程度大、溫度高，鑄態(tài)組織被破碎和再結(jié)晶充分，形成細(xì)小晶程度大、溫度高，鑄態(tài)組織被破碎和再結(jié)晶充分，形成細(xì)小晶粒的鍛態(tài)組織，錠料中部的原有間隙也被焊合了。（內(nèi)部組織粒的鍛態(tài)組織，錠料中部的原有間隙也被焊合了。（內(nèi)部組織不均勻）不均勻） 區(qū)變形大，區(qū)變形大，區(qū)變形小，區(qū)變形小，區(qū)金屬向外流動(dòng)時(shí)便對(duì)區(qū)金屬向外流動(dòng)時(shí)便對(duì)區(qū)金屬區(qū)金屬作用有徑向壓應(yīng)力，并使其在切向受拉應(yīng)力。愈靠近坯料表面作用有徑向壓應(yīng)力，并使其在切向受拉應(yīng)力。愈靠近坯料表面切向拉應(yīng)力

11、愈大。當(dāng)切向拉應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限或切向變切向拉應(yīng)力愈大。當(dāng)切向拉應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限或切向變形超過材料允許的變形程度時(shí)，便引起縱向裂紋。低塑性材料形超過材料允許的變形程度時(shí)，便引起縱向裂紋。低塑性材料由于抗剪切的能力弱，常在側(cè)表面產(chǎn)生由于抗剪切的能力弱，常在側(cè)表面產(chǎn)生45方向的裂紋。方向的裂紋。 不同高徑比尺寸的毛坯進(jìn)行鐓粗時(shí)，產(chǎn)生的鼓形特征和內(nèi)部變不同高徑比尺寸的毛坯進(jìn)行鐓粗時(shí)，產(chǎn)生的鼓形特征和內(nèi)部變形分布也不同，參見下圖。形分布也不同，參見下圖。 雙鼓形雙鼓形 失穩(wěn)彎曲失穩(wěn)彎曲1）高徑比）高徑比 1H0/D02 有鼓形，出現(xiàn)側(cè)面金屬向表面轉(zhuǎn)移現(xiàn)象；有鼓形，出現(xiàn)側(cè)面金屬向表面轉(zhuǎn)移現(xiàn)象；

12、2）高徑比）高徑比 0.5H0/D01 鼓形較前者小，表面積有少量增加；鼓形較前者小，表面積有少量增加；3）高徑比）高徑比 2H0/D02.5 鐓粗后坯料會(huì)產(chǎn)生雙鼓形，在雙鼓形的中間幾乎不受摩擦力影響，變形鐓粗后坯料會(huì)產(chǎn)生雙鼓形，在雙鼓形的中間幾乎不受摩擦力影響，變形均勻。均勻。4）高徑比）高徑比 H0/D03 由于壓桿失穩(wěn)，很容易出現(xiàn)縱向彎曲，繼續(xù)鐓粗則出現(xiàn)折疊。由于壓桿失穩(wěn)，很容易出現(xiàn)縱向彎曲，繼續(xù)鐓粗則出現(xiàn)折疊。 為了防止鐓粗缺陷的產(chǎn)生，鐓粗時(shí)除了要求坯料端面平整，軸線垂為了防止鐓粗缺陷的產(chǎn)生，鐓粗時(shí)除了要求坯料端面平整，軸線垂直外，更重要的是要求坯料高徑比符合要求：直外，更重要的是要求

13、坯料高徑比符合要求： 圓坯料高徑比極限值：圓坯料高徑比極限值： H0/D022.2 矩形坯料高徑比的極限值：矩形坯料高徑比的極限值： H0/A0 3.54（3）鐓粗表現(xiàn)程度的計(jì)算）鐓粗表現(xiàn)程度的計(jì)算 鐓粗的變形程度可用三種方法表示：鐓粗的變形程度可用三種方法表示：壓下量：壓下量：式中：式中： 、 分別為坯料和鍛件鐓粗前、后的高度。分別為坯料和鍛件鐓粗前、后的高度。 鐓粗比：鐓粗比： 相對(duì)變形程度：相對(duì)變形程度： 對(duì)數(shù)變形程度：對(duì)數(shù)變形程度：HHH00HHHHK0%10000HHHHHln04. 鐓粗不均勻變形的不利影響鐓粗不均勻變形的不利影響（1）形成鼓形，側(cè)面不平整，達(dá)不到規(guī)定的形狀和尺寸）

14、形成鼓形，側(cè)面不平整，達(dá)不到規(guī)定的形狀和尺寸要求，增加切削量；要求，增加切削量；（2）坯料內(nèi)部變形不均勻，引起鍛件內(nèi)部晶粒大小不均）坯料內(nèi)部變形不均勻，引起鍛件內(nèi)部晶粒大小不均勻，導(dǎo)致鍛件性能不均勻。對(duì)晶粒度要求高的合金鋼勻，導(dǎo)致鍛件性能不均勻。對(duì)晶粒度要求高的合金鋼鍛件影響較大；鍛件影響較大；（3）鼓形表面受切向拉應(yīng)力作用，超過強(qiáng)度極限時(shí)，引）鼓形表面受切向拉應(yīng)力作用，超過強(qiáng)度極限時(shí)，引起外表面縱向裂紋，這對(duì)低塑性材料尤為敏感。起外表面縱向裂紋，這對(duì)低塑性材料尤為敏感。5. 消除鐓粗不均勻變形的措施消除鐓粗不均勻變形的措施 使用潤滑劑和預(yù)熱工具：鐓粗低塑性材料時(shí)常用的潤使用潤滑劑和預(yù)熱工具：

15、鐓粗低塑性材料時(shí)常用的潤滑劑有：玻璃粉、玻璃棉、石墨粉等，為防止變形金滑劑有：玻璃粉、玻璃棉、石墨粉等，為防止變形金屬很快地冷卻，鐓粗用的工具均應(yīng)預(yù)熱至屬很快地冷卻，鐓粗用的工具均應(yīng)預(yù)熱至200300。 采用凹形毛坯：鍛造低塑性材料的大型鍛件時(shí)，鐓粗采用凹形毛坯：鍛造低塑性材料的大型鍛件時(shí)，鐓粗前將坯料壓成凹形（下圖）。前將坯料壓成凹形（下圖）。 可以明顯提高鐓粗時(shí)允許可以明顯提高鐓粗時(shí)允許 的變形程度。這是因?yàn)榘嫉淖冃纬潭?。這是因?yàn)榘?形坯料鐓粗時(shí)沿徑向有壓形坯料鐓粗時(shí)沿徑向有壓 應(yīng)力分量產(chǎn)生，對(duì)側(cè)表面應(yīng)力分量產(chǎn)生，對(duì)側(cè)表面 的縱向開裂起阻止作用。的縱向開裂起阻止作用。 采用軟金屬墊：熱鐓粗

16、大型和較大型的低塑性材料鍛件時(shí)，在采用軟金屬墊：熱鐓粗大型和較大型的低塑性材料鍛件時(shí)，在工具和坯料之間放置一塊溫度不低于坯料溫度的軟金屬墊板工具和坯料之間放置一塊溫度不低于坯料溫度的軟金屬墊板（一般用碳素鋼）。（一般用碳素鋼）。 變形金屬不直接受到工具的作用，由于軟墊的變形抗力較變形金屬不直接受到工具的作用，由于軟墊的變形抗力較低，故先變形并拉著坯料作徑向流動(dòng)，結(jié)果坯料的側(cè)面內(nèi)凹；低，故先變形并拉著坯料作徑向流動(dòng)，結(jié)果坯料的側(cè)面內(nèi)凹；當(dāng)繼續(xù)鐓粗時(shí)軟墊直徑增大，厚度變薄，溫度降低，變形抗力當(dāng)繼續(xù)鐓粗時(shí)軟墊直徑增大，厚度變薄，溫度降低，變形抗力增大，而此時(shí)坯料明顯地鐓粗，側(cè)面內(nèi)凹消失，呈現(xiàn)園柱形，

17、增大，而此時(shí)坯料明顯地鐓粗，側(cè)面內(nèi)凹消失，呈現(xiàn)園柱形，再繼續(xù)鐓粗時(shí)，最后獲得程度不太大的鼓形。再繼續(xù)鐓粗時(shí)，最后獲得程度不太大的鼓形。 由于鐓粗過程中坯料側(cè)面內(nèi)凹，沿側(cè)表面有壓應(yīng)力分量產(chǎn)由于鐓粗過程中坯料側(cè)面內(nèi)凹，沿側(cè)表面有壓應(yīng)力分量產(chǎn)生，因此，產(chǎn)生裂紋的傾向顯著降低。又由于坯料上下端面部生，因此，產(chǎn)生裂紋的傾向顯著降低。又由于坯料上下端面部分也有了較大的變形，故不再保留鑄態(tài)組織了。分也有了較大的變形，故不再保留鑄態(tài)組織了。 鉚鐓法：鉚鐓法： 對(duì)于中小坯料可先將坯料斜放，輕擊，旋轉(zhuǎn)打棱成下圖對(duì)于中小坯料可先將坯料斜放，輕擊，旋轉(zhuǎn)打棱成下圖的兩頭直徑大，中間直徑略小的凹形形狀，然后在鐓粗，得的兩

18、頭直徑大，中間直徑略小的凹形形狀，然后在鐓粗，得到側(cè)面相對(duì)平直的鍛件。到側(cè)面相對(duì)平直的鍛件。 疊鐓法疊鐓法 將兩件迭起來鐓粗，形將兩件迭起來鐓粗，形 成鼓形，然后各自換成下圖成鼓形，然后各自換成下圖 的形狀繼續(xù)鐓粗消除鼓形。的形狀繼續(xù)鐓粗消除鼓形。 迭鍛不僅能使變形均勻，而迭鍛不僅能使變形均勻，而 且能顯著地降低變形抗力。且能顯著地降低變形抗力。 反復(fù)鐓粗拔長反復(fù)鐓粗拔長 采用反復(fù)鐓粗拔長，使鐓粗時(shí)困難變形區(qū)的金屬在拔長時(shí)變形，采用反復(fù)鐓粗拔長，使鐓粗時(shí)困難變形區(qū)的金屬在拔長時(shí)變形，直至整個(gè)鍛件的均勻變形。適用于高速鋼等的鍛造。直至整個(gè)鍛件的均勻變形。適用于高速鋼等的鍛造。6. 墊環(huán)鐓粗墊環(huán)鐓

19、粗 毛坯在單個(gè)墊環(huán)上或在兩個(gè)墊環(huán)間進(jìn)行的鐓粗成為墊環(huán)鐓粗，毛坯在單個(gè)墊環(huán)上或在兩個(gè)墊環(huán)間進(jìn)行的鐓粗成為墊環(huán)鐓粗，采用的毛坯直徑大于環(huán)孔直徑采用的毛坯直徑大于環(huán)孔直徑鐓擠。鐓擠。 墊環(huán)鐓粗時(shí)，金屬可朝兩個(gè)方向流動(dòng)，即徑向流動(dòng)和軸向流動(dòng)。墊環(huán)鐓粗時(shí)，金屬可朝兩個(gè)方向流動(dòng)，即徑向流動(dòng)和軸向流動(dòng)。必然存在一個(gè)不產(chǎn)生流動(dòng)的分界面（分流面）。分流面的位置是經(jīng)必然存在一個(gè)不產(chǎn)生流動(dòng)的分界面（分流面）。分流面的位置是經(jīng)常變動(dòng)的，與下列因素有關(guān)：常變動(dòng)的，與下列因素有關(guān)：H/D、d/D、變形程度、變形程度 、環(huán)孔斜度、環(huán)孔斜度及摩擦條件等。及摩擦條件等。7. 局部鐓粗局部鐓粗 只在毛坯的局部長度（端部或中間）內(nèi)

20、進(jìn)行鐓粗稱為局部鐓粗。只在毛坯的局部長度（端部或中間）內(nèi)進(jìn)行鐓粗稱為局部鐓粗。金屬流動(dòng)特征與平砧鐓粗相似，但受不變形部分金屬流動(dòng)特征與平砧鐓粗相似，但受不變形部分“剛端剛端”的影響。的影響。 局部鐓粗成形時(shí)，毛坯尺寸最好按桿部直徑選取，為了避免產(chǎn)局部鐓粗成形時(shí)，毛坯尺寸最好按桿部直徑選取，為了避免產(chǎn) 生縱向彎曲，毛坯變形部分高徑比應(yīng)小于生縱向彎曲，毛坯變形部分高徑比應(yīng)小于2.53。二、拔長二、拔長 使坯料橫截面減小，而長度增加的鍛造工序稱為使坯料橫截面減小，而長度增加的鍛造工序稱為拔長。拔長。1. 拔長的作用拔長的作用 除了用于軸桿類鍛件的成形外，常用來改善鍛件除了用于軸桿類鍛件的成形外，常用

21、來改善鍛件內(nèi)部質(zhì)量，如與鐓粗相結(jié)合的鍛造工藝。內(nèi)部質(zhì)量，如與鐓粗相結(jié)合的鍛造工藝。2. 拔長變形分析拔長變形分析 坯料拔長時(shí)，是送進(jìn)一部分，壓下一部分，只有坯料拔長時(shí)，是送進(jìn)一部分，壓下一部分，只有部分金屬參與變形。故拔長是鍛造生產(chǎn)中耗費(fèi)時(shí)間最部分金屬參與變形。故拔長是鍛造生產(chǎn)中耗費(fèi)時(shí)間最多的一種鍛造工序。若在水壓機(jī)上拔長，其時(shí)間要占多的一種鍛造工序。若在水壓機(jī)上拔長，其時(shí)間要占整個(gè)鍛造時(shí)間的整個(gè)鍛造時(shí)間的7080%. 當(dāng)毛坯沿軸向逐次送進(jìn)拔長時(shí)，變形相當(dāng)于一系當(dāng)毛坯沿軸向逐次送進(jìn)拔長時(shí)，變形相當(dāng)于一系列鐓粗工序的組合，但還受兩端不變形金屬的影響。列鐓粗工序的組合，但還受兩端不變形金屬的影響。

22、（1）拔長變形程度）拔長變形程度 設(shè)拔長前變形區(qū)的尺寸：設(shè)拔長前變形區(qū)的尺寸：l0送進(jìn)量，坯料與砧子寬度接觸部分長度；送進(jìn)量，坯料與砧子寬度接觸部分長度；b0坯料寬度，坯料與砧子長度方向的接觸部分長度；坯料寬度，坯料與砧子長度方向的接觸部分長度；H0坯料高度。坯料高度。 拔長后變形區(qū)的長度為拔長后變形區(qū)的長度為l、寬度、寬度b、高度、高度h則，壓下量：則，壓下量： 展寬量：展寬量： 拔出量：拔出量： 軸向變形程度：軸向變形程度： 橫向變形程度：橫向變形程度：hhh00bbb0Lll0lll0bbb 拔長變形程度拔長變形程度鍛造比：坯料拔長前后的截面鍛造比：坯料拔長前后的截面積之比。積之比。式中

23、：式中： 拔長前坯料的截面積，拔長前坯料的截面積， 拔長后坯料的截面積，拔長后坯料的截面積，（2）拔長的特點(diǎn)）拔長的特點(diǎn)當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ：拔長量大于展寬量；：拔長量大于展寬量；當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ：拔長量小于展寬量；：拔長量小于展寬量；當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ：拔長量與展寬量相似（考：拔長量與展寬量相似（考 慮到未變形剛端的影響）慮到未變形剛端的影響） FFK00FF000bhF hbF 0l0blb0l0b0l0blblb 由上述分析可見，采用小送進(jìn)量拔長時(shí)，拔長量大，而展寬由上述分析可見，采用小送進(jìn)量拔長時(shí)，拔長量大，而展寬量小，有利于提高拔長效率。但是拔長量不能太小，否則會(huì)增量小，有利于提高拔長效率

24、。但是拔長量不能太小，否則會(huì)增加壓下次數(shù)，同樣會(huì)降低拔長效率。加壓下次數(shù)，同樣會(huì)降低拔長效率。 拔長變形有以下特點(diǎn)：拔長變形有以下特點(diǎn)： 變形相當(dāng)于一系列鐓粗工序組合，即坯料側(cè)面產(chǎn)生鼓形，內(nèi)部變形相當(dāng)于一系列鐓粗工序組合，即坯料側(cè)面產(chǎn)生鼓形，內(nèi)部變形也不均勻；變形也不均勻； 平砧鐓粗時(shí)金屬流動(dòng)是自由的。拔長時(shí)，即是平砧鐓粗時(shí)金屬流動(dòng)是自由的。拔長時(shí)，即是 ，因受剛端因受剛端的影響，展寬量受到阻礙，軸向伸長大些；的影響，展寬量受到阻礙，軸向伸長大些； 由于拔長變形是連續(xù)、轉(zhuǎn)動(dòng)變形，使坯料的各個(gè)部分都充分變由于拔長變形是連續(xù)、轉(zhuǎn)動(dòng)變形，使坯料的各個(gè)部分都充分變形，即上下砧面接觸處金屬的困難變形區(qū)，

25、在翻轉(zhuǎn)變形后也產(chǎn)形，即上下砧面接觸處金屬的困難變形區(qū)，在翻轉(zhuǎn)變形后也產(chǎn)生了變形，鍛后鍛件的內(nèi)部組織較均勻。這也是拔長有利于提生了變形，鍛后鍛件的內(nèi)部組織較均勻。這也是拔長有利于提高鍛件質(zhì)量的原因。高鍛件質(zhì)量的原因。100bl3. 影響拔長質(zhì)量的工藝因素影響拔長質(zhì)量的工藝因素（1）送進(jìn)量的影響）送進(jìn)量的影響1）送進(jìn)量?。海┧瓦M(jìn)量小：l0/h00.5時(shí)，會(huì)產(chǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類似鐓粗鼓形現(xiàn)象，變形集中在生類似鐓粗鼓形現(xiàn)象，變形集中在上下表面，鍛件中心不能鍛透，出上下表面，鍛件中心不能鍛透，出現(xiàn)心部軸向裂紋（圖現(xiàn)心部軸向裂紋（圖b）。）。2）送進(jìn)量較大：）送進(jìn)量較大： l0/h01時(shí)，拔長時(shí)，拔長變形類似于

26、鐓粗單鼓形，心部變形變形類似于鐓粗單鼓形，心部變形量大，能鍛透。但是鼓形側(cè)面和角量大，能鍛透。但是鼓形側(cè)面和角部受拉應(yīng)力作用，變形程度過大，部受拉應(yīng)力作用，變形程度過大，易引起橫向裂紋和角裂。（圖易引起橫向裂紋和角裂。（圖a、b）。）。3）送進(jìn)量小于單面壓下量）送進(jìn)量小于單面壓下量l0h/2h/2時(shí)，會(huì)在鍛件表面形成折疊（見下時(shí)，會(huì)在鍛件表面形成折疊（見下圖）。圖）。（2）壓下量的影響）壓下量的影響 拔長時(shí)增大壓下量，不但可以提高生產(chǎn)率，還可強(qiáng)化心部變拔長時(shí)增大壓下量，不但可以提高生產(chǎn)率，還可強(qiáng)化心部變形，有利于鍛合內(nèi)部缺陷。因此，只要鋼的塑性允許，應(yīng)盡量采形，有利于鍛合內(nèi)部缺陷。因此，只要鋼

27、的塑性允許，應(yīng)盡量采用大壓下量拔長。但壓下量也不是無止境的大，與變形工藝有關(guān)；用大壓下量拔長。但壓下量也不是無止境的大，與變形工藝有關(guān)；為了避免鍛件產(chǎn)生折疊，為了避免鍛件產(chǎn)生折疊，單邊壓下單邊壓下h/2應(yīng)小于送進(jìn)量應(yīng)小于送進(jìn)量l0；還要；還要考慮毛坯翻轉(zhuǎn)考慮毛坯翻轉(zhuǎn)90后拔長不產(chǎn)生彎曲，后拔長不產(chǎn)生彎曲，毛坯每次壓下后的寬高比毛坯每次壓下后的寬高比應(yīng)小于應(yīng)小于2.53.0。（3）砧子形狀的影響）砧子形狀的影響 上下上下V形砧拔長時(shí)，毛坯的變形程度最大，又處于強(qiáng)烈的三形砧拔長時(shí)，毛坯的變形程度最大，又處于強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，能夠很好鍛合心部缺陷，且拔長效率也高，毛坯向壓應(yīng)力狀態(tài)，能夠很好鍛合心

28、部缺陷，且拔長效率也高，毛坯軸線不會(huì)偏移。軸線不會(huì)偏移。 上平下上平下V形砧拔長時(shí)形砧拔長時(shí)，最大的變形區(qū)不在毛坯中心，而在距，最大的變形區(qū)不在毛坯中心，而在距中心中心1/23/4半徑處，鍛透性比較差，還由于毛坯上下變形深半徑處，鍛透性比較差，還由于毛坯上下變形深入程度不等，入程度不等，不斷翻轉(zhuǎn)后會(huì)使軸線變成螺旋線，其結(jié)果將造成中不斷翻轉(zhuǎn)后會(huì)使軸線變成螺旋線，其結(jié)果將造成中心缺陷區(qū)的擴(kuò)大。心缺陷區(qū)的擴(kuò)大。 上下平砧拔長矩形截面毛坯時(shí)，只要相對(duì)送進(jìn)量選得合適，上下平砧拔長矩形截面毛坯時(shí)，只要相對(duì)送進(jìn)量選得合適，能使毛坯的中心鍛透。如采用大壓下量，把毛坯壓成扁方（能使毛坯的中心鍛透。如采用大壓下量

29、，把毛坯壓成扁方（走扁走扁方方），則鍛透的效果更好，但用上下平砧拔長大型圓形截面毛坯），則鍛透的效果更好，但用上下平砧拔長大型圓形截面毛坯時(shí)，由于工件與砧子接觸面很窄，金屬橫向流動(dòng)大，軸向流動(dòng)小，時(shí)，由于工件與砧子接觸面很窄，金屬橫向流動(dòng)大，軸向流動(dòng)小，與拔長的目的相反，拔長效率低。同時(shí)，由于變形集中于上下表與拔長的目的相反，拔長效率低。同時(shí)，由于變形集中于上下表層，在心部產(chǎn)生拉應(yīng)力，容易引起中心裂紋（見前頁圖層，在心部產(chǎn)生拉應(yīng)力，容易引起中心裂紋（見前頁圖c）。）。 平砧拔長平砧拔長 上平下上平下V型砧拔長型砧拔長 采用型砧拔長，使金屬的橫向流動(dòng)受到限制，變形采用型砧拔長，使金屬的橫向流動(dòng)受

30、到限制，變形區(qū)處于壓應(yīng)力狀態(tài)。通常中、低碳鋼等塑性較好的坯料區(qū)處于壓應(yīng)力狀態(tài)。通常中、低碳鋼等塑性較好的坯料采用平砧拔長，高合金鋼采用采用平砧拔長，高合金鋼采用V型砧拔長，型砧拔長，V型砧使壓應(yīng)型砧使壓應(yīng)力數(shù)目增多，提高金屬的可鍛性，可以有效防止坯料心力數(shù)目增多，提高金屬的可鍛性，可以有效防止坯料心部出現(xiàn)裂紋。適合于拔長塑性較差的高合金鋼和大型鍛部出現(xiàn)裂紋。適合于拔長塑性較差的高合金鋼和大型鍛件。件。 大型圓截面坯料在平砧上拔長的變形工藝：大型圓截面坯料在平砧上拔長的變形工藝： 大型圓截面坯料在平砧上拔長時(shí)，先將圓形截面大型圓截面坯料在平砧上拔長時(shí)，先將圓形截面鍛成面積相似的矩形坯料，再在矩形

31、坯料的基礎(chǔ)上進(jìn)鍛成面積相似的矩形坯料，再在矩形坯料的基礎(chǔ)上進(jìn)行拔長。待鍛制截面積于要求的圓形截面積基本相同行拔長。待鍛制截面積于要求的圓形截面積基本相同時(shí)，再鍛成多角形，并滾圓。這種方法不但可以提高時(shí)，再鍛成多角形，并滾圓。這種方法不但可以提高拔長效率，還能減小中心開裂危險(xiǎn)。拔長效率，還能減小中心開裂危險(xiǎn)。4. 拔長操作方法拔長操作方法（1）螺旋翻轉(zhuǎn)）螺旋翻轉(zhuǎn)90 采用這種方法可以防止產(chǎn)生偏心。適宜于鍛造小采用這種方法可以防止產(chǎn)生偏心。適宜于鍛造小型臺(tái)階軸類鍛件及方截面鍛件的最后精整。型臺(tái)階軸類鍛件及方截面鍛件的最后精整。（2）反復(fù)翻轉(zhuǎn)）反復(fù)翻轉(zhuǎn)90 操作靈活，適宜于小型鍛件的拔長。操作靈活，

32、適宜于小型鍛件的拔長。（3）沿整個(gè)坯料長度方向走一遍，再翻轉(zhuǎn)）沿整個(gè)坯料長度方向走一遍，再翻轉(zhuǎn)90拔長一拔長一遍。遍。 大型鍛件操作時(shí)，不可能每錘擊一次翻轉(zhuǎn)一次，大型鍛件操作時(shí)，不可能每錘擊一次翻轉(zhuǎn)一次，故采用沿整個(gè)長度方向鍛打一遍后，翻轉(zhuǎn)故采用沿整個(gè)長度方向鍛打一遍后，翻轉(zhuǎn)180后校后校直因拔長造成的軸線彎曲，然后再翻轉(zhuǎn)直因拔長造成的軸線彎曲，然后再翻轉(zhuǎn)90逐次鍛打。逐次鍛打。三、芯軸拔長三、芯軸拔長 減小空心毛坯外徑（壁厚）而增加其長度的鍛造工序，減小空心毛坯外徑（壁厚）而增加其長度的鍛造工序，稱為芯軸拔長。稱為芯軸拔長。 用于鍛制長筒類鍛件。用于鍛制長筒類鍛件。1. 芯軸拔長的實(shí)質(zhì)芯軸拔

33、長的實(shí)質(zhì) 其變形與拔長一樣，區(qū)別僅僅是用空心毛坯拔長。芯軸其變形與拔長一樣，區(qū)別僅僅是用空心毛坯拔長。芯軸拔長的操作過程是對(duì)套在芯軸上的空心坯料連續(xù)地邊旋轉(zhuǎn)邊拔長的操作過程是對(duì)套在芯軸上的空心坯料連續(xù)地邊旋轉(zhuǎn)邊施壓，而使坯料筒壁減薄，長度增加。施壓，而使坯料筒壁減薄，長度增加。 與拔長工序一樣，芯軸拔長同樣存在拔長效率和類似拔與拔長工序一樣，芯軸拔長同樣存在拔長效率和類似拔長的質(zhì)量問題。長的質(zhì)量問題。2. 提高芯軸拔長效率的具體措施：提高芯軸拔長效率的具體措施： 減小毛坯溫度下降，可提高毛坯的加熱溫度，拔長前將減小毛坯溫度下降，可提高毛坯的加熱溫度，拔長前將芯軸預(yù)熱到芯軸預(yù)熱到150250。

34、芯軸做成斜度，芯軸表面光滑，涂潤滑劑芯軸做成斜度，芯軸表面光滑，涂潤滑劑（石墨加油），以減小軸向摩擦阻力。（石墨加油），以減小軸向摩擦阻力。 用型砧拔長，限制金屬橫向流動(dòng)，提高軸向流動(dòng)能力。用型砧拔長，限制金屬橫向流動(dòng)，提高軸向流動(dòng)能力。 采用較高的毛坯，采用較高的毛坯，H H0 0= =（0.60.61 1）D D0 0 100115013.產(chǎn)生主要質(zhì)量問題的原因產(chǎn)生主要質(zhì)量問題的原因 （1）內(nèi)壁裂紋）內(nèi)壁裂紋 經(jīng)一次施壓后內(nèi)孔擴(kuò)大，轉(zhuǎn)一定角度再經(jīng)一次施壓后內(nèi)孔擴(kuò)大，轉(zhuǎn)一定角度再一次施壓時(shí)，由于孔壁與芯軸間有一定一次施壓時(shí)，由于孔壁與芯軸間有一定間隙，在孔壁與芯軸上、下端壓靠之前，間隙，在孔

35、壁與芯軸上、下端壓靠之前，內(nèi)壁金屬由于彎曲作用受切向拉應(yīng)力。內(nèi)壁金屬由于彎曲作用受切向拉應(yīng)力。（見圖）（見圖） 內(nèi)孔壁長時(shí)間與芯軸接觸，溫度較低，內(nèi)孔壁長時(shí)間與芯軸接觸，溫度較低，塑性較差，當(dāng)應(yīng)力值或延伸率超過材料塑性較差，當(dāng)應(yīng)力值或延伸率超過材料當(dāng)時(shí)允許的指標(biāo)時(shí)便產(chǎn)生裂紋。當(dāng)時(shí)允許的指標(biāo)時(shí)便產(chǎn)生裂紋。 金屬切向流動(dòng)得愈多，即內(nèi)孔增加愈大金屬切向流動(dòng)得愈多，即內(nèi)孔增加愈大時(shí)，愈易產(chǎn)生孔壁裂紋，因此，在平砧時(shí)，愈易產(chǎn)生孔壁裂紋，因此，在平砧上拔長時(shí)，上拔長時(shí)，t/d愈小（即壁越?。r(shí)愈愈小（即壁越?。r(shí)愈易產(chǎn)生裂紋。采用易產(chǎn)生裂紋。采用V型砧，可以減小孔型砧，可以減小孔壁裂紋產(chǎn)生的傾向壁裂紋產(chǎn)生

36、的傾向（2）端部孔壁更易產(chǎn)生裂紋端部孔壁更易產(chǎn)生裂紋 由于芯軸對(duì)變形區(qū)金屬摩擦阻力的作由于芯軸對(duì)變形區(qū)金屬摩擦阻力的作用，空心件端部呈圖形狀，下一次施用，空心件端部呈圖形狀，下一次施壓時(shí)端部孔壁與芯軸間的間隙比其他壓時(shí)端部孔壁與芯軸間的間隙比其他部分大。部分大。 由于端部的外側(cè)沒有外端（剛端），由于端部的外側(cè)沒有外端（剛端），故此處被施壓時(shí)，切向拉應(yīng)力很大。故此處被施壓時(shí)，切向拉應(yīng)力很大。 端部金屬與冷空氣長時(shí)間接觸，降溫端部金屬與冷空氣長時(shí)間接觸，降溫較大，塑性較低。較大，塑性較低。4. 改善質(zhì)量問題的措施改善質(zhì)量問題的措施 毛坯加熱要均勻，拔長時(shí)每次轉(zhuǎn)動(dòng)角度和壓下量毛坯加熱要均勻，拔長時(shí)每

37、次轉(zhuǎn)動(dòng)角度和壓下量也要均勻；也要均勻； 在高溫下先鍛毛坯的兩端，然后再拔長中間部分。在高溫下先鍛毛坯的兩端，然后再拔長中間部分。 厚壁鍛件（厚壁鍛件（0.5)，一般采用上平下型砧；，一般采用上平下型砧； 薄壁空心鍛件（薄壁空心鍛件（0.5)，上、下均為型砧；，上、下均為型砧； 在錘上拔長厚壁鍛件時(shí)，為了節(jié)約型砧的制造在錘上拔長厚壁鍛件時(shí)，為了節(jié)約型砧的制造費(fèi)用等，上、下都用平砧，但必須先鍛成六方形費(fèi)用等，上、下都用平砧，但必須先鍛成六方形再進(jìn)行拔長，達(dá)到一定尺寸時(shí)再鍛成圓形。再進(jìn)行拔長，達(dá)到一定尺寸時(shí)再鍛成圓形。dtdt四、沖孔四、沖孔 采用沖子將毛坯沖出透孔采用沖子將毛坯沖出透孔或不透孔的工

38、序稱為沖孔?；虿煌缚椎墓ば蚍Q為沖孔。 常用的沖孔方法有：實(shí)心常用的沖孔方法有：實(shí)心沖子沖孔、空心沖子沖孔和沖子沖孔、空心沖子沖孔和在墊環(huán)上沖孔。在墊環(huán)上沖孔。1. 實(shí)心沖子沖孔實(shí)心沖子沖孔 適應(yīng)于直徑小于適應(yīng)于直徑小于400500mm的鍛件。的鍛件。（1）金屬變形流動(dòng)特點(diǎn)）金屬變形流動(dòng)特點(diǎn) 沖孔時(shí)，毛坯分成兩部分：沖孔時(shí)，毛坯分成兩部分：沖頭下面的圓柱體沖頭下面的圓柱體A和沖頭以和沖頭以外的圓環(huán)區(qū)外的圓環(huán)區(qū)B。應(yīng)力應(yīng)變見下。應(yīng)力應(yīng)變見下頁簡圖頁簡圖 A區(qū)金屬的變形相當(dāng)于圓環(huán)包圍區(qū)金屬的變形相當(dāng)于圓環(huán)包圍下的鐓粗，沖孔時(shí)的單位壓力比自由下的鐓粗，沖孔時(shí)的單位壓力比自由鐓粗時(shí)要大，環(huán)壁愈厚時(shí)單位沖

39、孔力鐓粗時(shí)要大，環(huán)壁愈厚時(shí)單位沖孔力也愈大。也愈大。 B區(qū)金屬的變形主要是由于區(qū)金屬的變形主要是由于A區(qū)的區(qū)的變形引起的?？偟淖冃乌厔?shì)是：徑向變形引起的?？偟淖冃乌厔?shì)是：徑向壓縮變形，切向伸長變形，軸向應(yīng)變壓縮變形，切向伸長變形，軸向應(yīng)變則可能是伸長，也可能是縮短，主要?jiǎng)t可能是伸長，也可能是縮短，主要取決于徑向壓應(yīng)力的大小，即取決于取決于徑向壓應(yīng)力的大小，即取決于環(huán)壁的厚度環(huán)壁的厚度1）當(dāng)當(dāng)D/d23時(shí)，外徑明顯增大，出時(shí)，外徑明顯增大，出現(xiàn)現(xiàn)“拉縮拉縮”現(xiàn)象，沖孔后坯料高度減現(xiàn)象，沖孔后坯料高度減小，即上口小，下底大。小，即上口小，下底大。2）當(dāng)）當(dāng)D/d35時(shí)，壁厚較大，幾乎沒時(shí)，壁厚較大

40、，幾乎沒有拉縮現(xiàn)象，而外徑有所增大。有拉縮現(xiàn)象，而外徑有所增大。 應(yīng)力應(yīng)力 應(yīng)變應(yīng)變3） D/d5時(shí)，環(huán)壁很厚。此時(shí)擴(kuò)徑困難，多余金屬被擠向端面時(shí)，環(huán)壁很厚。此時(shí)擴(kuò)徑困難，多余金屬被擠向端面形成凸臺(tái)，即沖孔后坯料內(nèi)孔處的高度要明顯高于外徑處的高形成凸臺(tái)，即沖孔后坯料內(nèi)孔處的高度要明顯高于外徑處的高度。度。（2）坯料高度計(jì)算）坯料高度計(jì)算 綜上所述，生產(chǎn)中綜上所述，生產(chǎn)中確定沖孔前坯料高度時(shí)可按下式計(jì)算確定沖孔前坯料高度時(shí)可按下式計(jì)算： D/d2.53時(shí)，時(shí)，H0D; D/d5時(shí)，時(shí)，H0=(1.11.2)H; D/d5時(shí)，時(shí)，H0=H;式中：式中：V坯料體積（坯料體積（mm3）；）； f沖孔沖

41、子橫截面積（沖孔沖子橫截面積（mm2）；）； F0坯料橫截面積（坯料橫截面積（mm2）；）； H沖孔后高度（沖孔后高度（mm）；）； h料芯厚度（料芯厚度（mm）；）； D沖孔后直徑（沖孔后直徑（mm）。）。05 . 0)(5 . 113. 1FhHfVHD（3）實(shí)心沖孔的主要質(zhì)量問題實(shí)心沖孔的主要質(zhì)量問題 走樣：開式?jīng)_孔時(shí)坯料高度減小，外徑上小下大，下端面凸出，走樣：開式?jīng)_孔時(shí)坯料高度減小，外徑上小下大，下端面凸出，上端面凹進(jìn)，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為上端面凹進(jìn)，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為“走樣走樣”。其程度大小與。其程度大小與D/d有關(guān)，有關(guān)，D/d愈小，愈小，“走樣走樣”愈嚴(yán)重，一般取愈嚴(yán)重，一般取D/d3。

42、 裂紋：低塑性材料沖孔時(shí)常易在側(cè)表面和內(nèi)孔圓角處產(chǎn)生縱向裂裂紋：低塑性材料沖孔時(shí)常易在側(cè)表面和內(nèi)孔圓角處產(chǎn)生縱向裂紋。外側(cè)表面裂紋是由于紋。外側(cè)表面裂紋是由于A區(qū)金屬向外流動(dòng)時(shí)區(qū)金屬向外流動(dòng)時(shí)B區(qū)的外徑被迫地?cái)U(kuò)區(qū)的外徑被迫地?cái)U(kuò)大，使外層金屬受到切向拉應(yīng)力，當(dāng)超過金屬當(dāng)時(shí)的強(qiáng)度極限時(shí)，大，使外層金屬受到切向拉應(yīng)力，當(dāng)超過金屬當(dāng)時(shí)的強(qiáng)度極限時(shí)，便產(chǎn)生裂紋破壞。沖孔時(shí)內(nèi)孔圓角處的裂紋是由于此處溫度降低便產(chǎn)生裂紋破壞。沖孔時(shí)內(nèi)孔圓角處的裂紋是由于此處溫度降低較多，塑性較低，加之沖子一般都有錐度，當(dāng)沖子往下運(yùn)動(dòng)時(shí)，較多，塑性較低，加之沖子一般都有錐度，當(dāng)沖子往下運(yùn)動(dòng)時(shí)，此處便被漲裂。此處便被漲裂。 孔沖

43、偏：沖子放偏、環(huán)形部分金屬性質(zhì)不同、沖頭各處的圓角、孔沖偏：沖子放偏、環(huán)形部分金屬性質(zhì)不同、沖頭各處的圓角、斜度不一致等，均可使孔沖偏。斜度不一致等，均可使孔沖偏。2. 空心沖子沖孔空心沖子沖孔 大型鍛件在水壓機(jī)上沖孔時(shí)，當(dāng)孔徑大于大型鍛件在水壓機(jī)上沖孔時(shí)，當(dāng)孔徑大于450mm時(shí)，一般時(shí)，一般采用空心沖子沖孔。采用空心沖子沖孔。空心沖子沖孔的目的：空心沖子沖孔的目的：（1）減小環(huán)形處的切向拉應(yīng)力，避免產(chǎn)生側(cè)表面裂紋；）減小環(huán)形處的切向拉應(yīng)力，避免產(chǎn)生側(cè)表面裂紋；（2）能把鋼錠中心質(zhì)量差的部分切掉。（鋼錠心部存在粗大等軸晶）能把鋼錠中心質(zhì)量差的部分切掉。（鋼錠心部存在粗大等軸晶及夾雜物）及夾雜物

44、）3. 在墊環(huán)上沖孔在墊環(huán)上沖孔 當(dāng)鍛件的高徑比為當(dāng)鍛件的高徑比為H/D0.125的薄料沖孔時(shí)，一般采用在的薄料沖孔時(shí)，一般采用在墊環(huán)上沖孔。墊環(huán)上沖孔。 在墊環(huán)上沖孔的特點(diǎn)：沖孔時(shí)坯料的形狀變化小，但是料芯在墊環(huán)上沖孔的特點(diǎn)：沖孔時(shí)坯料的形狀變化小，但是料芯損耗較大。損耗較大。 在墊環(huán)上沖孔料芯的厚度：在墊環(huán)上沖孔料芯的厚度：h=（0.70.75）H 實(shí)心沖子沖孔料芯的厚度：實(shí)心沖子沖孔料芯的厚度：h=(0.20.25)H五、擴(kuò)孔五、擴(kuò)孔 擴(kuò)孔可分芯軸擴(kuò)孔（馬架擴(kuò)孔）、沖子擴(kuò)孔和輾壓擴(kuò)孔等。擴(kuò)孔可分芯軸擴(kuò)孔（馬架擴(kuò)孔）、沖子擴(kuò)孔和輾壓擴(kuò)孔等。1. 芯軸擴(kuò)孔芯軸擴(kuò)孔 芯軸擴(kuò)孔也稱馬架擴(kuò)孔，是將

45、芯軸穿過空心坯料內(nèi)孔架在芯軸擴(kuò)孔也稱馬架擴(kuò)孔，是將芯軸穿過空心坯料內(nèi)孔架在在支架上，然后使坯料每轉(zhuǎn)過一個(gè)角度壓下一次，逐漸使坯料在支架上，然后使坯料每轉(zhuǎn)過一個(gè)角度壓下一次，逐漸使坯料的壁厚壓薄，內(nèi)、外徑擴(kuò)大。的壁厚壓薄，內(nèi)、外徑擴(kuò)大。（1）變形特點(diǎn)）變形特點(diǎn)1）變形實(shí)質(zhì)相當(dāng)于毛坯沿圓周方向拔長。毛坯與工具（芯軸）接觸）變形實(shí)質(zhì)相當(dāng)于毛坯沿圓周方向拔長。毛坯與工具（芯軸）接觸弧長是變形區(qū)的寬度，毛坯的高度是變形區(qū)的高度，按最小阻弧長是變形區(qū)的寬度，毛坯的高度是變形區(qū)的高度，按最小阻力定律，金屬主要沿毛坯切向流動(dòng)，力定律，金屬主要沿毛坯切向流動(dòng)， 高度方向流動(dòng)很少，因此，芯軸擴(kuò)高度方向流動(dòng)很少，因

46、此，芯軸擴(kuò) 孔時(shí)隨著壁厚減薄，內(nèi)外徑同時(shí)擴(kuò)孔時(shí)隨著壁厚減薄，內(nèi)外徑同時(shí)擴(kuò) 大，高度稍有增加。芯軸擴(kuò)孔時(shí)變形區(qū)金屬主要沿切向流動(dòng)，大，高度稍有增加。芯軸擴(kuò)孔時(shí)變形區(qū)金屬主要沿切向流動(dòng)，并增大內(nèi)外徑，其原因是：并增大內(nèi)外徑，其原因是： 變形區(qū)沿切向的長度遠(yuǎn)小于寬度（鍛件的高度）；變形區(qū)沿切向的長度遠(yuǎn)小于寬度（鍛件的高度）； 芯軸擴(kuò)孔的鍛件一般壁較薄，故外端對(duì)變形區(qū)金屬切向流動(dòng)芯軸擴(kuò)孔的鍛件一般壁較薄，故外端對(duì)變形區(qū)金屬切向流動(dòng) 的阻力遠(yuǎn)比高度方向的?。坏淖枇h(yuǎn)比高度方向的?。?芯軸與鍛件的接觸面呈弧形，有利于金屬沿切向流動(dòng)。芯軸與鍛件的接觸面呈弧形，有利于金屬沿切向流動(dòng)。 2）變形區(qū)金屬受三向壓應(yīng)

47、力，故不易產(chǎn)生裂紋破壞。因此，芯）變形區(qū)金屬受三向壓應(yīng)力，故不易產(chǎn)生裂紋破壞。因此，芯 軸軸 擴(kuò)孔可以鍛制薄壁的鍛件。擴(kuò)孔可以鍛制薄壁的鍛件。3）擴(kuò)孔用的芯軸，相當(dāng)于一根受均布載荷的梁，隨著鍛件壁厚的減）擴(kuò)孔用的芯軸，相當(dāng)于一根受均布載荷的梁，隨著鍛件壁厚的減薄，芯軸上所受的均布載荷變大（鍛件高度增加）。為了保證薄，芯軸上所受的均布載荷變大（鍛件高度增加）。為了保證芯軸的強(qiáng)度和剛度，以及不會(huì)使鍛件內(nèi)壁形成梅花壓痕，芯軸芯軸的強(qiáng)度和剛度，以及不會(huì)使鍛件內(nèi)壁形成梅花壓痕，芯軸直徑應(yīng)隨孔徑擴(kuò)大而增大。直徑應(yīng)隨孔徑擴(kuò)大而增大。4）在芯軸上擴(kuò)孔時(shí)，為保證壁厚均勻，每次轉(zhuǎn)動(dòng)量和壓下量應(yīng)盡可）在芯軸上擴(kuò)孔時(shí)

48、，為保證壁厚均勻，每次轉(zhuǎn)動(dòng)量和壓下量應(yīng)盡可能一致；為提高擴(kuò)孔的效率，采用窄上砧（能一致；為提高擴(kuò)孔的效率，采用窄上砧（b=100b=100150150）2. 沖子擴(kuò)孔沖子擴(kuò)孔 用比坯料內(nèi)徑大的，且?guī)уF度的沖子，穿過坯料內(nèi)孔，而使用比坯料內(nèi)徑大的，且?guī)уF度的沖子，穿過坯料內(nèi)孔，而使其內(nèi)、外徑脹大的鍛造工序稱為沖子擴(kuò)孔。其內(nèi)、外徑脹大的鍛造工序稱為沖子擴(kuò)孔。 沖子擴(kuò)孔適宜于沖子擴(kuò)孔適宜于D/d1.7和和H0.125D的帶孔餅塊類鍛件擴(kuò)的帶孔餅塊類鍛件擴(kuò)孔?？住＃?）變形特點(diǎn)）變形特點(diǎn) 用直徑較大并帶有錐度的沖子進(jìn)行脹孔。擴(kuò)孔時(shí)坯料徑向受用直徑較大并帶有錐度的沖子進(jìn)行脹孔。擴(kuò)孔時(shí)坯料徑向受壓應(yīng)力，切

49、向受拉應(yīng)力，軸向受力很小。坯料壁厚減薄，內(nèi)外徑壓應(yīng)力，切向受拉應(yīng)力，軸向受力很小。坯料壁厚減薄，內(nèi)外徑擴(kuò)大，毛坯上端面略有擴(kuò)大，毛坯上端面略有“拉縮拉縮“現(xiàn)象?，F(xiàn)象。（2）常見缺陷及防止）常見缺陷及防止 由于擴(kuò)孔時(shí)毛坯在切向有拉應(yīng)力，容易脹裂。為了防止其脹由于擴(kuò)孔時(shí)毛坯在切向有拉應(yīng)力，容易脹裂。為了防止其脹裂，首先要求每次擴(kuò)孔變形量不宜過大，擴(kuò)孔量的大小可參考設(shè)裂，首先要求每次擴(kuò)孔變形量不宜過大，擴(kuò)孔量的大小可參考設(shè)計(jì)手冊(cè)。其次，應(yīng)避免擴(kuò)孔時(shí)溫度過低，即每火擴(kuò)孔次數(shù)不宜多。計(jì)手冊(cè)。其次，應(yīng)避免擴(kuò)孔時(shí)溫度過低，即每火擴(kuò)孔次數(shù)不宜多。當(dāng)鍛件重量小于當(dāng)鍛件重量小于30時(shí)，沖孔后可擴(kuò)孔時(shí)，沖孔后可擴(kuò)孔

50、12次，再加熱一次，次，再加熱一次，允許再擴(kuò)孔允許再擴(kuò)孔23次；當(dāng)鍛件重量大于次；當(dāng)鍛件重量大于30時(shí)，沖孔后可擴(kuò)孔一時(shí)，沖孔后可擴(kuò)孔一次，再加熱一次，允許再擴(kuò)孔次，再加熱一次，允許再擴(kuò)孔23次。次。（3）擴(kuò)孔前坯料高度尺寸計(jì)算）擴(kuò)孔前坯料高度尺寸計(jì)算 擴(kuò)孔前坯料的高度尺寸擴(kuò)孔前坯料的高度尺寸 H0=1.05H式中：式中：H0坯料高度（坯料高度（mm）；）； H鍛件高度（鍛件高度（mm）。）。4. 輾壓擴(kuò)孔輾壓擴(kuò)孔 環(huán)形毛坯套在芯輥上，在汽缸壓力環(huán)形毛坯套在芯輥上，在汽缸壓力P P作用下，將旋轉(zhuǎn)的碾壓輪壓下，坯料壁作用下，將旋轉(zhuǎn)的碾壓輪壓下，坯料壁厚減薄，金屬沿切線方向伸長（軸向也厚減薄，金屬

51、沿切線方向伸長（軸向也有少量展寬），環(huán)的內(nèi)、外尺寸增大。有少量展寬），環(huán)的內(nèi)、外尺寸增大。 工作原理：工作原理： 在摩擦力作用下，碾壓輪帶動(dòng)坯料在摩擦力作用下，碾壓輪帶動(dòng)坯料和芯輥一起旋轉(zhuǎn)。因此，坯料的變形是和芯輥一起旋轉(zhuǎn)。因此，坯料的變形是一個(gè)連續(xù)的過程。當(dāng)環(huán)的外徑增大與導(dǎo)一個(gè)連續(xù)的過程。當(dāng)環(huán)的外徑增大與導(dǎo)向輥接觸時(shí)，使環(huán)在外徑增大的同時(shí)產(chǎn)向輥接觸時(shí)，使環(huán)在外徑增大的同時(shí)產(chǎn)生彎曲變形。生彎曲變形。 另外，導(dǎo)向輥在碾壓過程中使環(huán)轉(zhuǎn)另外，導(dǎo)向輥在碾壓過程中使環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)以及環(huán)的中心不產(chǎn)生左右擺動(dòng)。動(dòng)平穩(wěn)以及環(huán)的中心不產(chǎn)生左右擺動(dòng)。當(dāng)環(huán)外圈與信號(hào)輥接觸時(shí)，碾壓輪停止當(dāng)環(huán)外圈與信號(hào)輥接觸時(shí)，碾壓輪停止

52、壓下并開始回程，卸料機(jī)構(gòu)將鍛件自動(dòng)壓下并開始回程，卸料機(jī)構(gòu)將鍛件自動(dòng)卸下，鍛件的外徑尺寸由碾壓終了時(shí)的卸下，鍛件的外徑尺寸由碾壓終了時(shí)的碾壓輪，導(dǎo)向輥和信號(hào)輥三者的位置決碾壓輪，導(dǎo)向輥和信號(hào)輥三者的位置決定。定。 為了避免增寬，可在擴(kuò)孔機(jī)上裝置為了避免增寬，可在擴(kuò)孔機(jī)上裝置兩對(duì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的椎形輥，以保證高度方兩對(duì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的椎形輥，以保證高度方向尺寸。向尺寸。 六、彎曲六、彎曲 將坯料彎成所規(guī)定外形的鍛造工序稱將坯料彎成所規(guī)定外形的鍛造工序稱為彎曲。為彎曲。 用于鍛造各種彎曲類鍛件，如起重吊用于鍛造各種彎曲類鍛件，如起重吊鉤、彎曲軸桿等。鉤、彎曲軸桿等。 坯料在彎曲時(shí)的注意點(diǎn)：坯料在彎曲時(shí)的注意點(diǎn)

53、：1. 彎曲后毛坯的斷面形狀有所改變，見下圖。彎曲后毛坯的斷面形狀有所改變，見下圖。即在彎曲區(qū)內(nèi)，斷面面積減小，長度略增即在彎曲區(qū)內(nèi)，斷面面積減小，長度略增加。彎曲半徑越小，彎曲角度越大，則上加。彎曲半徑越小，彎曲角度越大，則上述現(xiàn)象越嚴(yán)重。述現(xiàn)象越嚴(yán)重。2. 彎曲區(qū)內(nèi)邊金屬受壓縮，可能產(chǎn)生折疊；彎曲區(qū)內(nèi)邊金屬受壓縮，可能產(chǎn)生折疊；彎曲區(qū)外邊金屬受拉伸，容易引起裂紋。彎曲區(qū)外邊金屬受拉伸，容易引起裂紋。3. 在確定毛坯的形狀和尺寸時(shí)，應(yīng)考慮到彎在確定毛坯的形狀和尺寸時(shí)，應(yīng)考慮到彎曲區(qū)斷面面積減小。一般可取斷面比鍛件曲區(qū)斷面面積減小。一般可取斷面比鍛件稍大的毛坯，先拔長不彎曲的部分，然后稍大的毛

54、坯，先拔長不彎曲的部分，然后再進(jìn)行彎曲成形。也可取與鍛件斷面相等再進(jìn)行彎曲成形。也可取與鍛件斷面相等的毛坯，但在彎曲部位需進(jìn)行局部聚料的毛坯，但在彎曲部位需進(jìn)行局部聚料（鐓粗），然后彎曲成形。（鐓粗），然后彎曲成形。4. 為了保證鍛件質(zhì)量，毛坯加熱部分不宜過為了保證鍛件質(zhì)量，毛坯加熱部分不宜過長，最好僅加熱彎曲段。長，最好僅加熱彎曲段。5. 當(dāng)鍛件需多處彎曲時(shí)，一般彎曲的先后順當(dāng)鍛件需多處彎曲時(shí)，一般彎曲的先后順序是：首先彎曲鍛件的端部，其次彎曲與序是：首先彎曲鍛件的端部，其次彎曲與直線相連接的部分，然后再彎其余部分。直線相連接的部分，然后再彎其余部分。七、錯(cuò)移七、錯(cuò)移 將毛坯的一部分相將毛坯

55、的一部分相對(duì)另一部分相互平行錯(cuò)對(duì)另一部分相互平行錯(cuò)移開的鍛造工序稱為錯(cuò)移開的鍛造工序稱為錯(cuò)移，用以鍛造曲軸類鍛移，用以鍛造曲軸類鍛件。錯(cuò)移前毛坯需要壓件。錯(cuò)移前毛坯需要壓肩。肩。4-4自由鍛工藝規(guī)程制定自由鍛工藝規(guī)程制定 一、自由鍛工藝規(guī)程的內(nèi)容一、自由鍛工藝規(guī)程的內(nèi)容 根據(jù)零件圖繪制鍛件圖；根據(jù)零件圖繪制鍛件圖； 確定毛坯的重量和尺寸；確定毛坯的重量和尺寸； 制定變形工藝及選用工具；制定變形工藝及選用工具； 選擇鍛壓設(shè)備；選擇鍛壓設(shè)備； 確定鍛造溫度范圍、加熱和冷卻規(guī)范；確定鍛造溫度范圍、加熱和冷卻規(guī)范； 確定熱處理規(guī)范；確定熱處理規(guī)范； 提出鍛件的技術(shù)條件和檢驗(yàn)要求；提出鍛件的技術(shù)條件和檢

56、驗(yàn)要求； 填寫工藝卡片等。填寫工藝卡片等。 二、繪制鍛件圖二、繪制鍛件圖1. 鍛件圖的作用鍛件圖的作用 鍛件圖是在零件圖的基礎(chǔ)上考慮加工余量、鍛造公差、鍛鍛件圖是在零件圖的基礎(chǔ)上考慮加工余量、鍛造公差、鍛造余塊、檢驗(yàn)試樣及工藝卡頭等繪制而成的，它是制定變形工造余塊、檢驗(yàn)試樣及工藝卡頭等繪制而成的，它是制定變形工藝、計(jì)算毛坯、設(shè)計(jì)工具、和檢驗(yàn)鍛件的依據(jù)。藝、計(jì)算毛坯、設(shè)計(jì)工具、和檢驗(yàn)鍛件的依據(jù)。2. 繪制方法繪制方法 根據(jù)零件圖，考慮切削加工量、鍛造公差、鍛造余塊、檢根據(jù)零件圖，考慮切削加工量、鍛造公差、鍛造余塊、檢驗(yàn)試樣及工藝夾頭等繪制。驗(yàn)試樣及工藝夾頭等繪制。（1）機(jī)械加工余量機(jī)械加工余量

57、鍛件表面留有供機(jī)械加工用的金屬層，稱為鍛件表面留有供機(jī)械加工用的金屬層，稱為機(jī)械加工余量。機(jī)械加工余量。 一般鍛件的尺寸精度、表面粗糙度或表面組織不能達(dá)到零一般鍛件的尺寸精度、表面粗糙度或表面組織不能達(dá)到零件圖的要求，鍛后必須進(jìn)行機(jī)械加工，將這部分表面層切削掉。件圖的要求，鍛后必須進(jìn)行機(jī)械加工，將這部分表面層切削掉。1）影響機(jī)械加工余量的因素）影響機(jī)械加工余量的因素 零件的形狀、尺寸精度和表面粗糙度；零件的形狀、尺寸精度和表面粗糙度； 鍛件的表面組織，如脫碳層的深淺及表面質(zhì)量，如凹坑、麻點(diǎn)等；鍛件的表面組織，如脫碳層的深淺及表面質(zhì)量，如凹坑、麻點(diǎn)等； 生產(chǎn)條件、工具、設(shè)備精度和操作人員的技術(shù)水

58、平。生產(chǎn)條件、工具、設(shè)備精度和操作人員的技術(shù)水平。2）確定機(jī)械加工余量的原則）確定機(jī)械加工余量的原則 在技術(shù)上可能，經(jīng)濟(jì)上合理的條件下，盡可能減少機(jī)械加工余量；在技術(shù)上可能，經(jīng)濟(jì)上合理的條件下，盡可能減少機(jī)械加工余量； 對(duì)于不需要機(jī)械加工、保留鍛件黑皮部分，不要放機(jī)械加工余量。對(duì)于不需要機(jī)械加工、保留鍛件黑皮部分，不要放機(jī)械加工余量。（2）鍛造公差鍛造公差 在實(shí)際鍛造生產(chǎn)中，由于鍛造時(shí)測(cè)量誤差、終鍛在實(shí)際鍛造生產(chǎn)中，由于鍛造時(shí)測(cè)量誤差、終鍛溫度的差異、工具與設(shè)備狀態(tài)和操作者技術(shù)水平等因素造成鍛件溫度的差異、工具與設(shè)備狀態(tài)和操作者技術(shù)水平等因素造成鍛件的實(shí)際尺寸不可能達(dá)到鍛件的名義尺寸，允許有一

59、定限度的誤差，的實(shí)際尺寸不可能達(dá)到鍛件的名義尺寸，允許有一定限度的誤差，叫做鍛造公差。叫做鍛造公差。 鍛造公差一般為機(jī)械加工余量的鍛造公差一般為機(jī)械加工余量的1/41/3。為節(jié)約原材料，。為節(jié)約原材料，一般正偏差取一般正偏差取1/3，負(fù)偏差取，負(fù)偏差取2/3。 機(jī)械加工余量、鍛造公差可參考機(jī)械加工余量、鍛造公差可參考錘上鋼質(zhì)自由鍛件機(jī)械加錘上鋼質(zhì)自由鍛件機(jī)械加工余量與公差工余量與公差標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 （3）鍛造余塊鍛造余塊 為了簡化鍛件外形或根據(jù)鍛造工藝要求，在零件為了簡化鍛件外形或根據(jù)鍛造工藝要求，在零件的某些地方添加一部分大于余量的金屬，這部分附加的金屬叫鍛的某些地方添加一部分大于余量的金屬，

60、這部分附加的金屬叫鍛造余塊。造余塊。（4 4）檢驗(yàn)試樣檢驗(yàn)試樣 對(duì)于某些重要鍛件，為了檢驗(yàn)鍛件內(nèi)部組織和力學(xué)對(duì)于某些重要鍛件，為了檢驗(yàn)鍛件內(nèi)部組織和力學(xué)性能，需在鍛件適當(dāng)部位留出試樣余塊。性能，需在鍛件適當(dāng)部位留出試樣余塊。 3. 鍛件圖的繪制要求鍛件圖的繪制要求（1）鍛件圖上的鍛件形狀用粗實(shí)線表示。在鍛件圖中用雙點(diǎn)劃線畫）鍛件圖上的鍛件形狀用粗實(shí)線表示。在鍛件圖中用雙點(diǎn)劃線畫出零件的主要形狀，以便于了解零件的形狀和檢查鍛后的實(shí)際余出零件的主要形狀，以便于了解零件的形狀和檢查鍛后的實(shí)際余量；量；（2）鍛件的尺寸和公差標(biāo)注在尺寸線上方，零件的尺寸加括號(hào)標(biāo)注）鍛件的尺寸和公差標(biāo)注在尺寸線上方，零件