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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,*,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,*,工程材料與熱加工基礎(chǔ),第十章 鍛壓生產(chǎn),機(jī)械工程系,金工教研室,1、何為鍛壓,？,鍛壓是對(duì)坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形、改變尺寸、形狀及改善性能，用以制造機(jī)械零件、工件或毛坯的成形加工方法。它是鍛造與沖壓的總稱，屬于壓力加工的范疇。,鍛壓設(shè)備,第二章 鍛 壓,2、鍛壓特

2、點(diǎn)：,塑性變形是壓力加工的基礎(chǔ)，凡具有一定塑性的金屬如鋼及大多數(shù)有色金屬，均可進(jìn)行壓力加工。與鑄造相比，壓力加工的優(yōu)點(diǎn)是：金屬鑄錠經(jīng)塑性變形后，鑄造組織的內(nèi)部缺陷如氣孔、縮孔、微裂紋等得到焊合，再結(jié)晶后可細(xì)化晶粒，金屬的各種力學(xué)性能得到提高。沖壓件又具有重量輕、精度高、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。但由于鍛壓件是在固態(tài)成形，金屬的流動(dòng)受到限制。因此，對(duì)于形狀復(fù)雜、尤其是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的零件，從制造工藝上鍛件遠(yuǎn)不及鑄件容易實(shí)現(xiàn)。另外，鍛件的成本比鑄件高，材料利用率等方面也不如鑄件。然而，從鍛件力學(xué)性能的提高，鍛造流線更加與受力條件相適應(yīng)，在同樣受力條件下，零件的幾何尺寸可以縮小的角度看，又可以大大降低原材料的使用

3、量，延長(zhǎng)零件的使用壽命，節(jié)約金屬。,一、金屬的塑性變形概述,金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)，對(duì)于單晶體是由于金屬原子某晶面兩側(cè)受切應(yīng)力作用產(chǎn)生相對(duì)滑移，或晶體的部分晶格相對(duì)于某晶面沿一定方向發(fā)生切變，即滑移理論和孿生理論。,第一節(jié) 金屬的鍛造性能,二、熱鍛、冷鍛、溫鍛、等溫鍛,從金屬學(xué)的觀點(diǎn)劃分鍛壓加工的界限為再結(jié)晶溫度。,1熱鍛,在金屬再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的鍛造工藝稱為熱鍛。在變形,過程中冷變形強(qiáng)化和再結(jié)晶同時(shí)存在，屬于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。,2冷鍛,在室溫下進(jìn)行的鍛造工藝稱為冷鍛。冷鍛可以避免金屬加,熱出現(xiàn)的缺陷，獲得較高的精度和表面質(zhì)量，并能提高工件的強(qiáng)度和硬度。但冷鍛變形抗力大，需用較大噸位的設(shè)備，多次變形時(shí)

4、需增加再結(jié)晶退火和其它輔助工序。目前冷鍛主要局限于低碳鋼、有色金屬及其合金的薄件及小件加工。,3溫鍛,在高于室溫和低于再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的鍛造工藝稱為,溫鍛。與熱鍛相比，坯料氧化脫碳少，有利于提高工件的精度和表面質(zhì)量；與冷鍛相比，變形抗力減小、塑性增加，一般不需要預(yù)先退火、表面處理和工序間退火。溫鍛適用于變形抗力大、冷變形強(qiáng)化敏感的高碳鋼、中高合金鋼、軸承鋼、不銹鋼等。,4等溫鍛,在鍛造全過程中，溫度保持恒定不變的鍛造方法稱為等,溫鍛。,三、鍛造流線和鍛造比,鍛造時(shí)，金屬的脆性雜質(zhì)被打碎，順著金屬主要伸長(zhǎng)方向呈碎粒狀或鏈狀分布；塑性雜質(zhì)隨著金屬變形沿主要伸長(zhǎng)方向呈帶狀分布，這樣熱鍛后的金屬組

5、織就具有一定的方向性，通常稱為鍛造流線，又叫纖維組織。鍛造比是鍛造時(shí)變形程度的一種表示方法。通常用變形前后的截面比、長(zhǎng)度比或高度比來表示。,鍛造比對(duì)鍛件的鍛透程度和力學(xué)性能有很大影響。當(dāng)鍛造比達(dá)到2時(shí)，隨著金屬內(nèi)部組織的致密化，鍛件縱向和橫向的力學(xué)性能均有顯著提高；當(dāng)鍛造比為2-5時(shí)，由于流線化的加強(qiáng)，力學(xué)性能出現(xiàn)各向異性，縱向性能雖仍略提高，但橫向性能開始下降，鍛造比超過5后，因金屬組織的致密度和晶粒細(xì)化度均已達(dá)到最大值，縱向性能不再提高，橫向性能卻急劇下降。因此，選擇適當(dāng)?shù)腻懺毂认喈?dāng)重要。一般，碳素結(jié)構(gòu)鋼取2-3，合金結(jié)構(gòu)鋼取3-4。對(duì)于某些高合金工具鋼和特殊性能的合金鋼，為促進(jìn)合金碳化物

6、分布的均勻化，擊碎鋼中的碳化物，常采用較大的鍛造比，如高速鋼取5-12，不繡鋼取4-6。鍛造比越大，鍛造流線越明顯；鍛造流線的穩(wěn)定性很高，不能用熱處理方法消除，只有經(jīng)過鍛壓使金屬變形，才能改變其方向和形狀。,四、金屬的鍛造性能,是指金屬經(jīng)受鍛壓加工時(shí)成形的難易程度的工藝性能。其優(yōu)劣常用塑性和變形抗力綜合衡量。塑性高、變形抗力小則鍛造性能好。它決定于金屬的本質(zhì)和變形條件。,（一）金屬的本質(zhì),1化學(xué)成分 純金屬一般具有良好的鍛造性能。碳鋼隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的,增加，鍛造性能逐漸變差。合金元素的加入會(huì)劣化鍛造性能,2金屬組織 純金屬及固溶體鍛造性能好，而碳化物的鍛造性能差。鑄,態(tài)柱狀晶組織和粗晶結(jié)構(gòu)不如

7、細(xì)小而又均勻晶粒結(jié)構(gòu)的金屬鍛造性能好。,（二）變形條件,1變形溫度 變形溫度低，金屬的塑性差、變形抗力大，不但鍛壓困,難，而且容易開裂。提高金屬變形時(shí)的溫度，可使原子動(dòng)能增加，原子間的結(jié)合力消弱，使塑性提高，變形抗力減小。鍛造溫度范圍是指鍛件由始鍛溫度到終鍛溫度的間隔。鍛造溫度范圍的確定以合金狀態(tài)圖為依據(jù)。,2變形速度 變形速度指單位時(shí)間內(nèi)的變形程度，變形速度低時(shí)，金,屬的回復(fù)和再結(jié)晶能夠充分進(jìn)行，塑性高、變形抗力小；隨變形速度的增大，回復(fù)和再結(jié)晶不能及時(shí)消除冷變形強(qiáng)化，使金屬塑性下降，變形抗力增加，鍛造性能變差。常用的鍛壓設(shè)備不可能超過臨界變形速度。,（二）變形條件,3應(yīng)力狀態(tài) 采用不同的變

8、形方法，在金屬中產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)是不同,的。應(yīng)力狀態(tài)對(duì)于塑性的影響為：壓應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越好；拉應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越差；應(yīng)力狀態(tài)對(duì)于變形抗力的影響為：同號(hào)應(yīng)力狀態(tài)下的變形抗力大于異號(hào)狀態(tài)下的變形抗力。所以，在選擇變形方法時(shí)，對(duì)于塑性高的金屬，變形時(shí)出現(xiàn)拉應(yīng)力有利于減少能量消耗；對(duì)于塑性低的金屬應(yīng)盡量采用三向壓應(yīng)力以增加塑性，防止裂紋。,4坯料表面質(zhì)量 表面粗糙或有劃痕、微裂紋、粗大夾雜都會(huì)在變形,過程中產(chǎn)生應(yīng)力集中，使缺陷擴(kuò)展甚至開裂。故塑性加工前應(yīng)對(duì)坯料表面進(jìn)行清理消除缺陷，有時(shí)甚至需要進(jìn)行表面預(yù)切削去掉坯料的表層金屬。,五、金屬的塑性變形規(guī)律,1體積不變條件,由于塑性變形時(shí)金屬密度的變化很

9、小，所以可認(rèn)為變形前后的體積相等。此假設(shè)稱為體積不變條件。,2最小阻力定律,最小阻力定律是描述塑性變形流動(dòng)規(guī)律的一種理論，如果物體在變形過程中其質(zhì)點(diǎn)有向各種方向移動(dòng)的可能性時(shí)，則物體各質(zhì)點(diǎn)將向著阻力最小的方向移動(dòng)。一般，金屬內(nèi)某一質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)阻力最小的方向是通過該質(zhì)點(diǎn)向金屬變形部分的周邊所作的法線方向。,只,用,用,簡(jiǎn),簡(jiǎn),單,單,的,的,通,通,用,用,性,性,工,工,具,具,，,，,或,或,在,在,鍛,鍛,造,造,設(shè),設(shè),備,備,的,的,上,上,、,、,下,下,砧,砧,間,間,直,直,接,接,使,使,坯,坯,料,料,變,變,形,形,而,而,獲,獲,得,得,所,所,需,需,的,的,幾,幾,何,何

10、,形,形,狀,狀,及,及,內(nèi),內(nèi),部,部,質(zhì),質(zhì),量,量,的,的,鍛,鍛,件,件,，,，,這,這,種,種,方,方,法,法,稱,稱,為,為,自,自,由,由,鍛,鍛,。,。,一,、,、,自,由,由,鍛,鍛,設(shè),設(shè),備,備,根,根,據(jù),據(jù),對(duì),對(duì),坯,坯,料,料,作,作,用,用,力,力,的,的,性,性,質(zhì),質(zhì),不,不,同,同,，,，,自,自,由,由,鍛,鍛,設(shè),設(shè),備,備,可,可,分,分,為,為,產(chǎn),產(chǎn),生,生,沖,沖,擊,擊,力,力,的,的,鍛,鍛,錘,錘,和,和,產(chǎn),產(chǎn),生,生,靜,靜,壓,壓,力,力,的,的,壓,壓,力,力,機(jī),機(jī),兩,兩,大,大,類,類,。,。,第,二,二,節(jié),節(jié),自,自,由

11、,由,鍛,鍛,二,、,、,自,自,由,由,鍛,鍛,工,工,藝,藝,規(guī),規(guī),程,程,的,的,制,制,訂,訂,（,一,一,）,）,繪,繪,制,制,鍛,鍛,件,件,圖,圖,鍛,鍛,件,件,圖,圖,是,是,根,根,據(jù),據(jù),零,零,件,件,圖,圖,繪,繪,制,制,的,的,。,。,自,自,由,由,鍛,鍛,件,件,的,的,鍛,鍛,件,件,圖,圖,是,是,在,在,零,零,件,件,圖,圖,的,的,基,基,礎(chǔ),礎(chǔ),上,上,考,考,慮,慮,了,了,加,加,工,工,余,余,量,量,、,、,鍛,鍛,造,造,公,公,差,差,、,、,工,工,藝,藝,余,余,塊,塊,等,等,之,之,后,后,繪,繪,制,制,的,的,圖,圖,。

12、,。,模,模,鍛,鍛,件,件,的,的,鍛,鍛,件,件,圖,圖,還,還,應(yīng),應(yīng),考,考,慮,慮,分,分,模,模,面,面,的,的,選,選,擇,擇,、,、,模,模,鍛,鍛,斜,斜,度,度,和,和,圓,圓,角,角,半,半,徑,徑,等,等,。,。,鍛,鍛,件,件,圖,圖,的,的,繪,繪,制,制,方,方,法,法,如,如,下,下,：,：,1）,鍛,鍛件,的,的形,狀,狀用,粗,粗實(shí),線,線，,同,同時(shí),用,用假,想,想線,（,（雙,點(diǎn),點(diǎn)劃,線,線）,描,描繪,出,出零,件,件的,形狀,。,。,2）,鍛,鍛件,的,的尺,寸,寸和,公,公差,標(biāo),標(biāo)注,在,在尺,寸,寸線,的,的上,面,面，,零,零件,的,的尺

13、,寸,寸和,公,公差,用,用括,號(hào)標(biāo),注,注在,尺,尺寸,線,線的,下,下面,或,或側(cè),面,面。,3）,圖,圖上,無,無法,標(biāo),標(biāo)注,的,的技,術(shù),術(shù)要,求,求，,如,如鍛,造,造溫,度,度范,圍,圍、,鍛,鍛造,比,比、,氧,氧化,缺,缺,陷、,脫,脫碳,層,層深,度,度等,以,以技,術(shù),術(shù)條,件,件方,式,式用,文,文字,說,說明,。,。,（二,）,）計(jì),算,算坯,料,料的,重,重量,和,和尺,寸,寸,1,坯,坯料,重,重量,坯,坯,料,料的,重,重量,為,為鍛,件,件的,重,重量,與,與鍛,造,造時(shí),各,各種,金,金屬,損,損耗,的,的重,量之,和,和，,可,可按,下,下式,進(jìn),進(jìn)行,計(jì)

14、,計(jì)算,：,：,m,坯,=m,鍛,+m,燒,+m,芯,+m,切,式中,m,坯,-,坯,坯料,重,重量,；,；,m,鍛,-,鍛,鍛件,重,重量,；,；,m,燒,-,加,加熱,時(shí),時(shí)坯,料,料表,面,面氧,化,化燒,損,損的,重,重量,。,。與,所,所用,加,加熱,設(shè),設(shè)備,類,類型,等,等因,素,素,有關(guān),，,，可,參,參考,相,相關(guān),資,資料,；,；,m,芯,m,切,-,沖,沖孔,時(shí),時(shí)的,芯,芯料,重,重量,；,；,m,切,-,鍛,鍛造,中,中被,切,切掉,的,的金,屬,屬重,量,量。2,坯,料,料尺,寸,寸,根,根據(jù),計(jì),計(jì)算,出,出的,坯,坯料,重,重量,即,即可,計(jì),計(jì)算,杯,杯料,的

15、,的體,積,積，,最,最后,依,依,據(jù)選,擇,擇的,坯,坯料,截,截面,尺,尺寸,確,確定,其,其長(zhǎng),度,度。,（三,）,）選,擇,擇變,形,形工,序,序,通常，,自,自由鍛,件,件的成,形,形過程,是,是由一,系,系列變,形,形工序,組,組合而,成,成的，,工,工序的,選,選擇主,要,要是根,據(jù),據(jù)鍛件,的,的形狀,和,和工序,的,的特點(diǎn),來,來確定,。,。一般,可,可將鍛,件,件分為,六,六大類:,1軸,桿,桿類鍛,件,件 包,括,括各種,圓,圓形截,面,面實(shí)心,軸,軸，如,傳,傳動(dòng)軸,、,、軋輥,、,、立柱,、,、,拉桿等,，,，還有,矩,矩形方,形,形、工,字,字形截,面,面的桿,件,

16、件如搖,桿,桿、杠,桿,桿、推,桿,桿、連,桿,桿等，,鍛,鍛造軸,桿,桿件的,基,基本工,序,序是拔,長(zhǎng),長(zhǎng)，但,對(duì),對(duì)于截,面,面尺寸,相,相差大,的,的鑄件,，,，為滿,足,足鍛造,比,比的要,求,求，則,需,需采取,鐓,鐓粗一,拔,拔長(zhǎng)工,序,序。,2空,心,心類鍛,件,件 包,括,括各種,圓,圓環(huán)、,齒,齒圈、,軸,軸承環(huán),和,和各種,圓,圓筒、,缸,缸體、,空,空,心軸等,，,，鍛造,空,空心件,的,的基本,工,工序有,鐓,鐓粗、,沖,沖孔、,馬,馬杠擴(kuò),孔,孔、芯,棒,棒拔長(zhǎng),等,等。,（三）,選,選擇變,形,形工序,3餅,塊,塊類鍛,件,件 包,括,括各種,圓,圓盤、,葉,葉輪、,齒,齒輪、,模,模塊等,，,，其特,點(diǎn),點(diǎn)是橫,向,向,尺寸大,于,于高度,尺,尺寸，,或,或者二,者,者相近,。,。鍛造,基,基本工,序,序是鐓,粗,粗，其,中,中帶孔,的,的件需,沖,沖孔。,4曲,軸,軸類鍛,件,件 包,括,括單拐,和,和多拐,的,的各種,曲,曲軸，,目,目前鍛,造,造曲軸,的,的工藝,有,有,自由鍛,、,、模鍛,、,、全流,線,線擠壓,鍛,鍛等。,其,其中自,由,由鍛的