• 终锻： 800℃
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变形速度
• 单位时间内的变形程 度
• 对可锻性的影响？
– 速度快 => 强化难以 及时消除 => 可锻性 差？
– 速度快 => 热能 => 提 高塑性 => 可锻性好 ？
– 高速锤才明显变好
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应力状态
• 三向应力 => 塑性好 • 两向应力 => 塑性差 • 拉应力不好
– 锻件尺寸精确、结构可较复杂、生产率高
• 按设备分类
– 锤上模锻 – 曲柄压力机上模锻 – 摩擦压力机上模锻 – 胎模锻
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锤上模锻
锤上模锻演示
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• 1 －锤头 • 2 －上模 • 3 －飞边槽 • 4 －下模 • 5 －模垫 • 6/7/10 －楔铁 • 8 －分模面 • 9 －模膛
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自由锻工序－基本工序
• 镦粗 • 拔长 • 冲孔 • 弯曲 • 扩孔 • 错移 • 切割 • 扭转
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自由锻工序－基本工序
• 镦粗 • 拔长 • 冲孔 • 弯曲 • 扩孔 • 错移 • 切割 • 扭转
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敷料、余量、公差
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分模面
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模锻斜度
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模锻圆角半径
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冲孔连皮
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锻造工序（工步）设计
第五讲 金属塑性变形与锻造工艺方法
机械制造基础
金工教研室 制造科学与工程学院
2004 年春季学期
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第五讲 金属塑性变形与锻造工艺 方法
• 压力加工－塑性变形－冷 / 热 • 基本生产方式
压力加工 演示
– 轧制、拉拔、挤压、锻造、板料冲压
• 制作
– 原材料
• 金属型材、板材、管材、线材
– T 回＝（ 0.25~0.3 ） T 熔
• 0.4T 熔时，碎晶位核再结晶
– T 再＝ 0.4T 熔
• 冷变形：再结晶温度以下的塑性变形 • 热变形：以上
– 强化与再结晶过程同时存在，强化消失
• 再结晶退火：冷变形后进行
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两种金属的变形
• 铅（熔点 327 ℃ ）： 0 ℃ 时的变形
自由锻工序－基本工序
• 镦粗 • 拔长 • 冲孔 • 弯曲 • 扩孔 • 错移 • 切割 • 扭转
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自由锻工序－基本工序
• 镦粗 • 拔长 • 冲孔 • 弯曲 • 扩孔 • 错移 • 切割 • 扭转
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自由锻工序－基本工序
• 镦粗 • 拔长 • 冲孔 • 弯曲 • 扩孔 • 错移 • 切割 • 扭转
• 取决于
– 金属的本质：碳化物都不好
• 化学成分：纯金属、含碳量小好 • 内部组织：纯金属、故溶体、晶粒细好
– 加工条件
• 变形温度、变形速度、应力状态
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变形温度
• 高温 => 塑性好、易变 形 => 太高 => 过热、过 烧
• 始锻： AE 线以下 200 ℃
– T 再＝ 0.4T 熔＝ 0.4 （ 327 ＋ 273 ） K ＝ 240K – 0 ℃ ＝ 273K ：热变形
• 钨（熔点 3380 ℃ ） ： 1100 ℃ 时的变形
– T 再＝ 0.4T 熔＝ 0.4 （ 3380 ＋ 273 ） K ＝ 1461K – 1100 ℃ ＝ 1373K ：冷变形
锻模
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锻模件
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制坯模膛－拔长
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制坯模膛－滚压
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制坯模膛－弯曲和切断
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弯曲连杆的锻造过程
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曲柄压力机
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曲柄压力机用的锻模
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摩擦压力机
摩擦压力机模锻演 示
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胎模锻
• 在自由锻设备上增加胎模 • 三种胎模：扣模、筒模、合模
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筒模
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• 长轴类零件© 20来自4 金工教研室 机械制造基础锻造工序（工步）设计
• 短轴类零件
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半轴的自由锻工艺
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锻造工艺过程
锻出头部 拔长
拔长并留出台阶
拔长及修正台阶
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锻出凹挡及拔 长端部并修整
总结
• 金属的塑性变形 • 金属的锻造性能 • 锻造
– 自由锻 – 模锻 – 锻造工艺问题
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作业！！
• 作业：
– 习题集
• 一（ 18-26 、 37 、 38 ） • 二（ 15-23 ， 31 ） • 三（ 10-12 ）
• 思考：
– 教材
• p96 （ 1-6 题） • p111 （ 1-2 题）
合模
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三种胎模锻模具彩图
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锻造工艺问题
• 锻件图设计
– 敷料、余量、公差、分模面 – 模锻斜度、模锻圆角半径、冲孔连皮
• 坯料重量和尺寸计算
– G 坯料＝ G 锻件＋ G 烧损＋ G 料头
• 锻造工序设计 • 其他问题
– 温度及加热冷却规程、辅助工序
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塑性变形与性能的关系
• 强度硬度提高塑性韧性降低
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常温 下塑 性变 形对 低碳 钢力 学性 能的 影响
冷变形强化的回复
• 不稳定 => 自发回复稳定状态（温度）
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回复与再结晶温度
• 回复温度
– 大型、特大型锻件唯一成形方法
• 设备
– 上下各一个抵铁 – 锤锻（中小型锻件）：锻锤冲击力 – 液（水）压机（大型锻件）：液压力
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自由锻基本设备：空气锤
自由锻基本 工序演示
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自由锻工序－基本工序
• 镦粗 • 拔长 • 冲孔 • 弯曲 • 扩孔 • 错移 • 切割 • 扭转
• 注意：冷变形不是“室温”下的变形
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金属纤维组织
• 铸锭缺陷 => 纤 维组织 => 性能 方向性 => 竹竿
• 纵向塑性韧性提 高，横向降低
• 不能用热处理消 除
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金属可锻性
• 压力加工获得优良制品的工艺性能
– 塑性好、变形抗力小 => 工艺性好
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锻造工艺：环类锻件
• 镦粗－拔长－冲孔－在芯轴上扩孔
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锻造工艺：曲轴类锻件
• 镦粗－拔长－错移－锻台阶－扭转
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锻造工艺：弯曲类锻件
• 拔长－弯曲
叉杆类零件锻造过程演示
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模锻
• 在锻模模膛内变形 • 变形流动受限
– 零件
• 主轴、齿轮、枪炮管、汽车覆盖件、日用五金
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金属塑性变形
• 单晶体滑移变形－纯理论设想
未变形
弹性变形
弹塑性变 形
塑性变形
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位错运动
• 晶体内部存在大量 “ 缺陷 ”
– “ 位错”为主：使变形抗力增大千倍
未变形
位错运动
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自由锻工序－基本工序
• 镦粗 • 拔长 • 冲孔 • 弯曲 • 扩孔 • 错移 • 切割 • 扭转
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自由锻工序－基本工序
• 镦粗 • 拔长 • 冲孔 • 弯曲 • 扩孔 • 错移 • 切割 • 扭转
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锻造工艺：盘类锻件
• 拔长－镦粗－冲孔
盘类零件锻造过程演示
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锻造工艺：轴类锻件
• 镦粗－拔长－切肩－锻台阶
大、中、小型轴类零件锻造过程演 示
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锻造工艺：筒类锻件
• 镦粗－拔长－冲孔－在芯轴上拔长
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讨论：“趁热打铁”
• 铁：能打吗？ （锻造）
– 工业上 “铁” 即是 “铸铁” – 可锻性极差，绝对不能 “ 打 ”
• 趁热：