锻 压 金属塑性成形（压力加工）:金属材料在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的生产方法。

塑性成形基本生产方式:轧制,挤压,拉拔,锻压(锻造（自由锻造，模型锻造）,冲压)一．塑性变形的力学基础：1．塑性变形的本质：位错滑移2．塑性变形屈服准则(1)屈雷斯加（Tresca ）屈服准则假设σ1>σ2>σ3>时，则外加最大切应力τmax=(σ1-σ3)/2 达到推动位错运动所需要的最小应力时材料则发生屈服(2)密西斯（Mises ）屈服准则当等效应力达到某定值时，材料即会屈服，即： ()()()C =-+-+-=][213232221σσσσσσσ21*二．金属锻造性能1．可锻性：金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质零件难易程度的一个工艺性能。

2..衡量标准：常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。

塑性越大，变形抗力越小，则可认为金属的可锻性好；反之则差。

3.影响可锻性的因素(1) 内在因素(a)化学成分: 不同化学成分的金属其可锻性不同(b)合金组织: 金属内部组织结构不同，其可锻性差别很大(2) 外在因素(a)变形温度: 系指金属从开始锻造到锻造终止的温度范围。

温度过高: 过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。

温度过低：变形抗力↑－难锻，开裂(b)变形速度:变形速度即单位时间内的变形程度(c)应力状态:金属在经受不同方法进行变形时，所产生的应力大小和性质（压应力或拉应 力）是不同4.锻造流线与锻造比(1)锻造比:表示金属变形程度大小- 拔长工序的锻造比为：Y 拔长=A0/A=I/I0 式中：A0、A--坯料拔长前后的横截面积I0、I--坯料拔长前后的长度- 镦粗工序的锻造比为：Y 墩粗=H0/H 式中：H0,H--坯料拔长前后的高度。

(2) 锻造流线(纤维组织):金属压力加工最原始的坯料是铸锭，铸锭大多具有粗大的结晶组织以及气孔、缩松、不溶于基体金属的非金属夹杂等，在压力加工过程中，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的 杂质形状都将沿着变形方向被拉长，呈纤维状分布，这种具有方向性的组织称为锻造流线三．坯料的加热及锻件的冷却1．加热目的：提高坯料的塑性，降低变形抗力，改善锻压性能。

2．加热原则：在保证坯料均匀热透的条件下，应尽量缩短加热时间，以减少金属氧化等缺陷，降低燃料消耗。

3.加热缺陷及防止措施(1) 脱 碳：钢中表层碳在高温下与炉气中的氧或氢发生化学反应，生成一氧化碳或甲烷而被烧损掉，使表层含碳量降低的现象。

(2) 氧 化：钢中表层金属极易与炉气中的氧化性气体发生化学反应形成氧化皮（成分为FeO 、Fe3O4、Fe2O3等）的现象称为氧化。

- 防止措施：保证热透前提下，快速加热并减少高温停留时间。

(3) 过 热：坯料的加热温度过高或在高温下长久停留，引起晶粒粗化的现象。

- 防止措施：重新加热后反复锻造或锻后热处理使晶粒细化。

(4) 过 烧：加热温度如果超过始锻温度过多并接近熔点温度，晶界处会因炉气中的氧气或其他氧化性气体的渗入而被氧化，晶粒与晶粒之间结合力降低，一经锻打便会碎裂，这种现象称为过烧。

- 防止措施：无 (过烧一旦产生，将是无法挽救的)。

4．加热设备电阻加热 感应加热 接触加热5.锻造温度范围(1) 始锻温度：开始锻造的温度在不出现过热的前提下，应尽量提高始锻温度，以使坯料具有最佳的锻造性能。

碳钢的始锻温度：Ts-200℃左右铸造组织 压力加工后的组织(镦粗）(2) 终锻温度：终止锻造的温度钢的终锻温度应高于( ？)温度，以保证金属有足够的塑性以及锻后能获得再结晶组织。

- 终锻温度过高:易形成粗大晶粒，降低力学性能；- 终锻温度过低: 锻压性能变差。

碳钢的终锻温度: 800℃左右常用金属材料的锻造温度范围6．锻件的冷却若锻后冷却不当－锻件翘曲，表面硬度升高，产生裂纹★锻后冷却方式：(1) 空冷:将锻后的锻件放在空气中冷却(2) 坑冷:将锻后的锻件理入充填着导热性较小的砂子、炉渣、石灰或石棉的地坑中进行冷却。

(3) 炉冷:将锻后的锻件立即放人500～700℃的加热炉中，随炉冷却。

★冷却速度快慢顺序：空冷？坑冷？炉冷一般情况下，钢中含碳量及合金元素的含量越高，体积越大，形状越复杂，冷却速度应该超缓慢。

锻造是指对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、形状和性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成型方法。

- 自由锻造、胎膜锻造、模型锻造一.自由锻造1.自由锻造是指只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需几何形状及内部质量锻件的方法。

- 手工自由锻、机器自由锻2．自由锻造设备(1)手工自由锻工具：支持工具：铁砧打击工具：大锤、手锤成形工具：冲子、平锤、摔锤夹持工具：手钳空气锤动作1）空转2）悬空3）压紧4）连续打击5）单次打击(b) 蒸汽-空气锤（蒸汽锤）单柱式蒸汽-空气自由锻锤双柱式蒸汽-空气自由锻锤桥式蒸汽-空气自由锻锤3.自由锻基本工序镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲(1) 镦粗镦粗是使坯料横截面积增大、高度减小的工序。

- 全镦粗- 局部镦粗镦粗时应注意下列几点(1)镦粗部分长度与直径之比小于2.5，否则易镦弯(2)坯料端面平整且垂直轴线，用力要正，否则易锻歪(3)镦粗力要足够大，否则易形成细腰形或夹层(2)拔长（延伸、引伸）使坯料的横截面积减小而长度增加的锻造工序，主要用于具有长轴线的锻件(3)冲孔（厚料冲孔，薄料冲孔）和扩孔在坯料上锻出通孔或盲孔的锻造工序厚料冲孔具体工艺在镦粗平整的坯料表面上先预冲一凹坑，放稍许煤粉，再继续冲至约3/4深度时，借助于煤粉燃烧的膨胀气体取出冲子，翻转坯料，从反面将孔冲透扩孔: 减小空心毛坯壁厚而增加其内外径的锻造工序(4)弯曲、错移弯曲-将坯料弯成一定角度的锻造工序错移-将坯料的一部分相对于另一部分平移错开4.自由锻件的结构工艺性设计自由锻零件时，除满足使用要求外，还必须考虑自由锻造设备和工具的特点，零件结构要符合自由锻的工艺性要求,应使锻件形状简单，结构合理，成型容易(1）锻件上应避免锥面和斜面的结构(2) 锻件上应避免不规则曲面及相贯结构(3)锻件上应避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲面(4)锻件结构应避免截面尺寸的急剧变化5.自由锻锻件图以零件图为基础并考虑机械加工余量、锻造公差、工艺余块等因素而绘制的图形机械加工余量锻件上供切削的金属层锻件公差锻件实际尺寸与基本尺寸之间允许的偏差。

公差值= (1／4～1／3) 机加余量(锻件基本尺寸:零件的基本尺寸加上机械加工余量)工艺余块（敷料）对形状复杂的零件，为便于锻造，在难锻出的部分增加一部分金属，以简化锻件形状而增加的金属两个工件的锻造工序半轴自由锻(18CrMnTi) 具体工序在下图齿轮自由锻(45)二. 胎模锻1. 胎模锻:在自由锻设备上使用可移动模具（胎模）生产模锻件的方法。

- 通常用自由锻方法使坯料初步成形。

然后在胎模中终锻成形。

- 胎模不固定在锤头或砧座上，只有在使用时才放到锻锤的下砥铁上。

胎模锻的特点(与自由锻相比):1)胎膜锻件的形状与尺寸基本与工人的技术(无)关主要由胎膜来保证，操作简便。

2) 生产率较(高)，锻件质量较(好)，能锻造形状较复杂的锻件。

3) 胎膜锻造的形状(?)。

尺寸精度(高)，敷料(少)，加工余量(小)。

因此既节约了材料，又减少了后续加工量。

4) 胎膜锻件内部组织致密，纤维分布合理。

因此其力学性能较高。

3.胎模的种类1) 扣模：由上、下扣组成，或只有下扣，上扣以上砥铁代替。

扣模一般用来对坯料进行全部或局部扣型。

在扣模中锻造时，坯料不转动，初步成形后锻件翻转90°，在锤砧上平整侧面。

2)套模（筒模）- 开式套模- 闭式套模- 组合套模3)合模：由上模、下模及导向装置组成。

适用于各类锻件的最终成形，尤其是较复杂的非回转体锻件，如连杆、拨叉等(与扣模的区别？)。

4.典型胎膜锻件工艺设计实例下料→加热→镦粗（自由锻）→镦粗（胎膜锻）→胎膜成型→冲孔。

三.模锻1.模锻(模型锻造)：在模锻设备上利用锻模使坯料变形而获得锻件的锻造方法2.模锻特点(与自由锻相比)：1)生产率较(高)。

模锻时，金属变形在模膛内进行，故能较(?)获得所需要的形状。

2)模锻件尺寸(?)，加工余量(少)。

公差仅是自由锻件公差的1/4～1/3，材料利用率(高)，节约加工工时，有利于降低生产成本。

3)锻件尺寸精度(高)，表面粗糙度值(小)，可以锻造形状比较复杂的锻件4)锻造流线分布更合理，操作简单，易于实现机械化。

5)设备投资(高)，锻模成本(高)，每种锻模只加工一种件，只有大批量生产时才表现出其优越性。

受设备吨位限制3.分类-锤上模锻- 曲柄压力机上模锻- 平锻机模锻(卧式曲柄压力机)- 摩擦压力机上模锻4.锻模：锻模是用高强度合金制造的成型锻件的模具- 5CrMnMo, 3Cr2W8V.制作过程：铸造→锻造→粗加工→成型加工→淬火+中or高温回火→精加工5.模膛的分类6.模锻件的结构工艺性 设计模锻零件时，除满足使用要求外，还必须考虑模锻造设备和工具的特点，零件结构要符合模锻的工艺性要求,应使锻件形状简单，结构合理，成型容易 1)模锻件必须具有合理的分模面、模锻斜度和圆角半径 a ）分模面的选择 ①分模面应选在锻件的最大截面处, 便于取出(X a-a) ②分模面的选择应使模膛浅而对称 (X b-b) ③分模面的选择应使锻件上所加敷料最少 ④分模面应最好是平直面 b ）模锻斜度：模膛深度与宽度比值（H/d ）: 5°、7°、10°、12° c ）圆角半径 外圆角半径 r ：取1～6mm 内圆角半径R: (3～4) x r内壁斜度β比外壁斜度α大一级 ? 2) 模锻件的辐板厚度 分型面 内圆角半径R 要大于外圆角半径r ? 不应小于5mm 。

肋不易太薄，内圆角不易太小3) 模锻件尺寸精度较高，表面粗糙度较低，因此零件上只有与其他部件配合的表面才需进行机械加工，其余表面均可设计为非加工表面。

4) 避免零件截面间相差过大或具有薄壁、高肋和高凸起等结 构，在分模面上避免小枝杈和薄凸缘( a) 高而薄 (b) 扁而薄 （5）模锻零件设计应尽量避免 滚压模膛 深孔、槽、沟及多孔结构6）复杂锻件可采用锻-焊或锻-机械连接组合工艺7.模锻件的修整终锻后的模锻件需经切边、冲孔、校正、清理等工序进行修整，以保证和提高锻件的质量。

1) 切边和冲孔2）校正及精压 3） 热处理：模锻件的热处理有正火和退火，目的是消除锻件的冷变形强化、过热组织（如粗大晶粒等）及锻造应力，使锻件获得所需的组织结构和力学性能。

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