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10常用的锻造方法

作者:格鲁吉亚赌场 来源:本站原创 日期:2020-10-21 06:59 点击: 

  10常用的锻造方法_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。上次课内容的回顾 塑性变形理论及假设 塑性变形机理:晶体内部产生滑移的结果,(位错运动)造 成晶体的塑性变形 金属变形过程中的组织与性能 获得细化的再结晶组织;气孔、缩松等被压合;形成纤维组织; 特点

  上次课内容的回顾 塑性变形理论及假设 塑性变形机理:晶体内部产生滑移的结果,(位错运动)造 成晶体的塑性变形 金属变形过程中的组织与性能 获得细化的再结晶组织;气孔、缩松等被压合;形成纤维组织; 特点:各个方向上的力学性能不相同 冷变形及热变形 冷变形:只有加工硬化而无回复与再结晶现象 热变形:变形温度在再结晶温度以上,无任何加工硬化 影响塑性变形的因数 塑性和变形抗力 内因:化学成分的影响;金属组织的影响 外因:变形温度的影响;变形速度的影响;应力状态的影响 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 1 3.3 常用的锻造方法 金属塑性成型方法 金属塑性成型方法主要分为无模自由成型(也称为自由锻)和模膛塑性成型(也 称为模锻)。 3.3.1 自由锻 自由锻造优点: 1.使用的工具简单、通用; 2.生产准备周期短,灵活性大,所以使用范围广, 特别适用于单件、小批量生产。 3.自由锻是大型件唯一的锻造方法。 自由锻造缺点: 1.生产效率低,对操作工人的技艺要求高,工 人的劳动强度大; 2.锻件精度差,后续机械加工量大; 国外工业发达国家的中小型自由锻件在其锻件 总产量的比重只有20%~40%。 自由锻工序:基本工序;辅助工序 (在前);精整工序(在后) 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 2 3.3.1.1 自由锻工序分类 基本工序 镦粗; 拔长;冲孔; 弯曲;错移; 切割; 芯轴拨长 ; 芯轴扩孔 ; 压钳把; 倒棱; 压痕; 校正 滚圆 平整 3 自由锻 工序 辅助工序 精整工序 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 基本工序:使坯料达到所需形状和尺寸要求的主变形工序 镦粗:使坯料横截面面积增大,高度减小的锻造工 序,若使坯料局部截面增大则为局部镦粗。 适用:1)锻造高度小截面大的盘类工件 2)空心锻件冲孔前的端面平整; 3)增加杆类零件拔长时的锻造比; 4)破碎粗大碳化物,减少各向异性。 注意:1)为防止镦粗时产生弯曲,坯料高径比为: 1.5≤H/D≤2.5 2)每次的镦粗量应小于材料塑性允许范围。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 4 当镦粗的高径比 H / D > 2.5~3 时: 拔长:使坯料横截面面积减小,长度增加的锻造工序。适用于锻制长 轴类工件。拔长时将坯料沿轴向送进连续锻压,一次变形量为: 3/4方坯边长或0.4-0.8砧宽 规则:拔长矩形坯料时,要不断将坯料翻转90°,以免偏心与弯曲; 拔长园形坯料时,最好使用V形垫铁。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 5 冲孔:用冲头在 坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。 规则:孔径Ф 25㎜,不冲出。 实心冲头双面冲孔 1.坯料;2.冲垫;3.冲头;4.芯料 空心冲头冲孔 1.坯料;2.冲垫;3.冲头;4.芯料 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 6 弯曲 将坯料弯成所规定外形的锻造工序,用于锻造各种弯曲件。坯料在弯曲时, 外侧金属被拉缩,园形截面可能变成椭园,方形截面可能变成梯形。 芯轴拔长 拔长套筒类空心锻件时,要使用一定锥度的芯棒,称为芯轴拔长。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 7 芯 轴 扩 孔 减小空心坯料的壁厚而增大其内、外径的锻造工序。 适用于环类零件 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 8 切割 将坯料分开的锻造工序,如切头、切尾、劈缝及切割成所需要 的形状。 (a)切入; (b)翻转切; (c)切开; (d)去毛刺 错移 将坯料的一部分相对于另 一部分产生位移(其轴线 仍保持平行)的锻造工序, 用以锻造曲轴、麻花钻等。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 9 辅助工序:基本变形之前的预变形工序 压钳把 倒 棱 压痕 武汉理工大学金工学部 2016/11/25 10 精整工序:提高锻件精度的最终工序 校 正 滚 圆 平 整 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 11 3.3.1.2 自由锻件结构工艺性 1.不能锻打锥体或斜面锻件 工艺性差的结构 工艺性好的结构 工艺性差的结构 2.锻件应由简单 的几何体组成。 工艺性差的结构 2016/11/25 工艺性好的结构 武汉理工大学金工学部 12 3.在自由锻锻件的设计上应避免 出现加强筋、凸台等结构。 工艺性差 工艺性好 4.避免锻打横截面有 急剧变化或形状复件 的锻件。 工艺性差 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 工艺性好 13 3.3.2 模膛锻造成型工艺 3.3.2.1 胎模锻造成型工艺及应用 胎模锻造成型是在自由锻设备上,使用可移动的胎模 具生产锻件的锻造方法。 胎模成型与自由成型相比,具有较高的 生产率,锻件质量好,节省金属材料,降低 锻件成本。 与固定模膛成型相比,不需要专用锻造设 备,模具简单,容易制造。 锻件质量不如固定模膛成型的锻件高,工 人劳动强度大,胎模寿命短,生产率低。 胎模成型只适用于小批量生产,多用在 没有模锻设备的中小型工厂中。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 14 扣 模 结 构 示 意 图 (a)单扣模(b)双扣模; 1-坯料; 2-扣模 弯 曲 模 结 构 示 意 图 (a)制坯弯曲模; (b)成形弯曲模; 1-上扣模;2-坯料;3-下扣模 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 15 3.3.2.2 固定模膛成型工艺的分类及设备 固定模膛成型工艺主要分为 锤上模膛成型工艺和压力机上模 膛成型工艺。 锤上模锻成型用于大批量锻 件生产。所用设备有蒸汽-空气锤、 无砧座锤、高速锤等。 压力机上模膛成型常用的设 备有曲柄压力机、摩擦压力机和 平锻机、模锻水压机等。 典型模锻件 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 16 3.3.2.3 1. 预锻模膛 锻模模膛及其功用 预锻模膛的作用:使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸,终锻时金属 容易充满终锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损,以延长锻模的使用寿命。 2. 终锻模膛 终锻模膛的作用是:使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸,因 此它 的形状应和锻件的形状相同。终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个 收缩量。钢件收缩量取1.5% 沿模膛四周有飞边槽,用以增加金属 从模膛中流出的阻力,促使金属充满 模膛,同时容纳多余的金属。 终锻后在孔内留下一薄层金属, 称为冲孔连皮。 带有冲孔连皮及飞边的模锻件 1-飞边;2-分模面;3-冲孔连皮4-锻件 预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较大,没有飞边槽。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 17 3.3.2.4 制坯模膛 a-开式 b-闭式 拔长模膛——用来减小坯料某部分的 横截面积,以增加该部分的长度。 滚压模膛——用来减小坯料某部分的 横截面积,以增大另一部分的横截面积。 主要是使金属按模锻件形状来分布。 弯曲模膛——对于弯曲的 杆类模锻件,需用弯曲模膛来 弯曲坯料。 切断模膛——上模与下模 的角部组成的一对刀口,用来 切断金属。 a-弯曲 模膛 拔长模膛 a-开式 b-闭式 滚压模膛 b-切断 模膛 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 弯曲与切断模膛 18 3.3.3 锤上模锻成型工艺设计 锤上模锻成型的工艺过程一般为:切断毛坯→加 热坯料→模锻→切除模锻件的飞边→校正锻件→锻件 热处理→表面清理→检验→成堆存放。 锤上模锻成型的工艺设计包括制定锻件图、 计算坯料尺寸、确定模锻工步(选择模膛)、选择设 备及安排修整工序等。其中最主要的是锻件图的制 定和模锻工步的确定。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 19 3.3.3.1 模锻件图的制定 选择模锻件的分模面 分模面即是上下锻模在模锻件上的分界面。 制订模锻锻件图时,必须按以下原则确定分模面位置: ?要保证模锻件能从模膛中取出,分模面应选在模锻件最大 尺寸的截面上。 ?按选定的分模面制成锻模后,应使上下两模沿分模面的模 膛轮廓一致,以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象, 及时调整锻模位置。 ?最好把分模面选在模膛深度最浅的位置处。这样可使金属 很容易充满模膛,便于取出锻件,并有利于锻模的制造。 ?选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。 ?最好使分模面为一个平面,使上下锻模的模膛深度基本一 致,差别不宜过大,以便于制造锻模。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 20 模锻分模面 ?分模面在a-a时,已成 形的模锻件无法取出。 ?分模面在c-c时,上、 下两模沿分模面的模膛轮 廓不一致。 ?分模面在b-b时,分模 面不再模膛深度最浅的位 置上,零件中的孔不能锻 出,活块多,浪费金属。 ?分模面在d-d时最合理。 分 模 面 的 选 择 比 较 图 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 21 余块、机械加工余量和锻造工差 ? 余块(敷料):为了简化零件的形状和 结构,便于锻造增加的一部分金属 ? 机械加工余量:为了保证机械加工最终 所需的尺寸而允许保留的多余金属 ? 锻造工差:锻件名义上的允许变动量 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 22 确定模锻件的机械加工余量及公差 机械加工余量一般为1~4 mm, 锻造公差一般取在±0.3~3 mm之间。 标注模锻斜度 当模膛宽度b小而深度h大时, 模锻斜度要取大些。内壁斜度要略大 于外壁斜度(a 2 a 1)。 内圆角半径R是外圆 角半径r的3-4倍 内壁斜度β应比外 壁斜度α大一级 标注模锻圆角半径 锻件上所有转角处 都应做成圆角。一般内 圆角半径(R)应大于 其外圆半径(r)。 留出冲孔连皮 锻件上直径小于25mm的孔,一般不锻出,或只压 出球形凹穴。大于25mm的通孔,也不能直接模锻出通 孔,而必须在孔内保留一层连皮。 冲孔连皮的厚度s与 孔径d有关,当d =30~80mm时,s =4~8mm。 武汉理工大学金工学部 23 2016/11/25 3.3.3.2 模锻工步的确定及模膛种类的选择 长轴类锻件 如台阶轴、曲轴、 连杆、弯曲摇臂等;一般为拔长、滚挤、 预锻、弯曲、预锻、终锻成型。 盘类模锻件 如齿轮、法兰盘 等。一般为镦粗、预锻、终锻成型。 长轴类锻件 模锻工步确定以后,再根 据已确定的工步选择相应的制 坯模膛和模锻模膛。 盘类锻件 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 24 模锻成型件的结构工艺性 ?模锻零件必须具有一个合理的分模面,以保证模锻件易于 从锻模中取出、敷料最少、锻模容易制造。 ?零件上与锤击方向平行的非加工表面,应设计出模锻斜度。 非加工表面所形成的角都应按模锻圆角设计。 ?为了使金属容易充满模膛和减少工序,零件外形力求简单、 平直和对称,尽量避免零件截面间差别过大,或具有薄壁、 高筋、凸起等结构。 ?在零件结构允许的条件下,设计时尽量避免有深孔或多孔 结构。 ?在可能条件下,应采用锻-焊组合工艺,以减少敷料,简化 模锻工艺。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 25 模锻成型件的结构工艺性 ?模锻零件必须具有一个合理的分模面,以保证模锻件易于从锻 模中取出、敷料最少、锻模容易制造。 ?在零件结构允许的条件下,设 计时尽量避免有深孔或多孔结构。 ?在可能条件下,应采用锻-焊 组合工艺,以减少敷料,简化模 锻工艺。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 26 模锻成型件的结构工艺性 截面相差 过大 ?为了使金属容易 充满模膛和减少 工序,零件外形 力求简单、平直 和对称,尽量避 过扁、过薄 免零件截面间差 别过大,或具有 薄壁、高筋、凸 起等结构。 模锻成型件的结构 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 27 模锻件的结构工艺性 内壁斜度β应比外 壁斜度α大一级 内圆角半径R是外圆 角半径r的3-4倍 ?零件上与锤击方向平行的非加工表面,应 设计出模锻斜度。非加工表面所形成的角 都应按模锻圆角设计。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 28 模锻件的缺陷 ?错模 锤头导轨的间隙过大、模具 缺少平衡导锁以及模具安装不 合理等原因都可能产生错模, 如右图所示。 ?欠压 即上、下模分模面未打靠, 也称“锻不足”。 ?局部充不满 由于坯料体积过小或坯料放 偏等原因致使锻件上的凸筋、 外圆角等部位因模槽未充满而 欠缺,这种缺陷一般无法修正。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 错模 29 ?折纹 由于操作不当或模槽设计不合理等原因,锻件表 面产生金属重叠称为折纹。由于折纹处之金属已经 氧化,因此一般无法修正。 ?凹坑 由于模槽中未吹除的氧化皮被压入锻件中,锻件 清理后氧化皮脱落即形成凹坑或麻点。 ?残留毛刺 由于切边模的间隙过大或间隙不均以及切边凹模 刃口变钝等原因常导致锻件切边后在分模面处出现 残留毛刺。残留毛刺过大时需要砂轮磨掉。 2016/11/25 武汉理工大学金工学部 30

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