第3章 塑性成形

1、第第3 3章章 塑性成形塑性成形 教學內(nèi)容教學內(nèi)容 3.13.1 塑性成形理論基礎塑性成形理論基礎3.2 3.2 金屬的加熱與鍛件的冷卻金屬的加熱與鍛件的冷卻3.3 3.3 塑性成形方法塑性成形方法 3.4 3.4 塑性成形工藝設計塑性成形工藝設計 3.5 3.5 塑性加工方法的結(jié)構(gòu)工藝性塑性加工方法的結(jié)構(gòu)工藝性3.6 3.6 常用塑性成形方法的選擇常用塑性成形方法的選擇3.7 3.7 塑性成形新發(fā)展塑性成形新發(fā)展第第3 3章章 塑性成形塑性成形 塑性成形塑性成形：是指：是指固態(tài)金屬固態(tài)金屬在在外力作用外力作用下產(chǎn)生不可下產(chǎn)生不可恢復的永久變形恢復的永久變形塑性變形塑性變形，獲得所需形狀、尺寸

2、，獲得所需形狀、尺寸及力學性能的毛坯或零件的加工方法。各類鋼和有色及力學性能的毛坯或零件的加工方法。各類鋼和有色金屬大都具有一定的塑性，均可在冷態(tài)或熱態(tài)下進行金屬大都具有一定的塑性，均可在冷態(tài)或熱態(tài)下進行塑性成形加工。塑性成形加工。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 概述概述 鍛造工藝鍛造工藝鍛造過程鍛造過程第第3 3章章 塑性成形塑性成形 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 概述概述 常見的塑性加工方法：常見的塑性加工方法： a) 自由鍛自由鍛 b) 模鍛模鍛 c) 擠壓擠壓1. 錘頭錘頭 2. 坯料坯料 3. 下抵鐵下抵鐵 1. 上模上模 2. 坯料坯料 3. 下模下模 1. 擠壓筒擠壓筒 2

3、. 沖頭沖頭3. 坯料坯料 4. 擠壓凹模擠壓凹模PPP1231231234第第3 3章章 塑性成形塑性成形 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 概述概述 d) 拉拔拉拔 e) 軋制軋制 f) 板料沖壓板料沖壓1. 拉拔模拉拔模 2. 坯料坯料 1. 軋輥軋輥 2. 坯料坯料 1. 凸模凸模 2. 板料板料3. 凹模凹模 4. 沖下部分沖下部分12121234第第3 3章章 塑性成形塑性成形 塑性成形的優(yōu)點：塑性成形的優(yōu)點：1）改善金屬的組織，提高金屬的力學性能毛坯。）改善金屬的組織，提高金屬的力學性能毛坯。2）節(jié)約金屬材料和切削加工工時，提高金屬材料）節(jié)約金屬材料和切削加工工時，提高金屬材料的

4、利用率和經(jīng)濟效益的利用率和經(jīng)濟效益 。3）具有較高的勞動生產(chǎn)率）具有較高的勞動生產(chǎn)率 。4）適應性廣）適應性廣 。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 概述概述 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 塑性成形的缺點：塑性成形的缺點： 1）鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性要求較高；對形狀復雜特別是）鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性要求較高；對形狀復雜特別是內(nèi)腔復雜的零件或毛坯難以甚至不能鍛壓成形；內(nèi)腔復雜的零件或毛坯難以甚至不能鍛壓成形； 2）通常鍛壓件）通常鍛壓件(主要指鍛造毛坯主要指鍛造毛坯)的尺寸精度不高，的尺寸精度不高，還需配合切削加工等方法來滿足精度要求；還需配合切削加工等方法來滿足精度要求； 3）塑性加工方法需要重型的機器

5、設備和較復雜的模）塑性加工方法需要重型的機器設備和較復雜的模具，模具的設計制造周期長，初期投資費用高等。具，模具的設計制造周期長，初期投資費用高等。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 概述概述 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 第第1節(jié)節(jié) 塑性成形理論基礎塑性成形理論基礎3.1.1 塑性成形的實質(zhì)塑性成形的實質(zhì)3.1.2 冷變形強化與再結(jié)晶冷變形強化與再結(jié)晶3.1.3 鍛造比與鍛造流線鍛造比與鍛造流線3.1.4 塑性成形基本規(guī)律塑性成形基本規(guī)律3.1.5 金屬的金屬的鍛造性能鍛造性能第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.1.1 塑性成形的實質(zhì)塑性成形的實質(zhì) 具有一定塑性的金屬坯料在外力作用下，當

6、坯料具有一定塑性的金屬坯料在外力作用下，當坯料內(nèi)的應力達到一定的條件，便發(fā)生塑性變形，內(nèi)的應力達到一定的條件，便發(fā)生塑性變形， 這是這是能夠制造塑性成形件的根據(jù)。能夠制造塑性成形件的根據(jù)。 所有金屬都是晶體結(jié)構(gòu)。所有金屬都是晶體結(jié)構(gòu)。1. 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形 單晶體是指原子排列方式完全一致的晶體。單晶體是指原子排列方式完全一致的晶體。 單晶體的塑性變形主要方式有兩種，一為單晶體的塑性變形主要方式有兩種，一為滑移變滑移變形形，二為，二為雙晶變形雙晶變形(亦叫孿晶亦叫孿晶)。 滑移滑移是是主要主要變形方式。變形方式。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.1.1 塑性成形的實質(zhì)塑性成

7、形的實質(zhì)1）滑移：）滑移：滑移是晶體內(nèi)的一部分相對另一部分沿原滑移是晶體內(nèi)的一部分相對另一部分沿原子排列緊密的晶面作相對活動。子排列緊密的晶面作相對活動。 a) 未變形前未變形前 b) 彈性變形彈性變形 c) 彈、塑性變形彈、塑性變形 d) 塑性變形后塑性變形后單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形第第3 3章章 塑性成形塑性成形 常見的三種金屬晶格中，體心立方晶格和面心立方常見的三種金屬晶格中，體心立方晶格和面心立方晶格對稱性好，滑移系多，晶體可在多方向上發(fā)生滑移。晶格對稱性好，滑移系多，晶體可在多方向上發(fā)生滑移。 晶體發(fā)生滑移后，其外表形狀發(fā)生變化，體積保持晶體發(fā)生滑移后，其外表形狀發(fā)生變化，體

8、積保持不變，相對滑移后晶體的兩部分仍保持晶格位向的一致不變，相對滑移后晶體的兩部分仍保持晶格位向的一致性。性。2）雙晶：）雙晶： 雙晶亦叫孿晶。雙晶是晶體在外力作用下晶格的一部雙晶亦叫孿晶。雙晶是晶體在外力作用下晶格的一部分相對另一部分發(fā)生轉(zhuǎn)動。分相對另一部分發(fā)生轉(zhuǎn)動。 未變形部分和變形部分的交界面稱為雙晶面。在雙晶未變形部分和變形部分的交界面稱為雙晶面。在雙晶面兩側(cè)形成鏡面對稱，如圖面兩側(cè)形成鏡面對稱，如圖3-3所示。所示。3.1.1 塑性成形的實質(zhì)塑性成形的實質(zhì)第第3 3章章 塑性成形塑性成形 雙晶一般發(fā)生在晶體內(nèi)滑移系少的金屬中，具有六方雙晶一般發(fā)生在晶體內(nèi)滑移系少的金屬中，具有六方晶格

9、的金屬產(chǎn)生雙晶變形的傾向較大。晶格的金屬產(chǎn)生雙晶變形的傾向較大。 增加變形速度會促使雙晶的發(fā)生。在沖擊力的作用下增加變形速度會促使雙晶的發(fā)生。在沖擊力的作用下容易產(chǎn)生雙晶。容易產(chǎn)生雙晶。a) 變形前變形前 b) 變形后變形后 圖圖3-3 晶體的雙晶晶體的雙晶雙晶面3.1.1 塑性成形的實質(zhì)塑性成形的實質(zhì)第第3 3章章 塑性成形塑性成形 2. 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 多晶體的塑性變形可分為多晶體的塑性變形可分為晶內(nèi)晶內(nèi)變形與變形與晶間晶間變形。變形。 晶粒內(nèi)部的塑性變形稱為晶內(nèi)晶粒內(nèi)部的塑性變形稱為晶內(nèi)變形。晶粒之間相互移動或轉(zhuǎn)動稱變形。晶粒之間相互移動或轉(zhuǎn)動稱為晶間變形。為晶間變形。

10、 多晶體內(nèi)的單個晶粒，其塑性變多晶體內(nèi)的單個晶粒，其塑性變形的方式和單晶體是一樣的，即主形的方式和單晶體是一樣的，即主要變形方式為滑移和雙晶。多晶體要變形方式為滑移和雙晶。多晶體的塑性變形如圖的塑性變形如圖3-4所示。所示。3.1.1 塑性成形的實質(zhì)塑性成形的實質(zhì) 多晶體多晶體:是由大量的大小、形狀、晶格排列位向各是由大量的大小、形狀、晶格排列位向各不相同的晶粒所組成。不相同的晶粒所組成。 P圖圖3-4 多晶體塑性變形多晶體塑性變形 a) 變形前變形前 b) 變形后變形后第第3 3章章 塑性成形塑性成形 多晶體的晶粒各個位向不同，因此在外力作用下多晶體的晶粒各個位向不同，因此在外力作用下各個晶

11、粒所處的塑性變形條件不同。各個晶粒所處的塑性變形條件不同。 3.1.1 塑性成形的實質(zhì)塑性成形的實質(zhì) 圖圖 3-5 多晶體晶粒位向與多晶體晶粒位向與 受力變形關系受力變形關系 與外力作用方向成與外力作用方向成 45角的滑移角的滑移平面，產(chǎn)生切應力最大，易于達到平面，產(chǎn)生切應力最大，易于達到塑性變形所需要的臨界值，產(chǎn)生變塑性變形所需要的臨界值，產(chǎn)生變形。而其鄰近的晶粒，沿滑移平面形。而其鄰近的晶粒，沿滑移平面上的切應力尚未達到臨界值，處于上的切應力尚未達到臨界值，處于非塑性變形狀態(tài)，只能通過晶粒轉(zhuǎn)非塑性變形狀態(tài)，只能通過晶粒轉(zhuǎn)動或者雙晶變形以后，才能夠進一動或者雙晶變形以后，才能夠進一步產(chǎn)生滑移

12、變形。如圖步產(chǎn)生滑移變形。如圖3-5所示，所示，、晶粒易產(chǎn)生滑移，晶粒易產(chǎn)生滑移，、晶粒不晶粒不易產(chǎn)生滑移。易產(chǎn)生滑移。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 在低溫時，晶界的強度一般比晶粒內(nèi)部強度高，變在低溫時，晶界的強度一般比晶粒內(nèi)部強度高，變形抗力大，不易變形。形抗力大，不易變形。 在高溫時，晶界強度降低，晶粒間易于相互移動。在高溫時，晶界強度降低，晶粒間易于相互移動。晶界相對于晶粒的體積所占比例大，其強度高，變形抗晶界相對于晶粒的體積所占比例大，其強度高，變形抗力大，不易塑性變形。力大，不易塑性變形。 多晶體的塑性變形正是由于存在著晶界和各晶粒的多晶體的塑性變形正是由于存在著晶界和各晶粒的

13、位向差別位向差別，其變形抗力要比同種金屬的單晶體高得多。，其變形抗力要比同種金屬的單晶體高得多。同時，由于晶粒越細，在一定體積的晶體內(nèi)晶粒數(shù)目就同時，由于晶粒越細，在一定體積的晶體內(nèi)晶粒數(shù)目就越多，變形就可以分散到更多的晶粒內(nèi)進行，使各晶粒越多，變形就可以分散到更多的晶粒內(nèi)進行，使各晶粒的變形比較均勻，不致產(chǎn)生太大的應力集中，所以的變形比較均勻，不致產(chǎn)生太大的應力集中，所以細晶細晶粒粒金屬的金屬的塑性塑性和和韌性韌性均較好。均較好。3.1.1 塑性成形的實質(zhì)塑性成形的實質(zhì)第第3 3章章 塑性成形塑性成形 1. 冷變形強化冷變形強化(加工硬化加工硬化) 金屬在塑性變形中隨變形程度增大，金屬的強度

14、、硬度升金屬在塑性變形中隨變形程度增大，金屬的強度、硬度升高，而塑性和韌性下降。高，而塑性和韌性下降。 原因是由于滑移面上的碎晶塊和附近品格的強烈扭曲，增原因是由于滑移面上的碎晶塊和附近品格的強烈扭曲，增大了滑移阻力，使繼續(xù)滑移難以進行。大了滑移阻力，使繼續(xù)滑移難以進行。 這種隨變形程度增加，強度、硬度升高而塑性、韌性下降這種隨變形程度增加，強度、硬度升高而塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為冷變形強化冷變形強化(或加工硬化或加工硬化)。3.1.2 冷變形強化與再結(jié)晶冷變形強化與再結(jié)晶 冷變形強化是一種不穩(wěn)定現(xiàn)象，具有自發(fā)地回復到穩(wěn)定狀態(tài)的冷變形強化是一種不穩(wěn)定現(xiàn)象，具有自發(fā)地回復到穩(wěn)定狀態(tài)的傾

15、向，但在室溫下這種回復不易實現(xiàn)。當將金屬加熱至其熔化溫度傾向，但在室溫下這種回復不易實現(xiàn)。當將金屬加熱至其熔化溫度的的0.20.3倍時，晶粒內(nèi)扭曲的品格將恢復正常，內(nèi)應力減少，冷變倍時，晶粒內(nèi)扭曲的品格將恢復正常，內(nèi)應力減少，冷變形強化部分消除，這一過程稱為形強化部分消除，這一過程稱為回復回復。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 回復溫度回復溫度為為 T回回 =(0.20.3) T熔熔式中式中 T回回 金屬的回復溫度，單位為金屬的回復溫度，單位為K； T熔熔 金屬的熔點，單位為金屬的熔點，單位為K。 當溫度繼續(xù)升高至其熔化溫度的當溫度繼續(xù)升高至其熔化溫度的 0.4 倍時，金屬倍時，金屬原子獲得更

16、多的熱能，開始以某些碎品或雜質(zhì)為核心原子獲得更多的熱能，開始以某些碎品或雜質(zhì)為核心結(jié)晶成新的晶粒，從而消除全部冷變形強化現(xiàn)象。這結(jié)晶成新的晶粒，從而消除全部冷變形強化現(xiàn)象。這一過程稱為再結(jié)晶。一過程稱為再結(jié)晶。3.1.2 冷變形強化與再結(jié)晶冷變形強化與再結(jié)晶 2. 再結(jié)晶再結(jié)晶 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 利用金屬的冷變形強化可提高金屬強度，這是工業(yè)生產(chǎn)中利用金屬的冷變形強化可提高金屬強度，這是工業(yè)生產(chǎn)中強化金屬材料常用的一種手段。但是，在塑性加工生產(chǎn)中，冷強化金屬材料常用的一種手段。但是，在塑性加工生產(chǎn)中，冷變形強化給金屬繼續(xù)進行塑性變形帶來困難，應加以消除。變形強化給金屬繼續(xù)進行塑性

17、變形帶來困難，應加以消除。 在實際生產(chǎn)中，常采用加熱的方法使金屬發(fā)生再結(jié)晶，從在實際生產(chǎn)中，常采用加熱的方法使金屬發(fā)生再結(jié)晶，從而再次獲得良好的塑性，這種工藝操作叫而再次獲得良好的塑性，這種工藝操作叫再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火。 金屬的塑性變形一般分為金屬的塑性變形一般分為冷變形冷變形和和熱變形熱變形兩種。兩種。 在在再結(jié)晶溫度以下再結(jié)晶溫度以下的變形叫冷變形。變形過程中無再結(jié)晶的變形叫冷變形。變形過程中無再結(jié)晶現(xiàn)象，變形后的金屬只具有冷變形強化現(xiàn)象。所以在變形過程現(xiàn)象，變形后的金屬只具有冷變形強化現(xiàn)象。所以在變形過程中變形程度不宜過太，以避免產(chǎn)生破裂。中變形程度不宜過太，以避免產(chǎn)生破裂。 冷變形能

18、使金屬獲得較高的硬度，產(chǎn)品表面質(zhì)量好，尺寸冷變形能使金屬獲得較高的硬度，產(chǎn)品表面質(zhì)量好，尺寸精度高，一般不需再切削加工。生產(chǎn)中常用冷變形來提高產(chǎn)品精度高，一般不需再切削加工。生產(chǎn)中常用冷變形來提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量和性能。冷沖壓、冷擠壓、冷鍛等都屬于冷變形。的表面質(zhì)量和性能。冷沖壓、冷擠壓、冷鍛等都屬于冷變形。3.1.2 冷變形強化與再結(jié)晶冷變形強化與再結(jié)晶 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度為為T再再 =0.4T熔熔式中式中 T再再金屬的再結(jié)晶溫度，單位為金屬的再結(jié)晶溫度，單位為K。在再結(jié)晶溫度以上的變形叫在再結(jié)晶溫度以上的變形叫熱變形熱變形。其再結(jié)晶速度大于變形強化速度則變

19、形產(chǎn)生的強化會隨時其再結(jié)晶速度大于變形強化速度則變形產(chǎn)生的強化會隨時因再結(jié)晶軟化而消除，變形后金屬具有再結(jié)晶組織，從而消除因再結(jié)晶軟化而消除，變形后金屬具有再結(jié)晶組織，從而消除冷變形強化痕跡。冷變形強化痕跡。在熱變形過程中金屬始終保持低的塑性變形抗力和良好的在熱變形過程中金屬始終保持低的塑性變形抗力和良好的塑性，可以加工尺寸較大或形狀較復雜的工件，塑性加工生產(chǎn)塑性，可以加工尺寸較大或形狀較復雜的工件，塑性加工生產(chǎn)多采用熱變形來進行。多采用熱變形來進行。但熱變形過程中金屬表面易形成氧化皮，產(chǎn)品表面質(zhì)量和但熱變形過程中金屬表面易形成氧化皮，產(chǎn)品表面質(zhì)量和尺寸精度較低。自由鍛、熱模鍛、熱軋、熱擠壓等

20、都屬于熱變尺寸精度較低。自由鍛、熱模鍛、熱軋、熱擠壓等都屬于熱變形。形。3.1.2 冷變形強化與再結(jié)晶冷變形強化與再結(jié)晶 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 鑄錠冷凝后，雜質(zhì)分布在晶界上，無明顯的方向，鑄錠冷凝后，雜質(zhì)分布在晶界上，無明顯的方向，在熱變形過程中，粗大的晶粒破碎，沿著金屬流動的在熱變形過程中，粗大的晶粒破碎，沿著金屬流動的方向拉長，如圖方向拉長，如圖3-7所示。所示。 3.1.3 鍛造比與鍛造流線鍛造比與鍛造流線 1. 縮孔縮孔 2. 縮松縮松 3. 上礎塊上礎塊 4. 再結(jié)晶的等抽晶再結(jié)晶的等抽晶 5. 下礎塊下礎塊 6. 等軸晶等軸晶 圖圖 3-7 熱軋對晶粒組織的影響熱軋對晶

21、粒組織的影響第第3 3章章 塑性成形塑性成形 鑄錠中的脆性雜質(zhì)順著金屬主要伸長方向呈碎鑄錠中的脆性雜質(zhì)順著金屬主要伸長方向呈碎粒狀或鏈狀斷續(xù)分布；而塑性雜質(zhì)隨著金屬變形，粒狀或鏈狀斷續(xù)分布；而塑性雜質(zhì)隨著金屬變形，沿主要伸長方向呈帶狀連續(xù)分布，這樣熱鍛后的金沿主要伸長方向呈帶狀連續(xù)分布，這樣熱鍛后的金屬組織就具有一定的方向性，通常稱為屬組織就具有一定的方向性，通常稱為鍛造流線鍛造流線，又叫纖維流線，如圖又叫纖維流線，如圖3-8所示。所示。a)模鍛鉤模鍛鉤 b)切削加工鉤切削加工鉤 圖圖 3-8 拖鉤的纖維流線拖鉤的纖維流線3.1.3 鍛造比與鍛造流線鍛造比與鍛造流線 第第3 3章章 塑性成形塑

22、性成形 鍛造流線使金屬的力學性能表現(xiàn)為鍛造流線使金屬的力學性能表現(xiàn)為各向異性各向異性，鍛，鍛件在縱向件在縱向(平行于纖維方向平行于纖維方向)上的塑性和韌性增加，而上的塑性和韌性增加，而在橫向在橫向 (垂直于纖維方向垂直于纖維方向)上則下降。上則下降。 3.1.3 鍛造比與鍛造流線鍛造比與鍛造流線 雜質(zhì)分布的流線化程度與鍛造比有關，流線化程雜質(zhì)分布的流線化程度與鍛造比有關，流線化程度越高，這種差別越明顯。度越高，這種差別越明顯。鍛造比：鍛造比： 在鍛造中生產(chǎn)中常用鍛造比表示變形的程度，通在鍛造中生產(chǎn)中常用鍛造比表示變形的程度，通常用變形前后的常用變形前后的截面比截面比、長度比長度比或或高度比高度

23、比來表示鍛造來表示鍛造比。比。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.1.3 鍛造比與鍛造流線鍛造比與鍛造流線 拔長鍛造比為拔長鍛造比為 ： 鐓粗鍛造比為鐓粗鍛造比為 ： 0110拔長ALyAL0101鐓粗HAyAH式中式中 A0、L0、H0 變形前坯料的橫截面積、長度和變形前坯料的橫截面積、長度和高度；高度；A1、L1、H1 變形后坯料的橫截面積、長度和高度。變形后坯料的橫截面積、長度和高度。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 鍛造比對金屬的組織和性能有很大影響。鍛造比對金屬的組織和性能有很大影響。 一般情況一般情況下，增加鍛造比，可細密金屬組織，提下，增加鍛造比，可細密金屬組織，提高鍛件的力學

24、性能。高鍛件的力學性能。 但是，當鍛造比但是，當鍛造比過大過大，金屬組織的緊密程度和晶，金屬組織的緊密程度和晶粒細化程度都已達到了極限狀況，鍛件的力學性能不粒細化程度都已達到了極限狀況，鍛件的力學性能不再升高，而是增加各向異性。再升高，而是增加各向異性。 鍛造比鍛造比增加增加時，鋼的強度在橫向和縱向上差別不時，鋼的強度在橫向和縱向上差別不大，而塑性和韌性則差別很大；縱向的塑、韌性明顯大，而塑性和韌性則差別很大；縱向的塑、韌性明顯優(yōu)于橫向。優(yōu)于橫向。3.1.3 鍛造比與鍛造流線鍛造比與鍛造流線 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 2 2）凝固收縮）凝固收縮 指合金在液相線和固相線之間凝固階段的指合

25、金在液相線和固相線之間凝固階段的收縮。結(jié)晶溫度范圍越大，收縮率越大。收縮。結(jié)晶溫度范圍越大，收縮率越大。液態(tài)和凝固收液態(tài)和凝固收縮時金屬液體積縮小，是形成縮孔和縮松的基本原因?？s時金屬液體積縮小，是形成縮孔和縮松的基本原因。 鍛造流線的穩(wěn)定性很高，形成后不能用熱處理方法消除，只鍛造流線的穩(wěn)定性很高，形成后不能用熱處理方法消除，只有經(jīng)過塑性加工使金屬變形才能改變其方向和形狀。有經(jīng)過塑性加工使金屬變形才能改變其方向和形狀。 在設計零件和制定變形工藝時必須考慮力學性能的異向性，在設計零件和制定變形工藝時必須考慮力學性能的異向性，盡量使零件所受的盡量使零件所受的最大正應力與流線方向一致最大正應力與流線

26、方向一致，使，使最大切應力或最大切應力或沖擊力與流線方向垂直沖擊力與流線方向垂直。3.1.3 鍛造比與鍛造流線鍛造比與鍛造流線 在在鍛壓鍛壓生產(chǎn)中，還應注意使鍛造流線盡可能生產(chǎn)中，還應注意使鍛造流線盡可能沿著零件的外形沿著零件的外形輪廓分布輪廓分布，并在切削加工過程中保持鍛造流線，并在切削加工過程中保持鍛造流線不被切斷不被切斷，使材料，使材料的力學性能得到最充分的發(fā)揮。的力學性能得到最充分的發(fā)揮。 如圖如圖3-8a)為模鍛鉤，流線分布合理，使用壽命長，且材料為模鍛鉤，流線分布合理，使用壽命長，且材料消耗少，而圖消耗少，而圖3-8b)是用板材直接切削加工出的拖鉤，拖鉤內(nèi)側(cè)流是用板材直接切削加工出

27、的拖鉤，拖鉤內(nèi)側(cè)流線組織被切斷，使用時容易沿切斷處斷裂。線組織被切斷，使用時容易沿切斷處斷裂。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 圖圖3-9a)是用棒料直接切削成形的齒輪，齒根處的切應力平行于流是用棒料直接切削成形的齒輪，齒根處的切應力平行于流線方向，強度最差，壽命最短；線方向，強度最差，壽命最短；3.1.3 鍛造比與鍛造流線鍛造比與鍛造流線 a) 棒料切削成形棒料切削成形 b) 扁鋼經(jīng)切削成形扁鋼經(jīng)切削成形 c) 棒料鐓粗后切削成形棒料鐓粗后切削成形 d) 熱軋成形熱軋成形 1、2 輪齒輪齒 圖圖3-9 不同成形工藝齒輪的流線分布不同成形工藝齒輪的流線分布1212第第3 3章章 塑性成形塑性成

28、形 圖圖3-9b)是扁鋼經(jīng)切削加工的齒輪，齒是扁鋼經(jīng)切削加工的齒輪，齒1的根部切應力與流線方向的根部切應力與流線方向垂直，強度高，齒垂直，強度高，齒2情況正好相反，性能差，壽命短；情況正好相反，性能差，壽命短；3.1.3 鍛造比與鍛造流線鍛造比與鍛造流線 圖圖3-9c)是棒料鐓粗后再經(jīng)切削加工而成，流線呈徑向放射狀，各是棒料鐓粗后再經(jīng)切削加工而成，流線呈徑向放射狀，各齒的切應力方向均與流線近似垂直，強度與壽命較高齒的切應力方向均與流線近似垂直，強度與壽命較高圖圖3-9d)是熱軋成形齒輪，流線完整且與齒廓一致，未被切斷，強是熱軋成形齒輪，流線完整且與齒廓一致，未被切斷，強度最高，壽命最長。度最高

29、，壽命最長。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 成形規(guī)律：成形規(guī)律： 就是塑性成形時金屬質(zhì)點流動的規(guī)律。就是塑性成形時金屬質(zhì)點流動的規(guī)律。 它應該闡明：在給定的條件下，變形體內(nèi)將出現(xiàn)什么樣的它應該闡明：在給定的條件下，變形體內(nèi)將出現(xiàn)什么樣的位移速度位移速度( (位移增量位移增量) )場和位移場。場和位移場。3.1.4 塑性成形基本規(guī)律塑性成形基本規(guī)律 掌握了流動規(guī)律也就可以合理地選擇工步和設計成形模具，掌握了流動規(guī)律也就可以合理地選擇工步和設計成形模具，以及分析成形工件的質(zhì)量問題。以及分析成形工件的質(zhì)量問題。 根據(jù)位移場就可以立即求得物體形狀、尺寸的變化，并可根據(jù)位移場就可以立即求得物體形狀、

30、尺寸的變化，并可方便地求得應變場。方便地求得應變場。1. 體積不變定律體積不變定律 金屬塑性變形后的體積等于變形前的體積，稱為體積不變金屬塑性變形后的體積等于變形前的體積，稱為體積不變定律。應用體積不變定律可算出各定律。應用體積不變定律可算出各工序尺寸工序尺寸。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.1.4 塑性成形基本規(guī)律塑性成形基本規(guī)律 塑性變形時金屬各質(zhì)點首先向塑性變形時金屬各質(zhì)點首先向阻力最小阻力最小方向移動，方向移動，稱為最小阻力定律。稱為最小阻力定律。 一般金屬的某一質(zhì)點移動時阻力最小的方向是通一般金屬的某一質(zhì)點移動時阻力最小的方向是通過該質(zhì)點向金屬變形部分的周邊所作的過該質(zhì)點向金

31、屬變形部分的周邊所作的法線方向法線方向，因，因為質(zhì)點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最小。為質(zhì)點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最小。2. 最小阻力定律最小阻力定律 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.1.4 塑性成形基本規(guī)律塑性成形基本規(guī)律 塑性變形時金屬各質(zhì)點首先向塑性變形時金屬各質(zhì)點首先向阻力最小阻力最小方向移動，方向移動，稱為最小阻力定律。稱為最小阻力定律。 一般金屬的某一質(zhì)點移動時阻力最小的方向是通一般金屬的某一質(zhì)點移動時阻力最小的方向是通過該質(zhì)點向金屬變形部分的周邊所作的過該質(zhì)點向金屬變形部分的周邊所作的法線方向法線方向，因，因為質(zhì)點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最

32、小。為質(zhì)點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最小。2. 最小阻力定律最小阻力定律 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 金屬的鍛造性能是衡量材料經(jīng)受塑性成形加工時成金屬的鍛造性能是衡量材料經(jīng)受塑性成形加工時成形的難易程度。形的難易程度。 金屬鍛造性能的好壞，常用金屬鍛造性能的好壞，常用塑性塑性和和變形抗力變形抗力兩個指兩個指標來衡量。標來衡量。 塑性越高，變形抗力越低，則認為該金屬的鍛造性塑性越高，變形抗力越低，則認為該金屬的鍛造性能好。能好。 金屬的鍛造性能取決于金屬的鍛造性能取決于金屬的本質(zhì)金屬的本質(zhì)和和變形條件變形條件。3.1.5 金屬的鍛造性能金屬的鍛造性能第第3 3章章 塑性成形塑性成

33、形 純金屬的鍛造性能比合金的鍛造性能好。純金屬的鍛造性能比合金的鍛造性能好。 碳鋼隨含碳量增加，鍛造性能變差。碳鋼隨含碳量增加，鍛造性能變差。 鋼中合金元素含量越多，合金成分越復雜，鍛造性鋼中合金元素含量越多，合金成分越復雜，鍛造性能越差。能越差。 鋼中硫、磷含量多也會使鍛造性能變差。鋼中硫、磷含量多也會使鍛造性能變差。 3.1.5 金屬的鍛造性能金屬的鍛造性能 例如純鐵、低碳鋼和高合金鋼，它們的鍛造性能是例如純鐵、低碳鋼和高合金鋼，它們的鍛造性能是依次下降的。依次下降的。 1. 金屬本質(zhì)的影晌金屬本質(zhì)的影晌 1) 化學成分化學成分 不同化學成分的金屬其鍛造性能不同。不同化學成分的金屬其鍛造性

34、能不同。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 純金屬和固溶體純金屬和固溶體( (如奧氏體如奧氏體) )具有良好的鍛造性能；具有良好的鍛造性能； 金屬化合物金屬化合物( (如滲碳體如滲碳體) )使鍛造性能變壞；使鍛造性能變壞； 鑄態(tài)柱狀組織和粗晶結(jié)構(gòu)不如細小而又均勻的晶粒鑄態(tài)柱狀組織和粗晶結(jié)構(gòu)不如細小而又均勻的晶粒結(jié)構(gòu)的鍛造性能好。結(jié)構(gòu)的鍛造性能好。3.1.5 金屬的鍛造性能金屬的鍛造性能2) 金屬組織金屬組織2. 變形條件的影響變形條件的影響 1) 變形溫度變形溫度 通常情況下，隨著變形溫度的升高，金屬內(nèi)原子動通常情況下，隨著變形溫度的升高，金屬內(nèi)原子動能增加，原子間的結(jié)合力減弱，表現(xiàn)為材料的塑

35、性提高能增加，原子間的結(jié)合力減弱，表現(xiàn)為材料的塑性提高而變形抗力減小。而變形抗力減小。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 適當提高變形溫度對改善金屬的鍛造性能有利。適當提高變形溫度對改善金屬的鍛造性能有利。 但溫度過高，會使金屬產(chǎn)生氧化、脫碳、過熱等缺但溫度過高，會使金屬產(chǎn)生氧化、脫碳、過熱等缺陷，甚至使鍛件產(chǎn)生過燒而報廢，所以應該嚴格控制鍛陷，甚至使鍛件產(chǎn)生過燒而報廢，所以應該嚴格控制鍛造溫度范圍。造溫度范圍。 3.1.5 金屬的鍛造性能金屬的鍛造性能 鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍是指始鍛溫度與終鍛溫度間的溫是指始鍛溫度與終鍛溫度間的溫度范圍。它的確定以合金狀態(tài)圖為依據(jù)。度范圍。它的確定以合金狀

36、態(tài)圖為依據(jù)。 終鍛溫度過低，金屬的冷變形強化嚴重，變形抗力急終鍛溫度過低，金屬的冷變形強化嚴重，變形抗力急劇增加，難于加工，強行鍛造，將導致鍛件破裂報廢。劇增加，難于加工，強行鍛造，將導致鍛件破裂報廢。 而始鍛溫度過高，會造成過熱、過燒等缺陷。而始鍛溫度過高，會造成過熱、過燒等缺陷。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 2)變形速度變形速度 隨著變形速度的提高，隨著變形速度的提高，金屬的回復和再結(jié)晶過程金屬的回復和再結(jié)晶過程來不及消除加工硬化的影來不及消除加工硬化的影響，使金屬的塑性下降，響，使金屬的塑性下降，變形抗力提高。變形抗力提高。 但當變形速度超過某但當變形速度超過某個個臨界值臨界值，由于

37、塑性變形，由于塑性變形的熱效應，使金屬內(nèi)的溫的熱效應，使金屬內(nèi)的溫度升高，從而又改善了鍛度升高，從而又改善了鍛造性能。造性能。 3.1.5 金屬的鍛造性能金屬的鍛造性能 b a c 變形速度變形速度 圖圖3-13 變形速度對塑性及變形抗力的影響變形速度對塑性及變形抗力的影響變形抗力曲線變形抗力曲線塑性變化曲線塑性變化曲線變變形形抗抗力、力、塑塑性性第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3) 應力狀態(tài)應力狀態(tài) 不同的壓力加工方法，不同的壓力加工方法，在金屬內(nèi)部產(chǎn)生的應力狀態(tài)在金屬內(nèi)部產(chǎn)生的應力狀態(tài)也不同。甚至在同一種變形也不同。甚至在同一種變形方式下，金屬內(nèi)部不同部位方式下，金屬內(nèi)部不同部位的應力狀

38、態(tài)也可能不一樣，的應力狀態(tài)也可能不一樣，如圖如圖3-143-14所示。所示。 3.1.5 金屬的鍛造性能金屬的鍛造性能a) 擠壓擠壓 b) 拉拔拉拔 c) 自由鍛自由鍛 圖圖3-14 不同變形方式時的應力狀態(tài)不同變形方式時的應力狀態(tài) 擠壓時，坯料內(nèi)部的應力狀態(tài)為三向受壓應力；擠壓時，坯料內(nèi)部的應力狀態(tài)為三向受壓應力； 拉拔時，沿坯料的徑向為壓應力，軸向為拉應力；拉拔時，沿坯料的徑向為壓應力，軸向為拉應力； 平砧鐓粗時，在坯料中心附近存在三向壓應力，而在側(cè)面層，平砧鐓粗時，在坯料中心附近存在三向壓應力，而在側(cè)面層，水平方向的切應力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?。水平方向的切應力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚Α?第第3 3章章 塑性

39、成形塑性成形 拉應力使不同晶面間的原子趨向分離，從而可能導致坯料拉應力使不同晶面間的原子趨向分離，從而可能導致坯料的破裂。的破裂。 壓應力有利于壓合金屬內(nèi)部在塑性變形中產(chǎn)生的微小裂紋，壓應力有利于壓合金屬內(nèi)部在塑性變形中產(chǎn)生的微小裂紋，增加金屬的塑性。增加金屬的塑性。 實踐證明，壓應力的數(shù)目越多，塑性越好；拉應力的數(shù)目越實踐證明，壓應力的數(shù)目越多，塑性越好；拉應力的數(shù)目越多，塑性越差。多，塑性越差。 壓應力狀態(tài)也會增加金屬變形時的內(nèi)部摩擦，使變形抗力增壓應力狀態(tài)也會增加金屬變形時的內(nèi)部摩擦，使變形抗力增大。需要相應增加設備噸位，以增加加工能力。大。需要相應增加設備噸位，以增加加工能力。 選擇選

40、擇壓力加工方法和制訂鍛造工藝的壓力加工方法和制訂鍛造工藝的原則原則 在充分發(fā)揮金屬塑性、滿足成形要求的前提下，盡量減少變在充分發(fā)揮金屬塑性、滿足成形要求的前提下，盡量減少變形抗力，降低設備噸位，減少能耗，使鍛件生產(chǎn)達到優(yōu)質(zhì)低耗的形抗力，降低設備噸位，減少能耗，使鍛件生產(chǎn)達到優(yōu)質(zhì)低耗的要求。要求。 3.1.5 金屬的鍛造性能金屬的鍛造性能第第3 3章章 塑性成形塑性成形 拉應力使不同晶面間的原子趨向分離，從而可能導致坯料拉應力使不同晶面間的原子趨向分離，從而可能導致坯料的破裂。的破裂。 壓應力有利于壓合金屬內(nèi)部在塑性變形中產(chǎn)生的微小裂紋，壓應力有利于壓合金屬內(nèi)部在塑性變形中產(chǎn)生的微小裂紋，增加金

41、屬的塑性。增加金屬的塑性。 實踐證明，壓應力的數(shù)目越多，塑性越好；拉應力的數(shù)目越實踐證明，壓應力的數(shù)目越多，塑性越好；拉應力的數(shù)目越多，塑性越差。多，塑性越差。 壓應力狀態(tài)也會增加金屬變形時的內(nèi)部摩擦，使變形抗力增壓應力狀態(tài)也會增加金屬變形時的內(nèi)部摩擦，使變形抗力增大。需要相應增加設備噸位，以增加加工能力。大。需要相應增加設備噸位，以增加加工能力。 選擇選擇壓力加工方法和制訂鍛造工藝的壓力加工方法和制訂鍛造工藝的原則原則 在充分發(fā)揮金屬塑性、滿足成形要求的前提下，盡量減少變在充分發(fā)揮金屬塑性、滿足成形要求的前提下，盡量減少變形抗力，降低設備噸位，減少能耗，使鍛件生產(chǎn)達到優(yōu)質(zhì)低耗的形抗力，降低設

42、備噸位，減少能耗，使鍛件生產(chǎn)達到優(yōu)質(zhì)低耗的要求。要求。 3.1.5 金屬的鍛造性能金屬的鍛造性能第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.2.1 金屬的加熱金屬的加熱 金屬坯料鍛造前，為了提高其塑性，降低變形抗金屬坯料鍛造前，為了提高其塑性，降低變形抗力，使金屬在較小的外力作用下產(chǎn)生較大的變形，必力，使金屬在較小的外力作用下產(chǎn)生較大的變形，必須對金屬坯料加熱。須對金屬坯料加熱。 第第2節(jié)節(jié) 金屬的加熱與鍛件的冷卻金屬的加熱與鍛件的冷卻 1. 鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍 金屬的溫度高、塑性好、變形抗力小，容易變形，反金屬的溫度高、塑性好、變形抗力小，容易變形，反之亦然。因此，金屬鍛造時，要有一定的溫度

43、范圍，即鍛之亦然。因此，金屬鍛造時，要有一定的溫度范圍，即鍛造溫度范圍。造溫度范圍。 允許加熱到的最高溫度成為允許加熱到的最高溫度成為始鍛溫度始鍛溫度。 始鍛溫度過高，會使坯料產(chǎn)生過熱、過燒、氧化、始鍛溫度過高，會使坯料產(chǎn)生過熱、過燒、氧化、脫碳等缺陷，造成廢品。脫碳等缺陷，造成廢品。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 鍛造過程中，坯料溫度不斷下降，塑性也隨之下降，鍛造過程中，坯料溫度不斷下降，塑性也隨之下降，變形抗力增大，當降到一定溫度時，不僅變形困難，而變形抗力增大，當降到一定溫度時，不僅變形困難，而且容易開裂，必須停止鍛造，重新加熱后再鍛，停止再且容易開裂，必須停止鍛造，重新加熱后再鍛，

44、停止再鍛的溫度稱為鍛的溫度稱為終鍛溫度終鍛溫度。 3.2.1 金屬的加熱金屬的加熱 金屬的鍛造溫度范圍越大越好，可以減少加熱次數(shù)，金屬的鍛造溫度范圍越大越好，可以減少加熱次數(shù)，提高生產(chǎn)率，降低成本。鍛造溫度范圍取決于坯料的種類提高生產(chǎn)率，降低成本。鍛造溫度范圍取決于坯料的種類和化學成分和化學成分。 2. 加熱設備加熱設備 按所用熱源不同，鍛造加熱爐可分為按所用熱源不同，鍛造加熱爐可分為火焰加熱爐火焰加熱爐和和電電熱加熱爐熱加熱爐。一般中、小型工廠中，常用反射爐和電阻爐加。一般中、小型工廠中，常用反射爐和電阻爐加熱金屬坯料。熱金屬坯料。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 1）反射爐）反射爐 反射

45、爐是采用反射爐是采用固體燃料固體燃料（如煤）燃燒產(chǎn)生火焰來加（如煤）燃燒產(chǎn)生火焰來加熱坯料的，稱為熱坯料的，稱為火焰爐火焰爐。 3.2.1 金屬的加熱金屬的加熱 特點：特點： 爐膛面積大，溫度均勻，一般可達爐膛面積大，溫度均勻，一般可達1350左左右，故加熱質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，適用于中、小批量生產(chǎn)。右，故加熱質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，適用于中、小批量生產(chǎn)。 2） 電阻爐電阻爐 電阻爐的核心元件是電阻爐的核心元件是電阻發(fā)熱體電阻發(fā)熱體，電阻加熱是利用電，電阻加熱是利用電流通過電熱元件時產(chǎn)生的電阻熱間接加熱坯料的爐子，通流通過電熱元件時產(chǎn)生的電阻熱間接加熱坯料的爐子，通常制成常制成箱形箱形。 一般分為一般分

46、為中溫中溫電爐和電爐和高溫高溫電爐兩種。電爐兩種。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 （1）中溫電爐）中溫電爐 中溫電爐的電熱元件為中溫電爐的電熱元件為電阻絲電阻絲，其最高使用溫度為，其最高使用溫度為950，用于加熱，用于加熱非鐵金屬及其合金非鐵金屬及其合金的的小型小型鍛件。鍛件。 3.2.1 金屬的加熱金屬的加熱 （2）高溫電爐）高溫電爐 高溫電爐的電熱元件為高溫電爐的電熱元件為硅碳棒硅碳棒，其最高使用溫度為，其最高使用溫度為1350，用于加熱，用于加熱高溫合金高溫合金及及高合金鋼高合金鋼的小型鍛件。的小型鍛件。 特點特點 ： 電阻爐結(jié)構(gòu)電阻爐結(jié)構(gòu)簡單簡單，爐溫及爐內(nèi)氣氛容，爐溫及爐內(nèi)氣氛容

47、易控易控制，制，氧化氧化程度較程度較小小，但是，但是電能消耗大電能消耗大，成本較高。，成本較高。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 冷卻對鍛件質(zhì)量也有重要影響。為使鍛件各部分的冷卻收縮比冷卻對鍛件質(zhì)量也有重要影響。為使鍛件各部分的冷卻收縮比較均勻，防止表面硬化、變形和裂紋。較均勻，防止表面硬化、變形和裂紋。 鍛件不宜冷卻太快，其冷卻方式有三種。鍛件不宜冷卻太快，其冷卻方式有三種。 3.2.2 鍛件的冷卻方法鍛件的冷卻方法 1）空冷）空冷 鍛件鍛后置于無風的空氣中，放在干燥的地面上冷卻。適用于鍛件鍛后置于無風的空氣中，放在干燥的地面上冷卻。適用于中、小型低、中碳鋼及合金鋼制成的鍛件。中、小型低、

48、中碳鋼及合金鋼制成的鍛件。 2）坑冷）坑冷 鍛件鍛后置于充填有石棉灰、砂子或爐灰等絕緣材料的坑中冷鍛件鍛后置于充填有石棉灰、砂子或爐灰等絕緣材料的坑中冷卻。適用于合金工具鋼制成的鍛件。碳素工具鋼鍛件應先空冷至卻。適用于合金工具鋼制成的鍛件。碳素工具鋼鍛件應先空冷至650700后再坑冷。后再坑冷。 3）爐冷）爐冷 鍛件鍛后放入鍛件鍛后放入500700的加熱爐中，隨爐溫緩慢冷卻，適用于的加熱爐中，隨爐溫緩慢冷卻，適用于高合金鋼及厚截面的大型鍛件。高合金鋼及厚截面的大型鍛件。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.3.1鍛造鍛造第第3節(jié)節(jié) 塑性成形方法塑性成形方法 1. 自由鍛自由鍛 將金屬坯料放在

49、鐵砧上，用沖擊力或壓力使其自由變形獲得所將金屬坯料放在鐵砧上，用沖擊力或壓力使其自由變形獲得所需形狀的成形方法，稱為自由鍛造。需形狀的成形方法，稱為自由鍛造。 自由鍛時坯料的變形不受模具的限制，鍛件的形狀和尺寸主要自由鍛時坯料的變形不受模具的限制，鍛件的形狀和尺寸主要靠鍛工的技術來保證，所用設備和工具有很大的通用性?？垮懝さ募夹g來保證，所用設備和工具有很大的通用性。 1）自由鍛設備）自由鍛設備 常用的自由鍛設備有常用的自由鍛設備有鍛錘鍛錘和和壓力機壓力機兩大類。兩大類。 通常幾十公斤的小鍛件采用空氣錘，兩噸以下的中小型件采用通常幾十公斤的小鍛件采用空氣錘，兩噸以下的中小型件采用蒸汽一空氣錘，大

50、鋼錠和大鍛件則在水壓機上鍛造。蒸汽一空氣錘，大鋼錠和大鍛件則在水壓機上鍛造。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.3.13.3.1鍛造鍛造 (1) 空氣錘空氣錘 空氣錘是生產(chǎn)空氣錘是生產(chǎn)中、小型鍛件中、小型鍛件的通用鍛造設備，在生產(chǎn)中應用的通用鍛造設備，在生產(chǎn)中應用最廣。最廣。 它是利用電動機直接驅(qū)動的鍛錘，其結(jié)構(gòu)小，打擊速度快，它是利用電動機直接驅(qū)動的鍛錘，其結(jié)構(gòu)小，打擊速度快，有利于小件一次打火成形。有利于小件一次打火成形。 空氣錘的空氣錘的噸位噸位是以落下部分即工作活塞、錘桿、上砧塊的重是以落下部分即工作活塞、錘桿、上砧塊的重量來表示的，最小為量來表示的，最小為65kg，最大可達，最大

51、可達1000kg，空氣錘產(chǎn)生的打擊力，空氣錘產(chǎn)生的打擊力約為落下重量的約為落下重量的1000倍左右，可以鍛造的質(zhì)量范圍為倍左右，可以鍛造的質(zhì)量范圍為2.584kg的鍛的鍛件。件。 (2) 蒸汽一空氣錘蒸汽一空氣錘 大都以大都以600900kpa的蒸汽或壓縮空氣為動力。的蒸汽或壓縮空氣為動力。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 (3) 水壓機水壓機 水壓機是用水泵產(chǎn)生的高壓水為動力進行工作的。水壓機是用水泵產(chǎn)生的高壓水為動力進行工作的。 優(yōu)點優(yōu)點: 工作行程大、變形速度低、工件變形均勻等，并且工作工作行程大、變形速度低、工件變形均勻等，并且工作中無振動，可制成大噸位設備，適合以鋼錠為坯料的大件加

52、工。中無振動，可制成大噸位設備，適合以鋼錠為坯料的大件加工。 缺點缺點: 結(jié)構(gòu)較大，供水和操作系統(tǒng)等附屬設備較復雜。結(jié)構(gòu)較大，供水和操作系統(tǒng)等附屬設備較復雜。 2）自由鍛工序）自由鍛工序 根據(jù)作用與變形要求不同，自由鍛的工序分為根據(jù)作用與變形要求不同，自由鍛的工序分為基本工序基本工序、輔助輔助工序工序和和精整工序精整工序三類。三類。 (1) 基本工序基本工序 是改變坯料的形狀和尺寸以達到鍛件基本成形是改變坯料的形狀和尺寸以達到鍛件基本成形的工序，包括的工序，包括鐓粗鐓粗、拔長拔長、沖孔沖孔、彎曲彎曲、切割切割、扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)、錯移錯移等，其等，其中最常用的是中最常用的是鐓粗鐓粗、拔長拔長和和沖孔沖孔

53、。 3.3.13.3.1鍛造鍛造第第3 3章章 塑性成形塑性成形 (2) 輔助工序輔助工序 是為基本工序操作方便而進行的預先變形工序，是為基本工序操作方便而進行的預先變形工序，如壓鉗口、倒棱、切肩等。如壓鉗口、倒棱、切肩等。(3) 精整工序精整工序 是修整鍛件的最后尺寸和形狀，消除表面的不平是修整鍛件的最后尺寸和形狀，消除表面的不平和歪扭，使鍛件達到一樣要求的工序，如修整鼓形、平整端面、和歪扭，使鍛件達到一樣要求的工序，如修整鼓形、平整端面、校直彎曲等。校直彎曲等。 與自由鍛相比，模鍛的與自由鍛相比，模鍛的優(yōu)點優(yōu)點是：生產(chǎn)率提高，鍛件的尺寸精度是：生產(chǎn)率提高，鍛件的尺寸精度高，表面粗糙度低，材

54、料的利用率提高高，表面粗糙度低，材料的利用率提高50%，能鍛制形狀比較復雜，能鍛制形狀比較復雜的鍛件，操作簡單，易于實現(xiàn)機械化等。但鍛模制造周期長，成本的鍛件，操作簡單，易于實現(xiàn)機械化等。但鍛模制造周期長，成本高，模鍛件不能太大。因此，模鍛適用于中小型鍛件的成批和大量高，模鍛件不能太大。因此，模鍛適用于中小型鍛件的成批和大量生產(chǎn)。生產(chǎn)。 2. 模鍛模鍛 模鍛是使加熱到鍛造溫度的金屬坯料在鍛模模腔內(nèi)一次或多次模鍛是使加熱到鍛造溫度的金屬坯料在鍛模模腔內(nèi)一次或多次承受沖擊力或壓力的作用而被迫流動成形以獲得鍛件的加工方法。承受沖擊力或壓力的作用而被迫流動成形以獲得鍛件的加工方法。3.3.13.3.1

55、鍛造鍛造第第3 3章章 塑性成形塑性成形 典型模鍛件如圖典型模鍛件如圖3-17所示。所示。 模鍛按使用的設備不同分為：模鍛按使用的設備不同分為：錘上模鍛錘上模鍛、胎模鍛胎模鍛、壓力機上模鍛壓力機上模鍛等。等。圖圖3-17 典型模鍛件典型模鍛件3.3.13.3.1鍛造鍛造 錘上模鍛錘上模鍛 錘上模鍛所用的設備主要是蒸汽一空氣模鍛錘，錘上模鍛所用的設備主要是蒸汽一空氣模鍛錘，工作原理與自由鍛錘基本相同。模鍛錘的噸位一般為工作原理與自由鍛錘基本相同。模鍛錘的噸位一般為116t，模，模鍛件的質(zhì)量一般在鍛件的質(zhì)量一般在150kg以下。與其他模鍛方法相比，錘上精鍛以下。與其他模鍛方法相比，錘上精鍛具有適應

56、性強，可以獨立完成各種類型鍛件的鍛造以及設備費用具有適應性強，可以獨立完成各種類型鍛件的鍛造以及設備費用較低等優(yōu)點，在鍛造生產(chǎn)中的地位非常重要。較低等優(yōu)點，在鍛造生產(chǎn)中的地位非常重要。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 鍛模結(jié)構(gòu)鍛模結(jié)構(gòu)如圖如圖3-18所示，由所示，由帶有燕尾的上模和下模兩部分組帶有燕尾的上模和下模兩部分組成。上?？啃ㄨF緊固在錘頭上，成。上模靠楔鐵緊固在錘頭上，隨錘頭一起作上下往復運動；下隨錘頭一起作上下往復運動；下模用緊固楔鐵固定在模座上。上、模用緊固楔鐵固定在模座上。上、下模合在一起，其中部形成完整下模合在一起，其中部形成完整的模膛。的模膛。 87654321 1. 砧座砧

57、座 2.4.7. 緊固楔鐵緊固楔鐵 3. 模座模座 5. 下模下模 6. 上模上模 8. 錘頭錘頭 圖圖3-18 錘上模鍛錘上模鍛 模膛模膛根據(jù)其功用不同可分為根據(jù)其功用不同可分為制坯模膛和模鍛模膛兩大類。制坯模膛和模鍛模膛兩大類。 (1) 制坯模膛制坯模膛 用于將形狀用于將形狀復雜的模鍛件初步鍛成近似鍛件復雜的模鍛件初步鍛成近似鍛件形狀的模膛。制坯模膛有以下幾形狀的模膛。制坯模膛有以下幾種：種：3.3.13.3.1鍛造鍛造第第3 3章章 塑性成形塑性成形 a) 開式開式 b) 閉式閉式 a) 開式開式 b) 閉式閉式圖圖 3-19 拔長模膛拔長模膛 圖圖3-20 滾壓模膛滾壓模膛 圖圖 3-

58、21 彎曲模膛圖彎曲模膛圖 3-22切斷模膛切斷模膛3.3.13.3.1鍛造鍛造1) 拔長模膛拔長模膛 用它來減小坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的用它來減小坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長度。拔長模膛有開式和閉式兩種，如圖長度。拔長模膛有開式和閉式兩種，如圖3-19所示，一般設在鍛模所示，一般設在鍛模的邊緣。操作時一邊送進坯料，一邊翻轉(zhuǎn)。的邊緣。操作時一邊送進坯料，一邊翻轉(zhuǎn)。2) 滾壓模膛滾壓模膛 有開式和閉式兩種有開式和閉式兩種(圖圖3-20) 。操作時需不斷翻轉(zhuǎn)坯料，。操作時需不斷翻轉(zhuǎn)坯料，用它來減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積，用它來減小坯料某部分的橫截面積，

59、以增大另一部分的橫截面積，主要是使金屬進一步接近模鍛件的形狀。主要是使金屬進一步接近模鍛件的形狀。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 此外，還有成形模膛、鐓粗臺、擊扁面等制坯模膛。此外，還有成形模膛、鐓粗臺、擊扁面等制坯模膛。 3) 彎曲模膛彎曲模膛 如圖如圖3-21所示，用以使坯料彎曲。所示，用以使坯料彎曲。 4) 切斷模膛切斷模膛 如圖如圖3-22所示，它是在上模與下模的角所示，它是在上模與下模的角部組成一對刀口，用來切斷金屬。部組成一對刀口，用來切斷金屬。3.3.13.3.1鍛造鍛造 (2) 模鍛模膛模鍛模膛 用于模鍛件成形的模膛，可分為預鍛用于模鍛件成形的模膛，可分為預鍛模膛和終鍛模膛。

60、模膛和終鍛模膛。 1) 預鍛模膛預鍛模膛 為了改善終鍛時金屬的流動條件，避免為了改善終鍛時金屬的流動條件，避免產(chǎn)生充填不滿和折疊，使鍛坯最終成形前獲得接近終鍛產(chǎn)生充填不滿和折疊，使鍛坯最終成形前獲得接近終鍛形狀的模膛。它可提高終鍛模膛的壽命。其結(jié)構(gòu)比終鍛形狀的模膛。它可提高終鍛模膛的壽命。其結(jié)構(gòu)比終鍛模膛高度大，寬度小、無飛邊槽、模鍛斜度和圓角大。模膛高度大，寬度小、無飛邊槽、模鍛斜度和圓角大。 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 2) 終鍛模膛終鍛模膛 模鍛時模鍛時最后成形最后成形用的模膛。它的形狀應與鍛件用的模膛。它的形狀應與鍛件的形狀相同，尺寸需按鍛件尺寸放大一個收縮量，鋼件收縮量取的形狀