《自由锻造》PPT课件.ppt

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1、第四章自由锻造§4-1自由锻造设备一、自由锻锤产生冲击力使金属变形的，生产中使用的自由锻锤是空气锤和蒸汽-空气自由锻锤。自由锻锤的吨位是用落下部分（包括上砧、锤头和工作缸活塞）质量来表示，空气锤的吨位用一般为50～1000公斤。蒸汽-空气自由锻锤的吨位，一般为1～10吨。二、水压机水压机是以静压力使金属变形的。水压机的吨位用所能产生的最大压力来表示，一般为5～150MN。水压机靠静压力工作，无振动，变形速度低（水压机上砧速度约为0.1～0.3m/s；锻锤锤头速度可达7～8m/s)，有利于改善材料的可锻性，并容易达到较大的锻透深度。常用于大型锻件的生产，所锻钢锭质量可达300吨以上。1

2、—工作缸2—工作柱塞3—上横梁4—活动横梁5—立柱6—下横梁7—回程缸8—回程柱塞9—回程横梁10—拉杆11—上砧12—下砧§4-2自由锻概述一、自由锻的特点自由锻时利用锻压设备的砧块或锤头及一些简单的工具，使被加热的金属产生塑性变形，从而得到所需尺寸、形状和性能的锻件的一种锻造加工方法。自由锻造工艺特点：⑴所用工具简单，通用性强，灵活性大，适合单件和小批量锻件的生产。⑵自由锻件工具只与毛坯部分接触，所需设备功率比模锻要小得多，所以自由锻也适于锻造大型锻件。⑶自由锻是靠人工操作来控制锻件形状和尺寸的，锻件的精度与操作者的技术程度有很大关系，故锻件的精度低，材料消耗大。⑷劳动强度较大，

3、生产效率较低。二、自由锻工序与锻件的分类1.自由锻工序分类根据变形性质和变形程度的不同，自由锻工序分为：基本工序、辅助工序和修整工序。（1）基本工序：改变坯料的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序，包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移等。最常用的是镦粗、拔长、冲孔。（2）辅助工序：为了方便基本工序的操作，而使坯料预先产生某些局部变形的工序。如压钳口、倒棱和切肩。（3）修整工序：修整锻件的最后尺寸和形状，消除表面的不平和歪扭，使锻件达到图纸要求的工序。如修整鼓形、平整端面、校直弯曲。2.自由锻件分类§4-3自由锻基本工序一、镦粗使锻件高度减小，横截面增大的锻造工序，称为镦粗。1.

4、镦粗的作用（1）用于饼块类锻件的成形；（2）用于空心类锻件的制坯。使冲孔前的坯料两端平整、截面增大；（3）锻造轴杆类锻件时，镦粗与拔长相结合可以提高锻造比；（4）对于钢锭，采用镦粗加拔长，以提高锻比，改善锻件的力学性能；（5）去除加热后坯料表面的氧化皮。2.镦粗的主要方法主要有：平砧镦粗、局部镦粗和垫环镦粗。3.镦粗变形分析（1）金属流动特点镦粗时，随着高度的减小，金属不断向四周流动。由于坯料和砧面之间的摩擦，镦粗后坯料的侧面将变成鼓形，同时造成坯料内部变形不均匀。通过网格法的镦粗实验，根据坯料内部变形的不均匀程度，坯料可以分为三个变形区。区域Ⅰ：（难变形区）①工具与坯料端面之间摩擦

5、力最大，该区变形十分困难，称为“难变形区”。②在接触面上，由于中心处的金属流动还受到外层的阻碍，愈靠近中心部分受到的摩擦阻力愈大，变形愈困难。③在平板间热镦粗坯料时，与工具结触的上下端金属由于温度降低快，变形抗力大，变形愈困难。区域Ⅱ：（大变形区）受摩擦的影响小，温度降低也慢，“大变形区”。应力状态也有利于变形。区域Ⅲ：（小变形区）受摩擦的影响小，温度降低稍慢，介于Ⅰ、Ⅱ之间，称为“小变形区”。（2）从变形流动特点分析产生质量问题的原因①Ⅰ区金属变形程度小、温度低，故镦粗锭料时此区铸态组织不易破碎和再结晶，结果仍保留粗大的铸态组织。Ⅱ区金属变形程度大、温度高，铸态组织被破碎和再结晶充

6、分，形成细小晶粒的锻态组织，锭料中部的原有间隙也被焊合了。（内部组织不均匀）②Ⅱ区变形大，Ⅲ区变形小，Ⅱ区金属向外流动时便对Ⅲ区金属作用有径向压应力，并使其在切向受拉应力。愈靠近坯料表面切向拉应力愈大。当切向拉应力超过材料的强度极限或切向变形超过材料允许的变形程度时，便引起纵向裂纹。低塑性材料由于抗剪切的能力弱，常在侧表面产生45°方向的裂纹。③不同高径比尺寸的毛坯进行镦粗时，产生的鼓形特征和内部变形分布也不同，参见下图。双鼓形失稳弯曲1）高径比1﹤H0/D0﹤2有鼓形，出现侧面金属向表面转移现象；2）高径比0.5﹤H0/D0﹤1鼓形较前者小，表面积有少量增加；3）高径比2﹤H0/D

7、0﹤2.5镦粗后坯料会产生双鼓形，在双鼓形的中间几乎不受摩擦力影响，变形均匀。4）高径比H0/D0﹥3由于压杆失稳，很容易出现纵向弯曲，继续镦粗则出现折叠。为了防止镦粗缺陷的产生，镦粗时除了要求坯料端面平整，轴线垂直外，更重要的是要求坯料高径比符合要求：圆坯料高径比极限值：H0/D0≤2~2.2矩形坯料高径比的极限值：H0/A0≤3.5~4（3）镦粗表现程度的计算镦粗的变形程度可用三种方法表示：压下量：式中：、——分别为坯料和锻件镦粗前、后的高度。