熱鍛工藝概述

1、第二篇 熱鍛工藝與模鍛設(shè)計(jì)第九章 熱鍛工藝概述聶愛(ài)琴 版權(quán)聲明n本課件為作者所有n本課件為職教老師網(wǎng)從網(wǎng)上整理的資料,只能用于學(xué)習(xí) 研究,不得使用商業(yè)!n職教老師網(wǎng)為從事職業(yè)教育的老師服務(wù)!n歡迎大家的加入QQ:434330319 群:17672263第一節(jié) 熱鍛工藝特點(diǎn)一、什么是鍛造？ 鍛造是利用鍛壓設(shè)備，通過(guò)工具工具或模具模具使金屬毛坯產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀，尺寸和內(nèi)部組織的工件的一種壓力加工方法。 鍛造生產(chǎn)是機(jī)械制造工業(yè)中提供毛坯提供毛坯的主要途徑之一。它不但能獲得一定的金屬零件的形狀，而且能改善金屬的內(nèi)部組織，提高金屬的力學(xué)性能和物理性能。）（室溫冷鍛溫鍛熱鍛按溫度按作用力

2、的來(lái)源特種鍛造胎模鍛其它專用設(shè)備上模鍛水壓機(jī)上模鍛水平鍛機(jī)上模鍛熱模鍛壓力機(jī)上模鍛摩擦壓力機(jī)上模鍛錘上模鍛模鍛自由鍛機(jī)械鍛造手工鍛造二、鍛造生產(chǎn)的分類和特點(diǎn)：、分類：、鍛造生產(chǎn)的特點(diǎn)、鍛造能改善金屬的組織，提高金屬的力學(xué)性能和物理性能； 、節(jié)約金屬材料和切削加工工時(shí)； 、具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率； 、鍛造有很大的靈活性。三、鍛造生產(chǎn)的重要性： n、國(guó)防工業(yè)中飛機(jī)上的鍛件質(zhì)量占85 ，坦克上的鍛件質(zhì)量占70 ；大炮、槍支的大部分零件都是鍛造而成的。n、機(jī)床制造工業(yè)中各種機(jī)床上的主要零件，如主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和切削刀具等都是鍛件制成的。n、電力工業(yè)中發(fā)電設(shè)備的主要零件，如水輪機(jī)主軸、透平葉輪、轉(zhuǎn)子、護(hù)

3、環(huán)等均由鍛件制成。n、交通運(yùn)輸工業(yè)中機(jī)車上的鍛壓件質(zhì)量占60 、汽車上的鍛壓件質(zhì)量占80 、輪船上的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和推力軸等主要零件也由鍛制而成。n、農(nóng)用拖拉機(jī)、收割機(jī)等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械上的許多主要零件也都是鍛制成的，如拖拉機(jī)上就有560多種鍛件。n、日常生活用品如錘子、斧子、鋼絲鉗、刀等亦均是鍛制而成的。 四、我國(guó)鍛造生產(chǎn)的發(fā)展概況及今后發(fā)展的方向和任務(wù) n1、在工藝方面：由手工鍛造發(fā)展到了胎模鍛及模鍛，還采用了 高效率、少無(wú)切削的特種鍛造，如精密模鍛、錕鍛和擠壓等， 基本上掌握了合金鋼和大型鍛件的各種鍛造技術(shù)。n2、在設(shè)備方面： 、煤爐得到了改造：高效薄壁旋轉(zhuǎn)加熱爐、敞焰無(wú)氧化加 熱爐、煤氣、燃油

4、加熱爐、電加熱爐已廣泛采用感應(yīng)，電加熱（中頻、工頻）在自動(dòng)化鍛壓生產(chǎn)線上得到應(yīng)用。 、鍛造生產(chǎn)機(jī)械化：有操作機(jī)、裝出料機(jī)。但是我國(guó)與先進(jìn)國(guó)家相比還比較落后，我國(guó)的模鍛件僅占全部鍛件的30（國(guó)外占80 ），國(guó)外電加熱已普遍采用，已有成千條鍛造自動(dòng)生產(chǎn)線，大型自由鍛造水壓機(jī)普遍配備了鍛造操作機(jī)。 我國(guó)的鍛造生產(chǎn)起源較早，但是發(fā)展緩慢。上世紀(jì)50年代后有了迅速發(fā)展： 3、目前我國(guó)鍛造行業(yè)的任務(wù) n、提高大型鍛件與合金鋼鍛件的質(zhì)量和鍛造生產(chǎn)的機(jī)械化與自動(dòng)化程度；n、進(jìn)一步推廣模鍛，發(fā)展大型、先進(jìn)的模鍛設(shè)備，擴(kuò)大模鍛生產(chǎn)，提高模鍛件在整個(gè)鍛件中占的比重；n、根據(jù)熱源條件，進(jìn)一步發(fā)展煤氣、天然氣、油、電等

5、先進(jìn)的加熱技術(shù)；n、大力推廣鍛造少無(wú)切削工藝，發(fā)展高效，精密鍛壓設(shè)備。第二節(jié) 熱鍛原材料及下料方法熱鍛原材料熱鍛原材料：鋼錠（大、中型自由鍛體）、金屬棒料（其余）常用的下料方法常用的下料方法：1、鋸切：園盤鋸、弓型鋸、高速帶鋸 2、剪切：在剪床上或在沖床的剪切模里下料，生產(chǎn)效率高， 切口沒(méi)有材料損耗，端部質(zhì)量較差。3、折斷下料：先在材料上鋸切或氣割一個(gè)口子,通過(guò)壓力機(jī)在預(yù)切口折斷。生產(chǎn)率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、沒(méi)有材料損耗、端面質(zhì)量高。4、砂輪切割：由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)薄片砂輪高速旋轉(zhuǎn)，手動(dòng)或機(jī)動(dòng)使砂輪沿徑向上下運(yùn)動(dòng)而將鋼坯切斷。生產(chǎn)率高，斷面平整，但砂輪損耗大，工人勞動(dòng)條件差。5、火焰切割（氣割）：氧氣、乙炔

6、等氣流將鋼局部加熱至融化溫度，使其逐步熔斷。用于大型鋼坯和鍛件的大斷面切割（可達(dá)1500mm以上），金屬有損耗。6、陽(yáng)極切割：利用電腐蝕作用和電化學(xué)腐蝕作用切開(kāi)金屬材料，生產(chǎn)率高，廢料少，可以切割任何硬度的金屬材料且斷面光潔。第三節(jié)鍛前加熱的目的、方法及鋼在加熱中的常見(jiàn)缺陷一、目的：提高金屬塑性、降低變形抗力、使之易于流動(dòng)成形并獲得良好的鍛后組織。二、加熱方法：、火焰加熱：利用燃料（煤、焦炭、重油、柴油和煤氣）在火焰加熱爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生含有大量熱能的高溫氣體（火焰），通過(guò)對(duì)流、輻射把熱能傳給毛坯表面，再由表面向中心熱傳導(dǎo)而使金屬毛坯加熱。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：燃料來(lái)源方便，爐子修造簡(jiǎn)單，加熱費(fèi)用較低，對(duì)毛坯的

7、適應(yīng)范圍廣。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：勞動(dòng)條件差，加熱速度慢，效率低，加熱質(zhì)量難于控制。、電加熱：通過(guò)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芗訜峤饘倜鳌Ｓ懈袘?yīng)電加熱、接觸電加熱、電阻爐加熱和鹽浴爐加熱。、感應(yīng)電加熱（圖） n在感應(yīng)器通入交變電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)作用下，金屬毛坯內(nèi)部產(chǎn)生交變渦流。由于渦流和磁化發(fā)熱，便直接將金屬毛坯加熱。nn按所用電流頻率不同分為 在鍛壓生產(chǎn)中，以中頻感應(yīng)電加熱應(yīng)用最多。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：加熱速度快，加熱質(zhì)量好，溫度控制準(zhǔn)確，金屬燒損少。便于和鍛壓設(shè)備組成生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化，勞動(dòng)條件好，對(duì)環(huán)境沒(méi)污染。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：設(shè)備投資費(fèi)用高，加熱毛坯尺寸范圍很窄，電能消耗大。)50()10000500()1010(65H

8、zfHzfHzf工頻加熱中頻加熱高頻加熱、接觸電加熱(圖9-3) n以低壓大電流直接通入金屬毛坯，由于金屬存在一定電阻，電流通過(guò)就會(huì)產(chǎn)生熱量，從而使之加熱。n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：加熱速度快，金屬燒損少，加熱溫度范圍不受限制，熱效率高，耗電少，成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。n缺點(diǎn)缺點(diǎn)：毛坯的表面粗糙度和形狀尺寸要求嚴(yán)格，特別是毛坯的端部必須規(guī)整，不得產(chǎn)生畸變。加熱溫度的測(cè)量和控制也比較困難。n適用于長(zhǎng)毛坯的整體或局部加熱。、電阻爐加熱(圖9-4) n利用電流通入爐內(nèi)的電熱體電熱體所產(chǎn)生的熱量，以輻射與對(duì)流的方式來(lái)加熱金屬毛坯。n金屬電熱體有：鐵鉻鋁合金(Cr25Al5、 Cr17Al5、 Cr13Al4)和

9、鎳鉻合金(Cr20Ni80、Cr15Ni60)，做成線狀或帶狀，使用溫度一般在1100以下；n非金屬電熱體：碳化硅、二硅化鉬，制成棒狀，使用溫度可高達(dá)1350 以上。n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)毛坯加熱的適應(yīng)范圍較大，便于實(shí)現(xiàn)加熱機(jī)械化自動(dòng)化，也可用保護(hù)氣體進(jìn)行少無(wú)氧化加熱。n缺點(diǎn)缺點(diǎn)：加熱溫度受到電熱體的限制，熱效率比其他電加熱法低。三、鋼在加熱中的常見(jiàn)缺陷n1、氧化：鋼料加熱到高溫時(shí)，其表層中的Fe元素與氧化性 氣體(O2、CO2、H20、SO2)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使鋼坯表層 形成氧化皮的現(xiàn)象稱為氧化(或燒損)。 Fe + 1/2O2 FeO Fe + CO2 FeO+CO Fe + H20 FeO+H2

10、FeO + 1/2 O2 Fe 3O4 2Fe 3O4 + 1/2 O2 3Fe2o3n危害危害：毛坯燒損；氧化皮在成形時(shí)被壓入鍛件表面，影響其 表面質(zhì)量；氧化皮又硬又脆，加劇模具磨損；引起爐底腐蝕損壞。 2、脫碳 n鋼料在加熱時(shí)，其表層的碳和爐氣中的氧化性氣體(O2、CO2、H2O等)及某些還原性氣體(H2)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成毛坯表層的含碳量減少，稱為“脫碳”。3Fe3C + O2 6Fe +2COFe3C + 2H2 3Fe + CH4Fe3C + H2O 3Fe + CO + H2Fe3C + CO2 3Fe +2COn危害危害：鍛件表面變軟，強(qiáng)度和耐磨性降低，對(duì)需要淬火的鋼，淬火后得不

11、到所要求的硬度。3、過(guò)熱：毛坯加熱溫度超過(guò)始鍛溫度或毛坯在高溫下停留時(shí)間過(guò) 長(zhǎng)，都會(huì)引起奧氏體晶粒迅速長(zhǎng)大，即為“過(guò)熱”。危害危害：晶粒粗大，引起機(jī)械性能(尤其是沖擊韌性)的降低。 但生產(chǎn)實(shí)踐表明：某些鋼的過(guò)熱對(duì)鍛造過(guò)程的影響不是很大，甚至 過(guò)熱較嚴(yán)重的鋼材(只要沒(méi)有過(guò)燒)，在足夠大的變形程度下一般可以消除。4、過(guò)燒：當(dāng)毛坯加熱溫度接近熔點(diǎn)，并在此溫度下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 時(shí)，不僅晶粒粗大，晶間低熔點(diǎn)物質(zhì)開(kāi)始熔化，氧化性氣體滲入晶界，破壞了晶間的聯(lián)系，稱為“過(guò)燒”。 危害危害：強(qiáng)度和塑性大大降低，過(guò)燒的坯料一擊就碎，一般是不能 用熱處理或熱加工的方法來(lái)補(bǔ)救的。次品廢品5、裂紋 在毛坯的加熱過(guò)程中，由

12、于n、表層與心部溫度的差異造成的溫度應(yīng)力；n、鋼錠的內(nèi)部殘余應(yīng)力(鋼錠在凝固和冷卻過(guò)程中， 由于外層和中心冷卻次序的不同，各部分間的相互牽制產(chǎn)生殘余應(yīng)力。外層冷卻快，中心冷卻慢，殘余應(yīng)力在外層為壓應(yīng)力，在中心部分為拉應(yīng)力，其符號(hào)與溫度應(yīng)力相同) ；n、具有相變毛坯的表層與心部相變不同時(shí)形成的組織應(yīng)力；都可能產(chǎn)生心部裂紋。第四節(jié) 熱鍛溫度范圍的確定及加熱規(guī)范的制定一、鋼的鍛造溫度范圍：鋼的鍛造溫度范圍：開(kāi)始鍛造溫度（始鍛溫度）與結(jié)束鍛造溫度（終鍛溫度）之間的一段溫度區(qū)間。二、確定鍛造溫度范圍的原則確定鍛造溫度范圍的原則：首先首先要考慮金屬塑性和鍛件質(zhì)量，其次其次要考慮變形抗力以及火次的問(wèn)題。歸納

13、有以下幾點(diǎn)：、保證在鍛造溫度范圍內(nèi)，金屬的塑性較好；、保證獲得良好的鍛件質(zhì)量（包括內(nèi)部組織和機(jī)械性能）；、保證在鍛造溫度范圍內(nèi)，金屬的變形抗力較??；、以提高鍛造生產(chǎn)率出發(fā)，鍛造溫度范圍盡可能寬一些，以減少坯料的加熱火次。三、確定鍛造溫度范圍的基本方法 n以平衡圖為基礎(chǔ)，參考塑性圖、抗力圖和再結(jié)晶立體圖，從塑性、質(zhì)量和變形抗力三方面加以綜合分析，最后定出始鍛溫度和終鍛溫度。n一般，碳鋼的鍛造溫度范圍根據(jù)鐵碳平衡圖便可以直接確定。對(duì)于多數(shù)合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛造溫度范圍，可以參照含碳量相同的碳鋼來(lái)考慮。但對(duì)塑性較低的高合金鋼，以及不發(fā)生相變的鋼種，則必需通過(guò)試驗(yàn)，才能得出合理的鍛造溫度范圍。 四、始鍛溫度

14、的確定 n首先保證鋼不出現(xiàn)過(guò)熱和過(guò)燒現(xiàn)象。一般應(yīng)低于鐵碳平衡圖的固相線(或熔點(diǎn))150250 。圖9-5。在有些情況下，還應(yīng)考慮坯料的原始組織、鍛造方式和變形工藝等因素。n、當(dāng)以鋼錠為坯料時(shí)，由于其液態(tài)凝固時(shí)所獲得的原始晶粒組織比較穩(wěn)定，產(chǎn)生過(guò)熱和過(guò)燒的傾向性小，所以，鋼錠的始鍛溫度比同種鋼的鋼坯和鋼材要高2050。n、當(dāng)采用高速錘鍛造時(shí)，由于高速變形時(shí)熱效應(yīng)非常顯著，因此其始鍛溫度應(yīng)比通常的始鍛溫度低。n、對(duì)于大型鍛件的鍛造，在確定其最后一火(或兩火)的始鍛溫度時(shí)，必須考慮最后工序剩余的鍛造比，如果此時(shí)的鍛比小于1.5，則應(yīng)適當(dāng)降低始鍛溫度，以防晶粒長(zhǎng)大，這對(duì)不能用熱處理方式細(xì)化晶粒的某些特

15、殊鋼來(lái)說(shuō)尤其重要。五、終鍛溫度的確定 n要保證鋼在終鍛前具有足夠的塑性，又要使鍛件能夠獲得良好的組織性能。鋼的終鍛溫度應(yīng)高于再結(jié)晶溫度，以保證鍛后再結(jié)晶完全，使鍛件得到細(xì)晶粒組織。但是過(guò)高的溫度也會(huì)使鍛件在冷卻過(guò)程中晶粒繼續(xù)變大，因而降低了機(jī)械性能，尤其是沖擊韌性降低得更多。所以確定終鍛溫度時(shí)必須綜合平衡圖和再結(jié)晶立體圖綜合平衡圖和再結(jié)晶立體圖來(lái)考慮：n、對(duì)碳鋼而言，從平衡圖可知，GSE線以上是高溫單相奧氏體區(qū)，此時(shí)塑性較好，變形抗力較低，其終鍛溫度不能低于A1線。否則，塑性顯著降低，變形抗力增大，加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，容易產(chǎn)生鍛造裂紋。一般高于A3.、Acm線1550。n、對(duì)于亞共析鋼，在A3線

16、以上15 50。n、對(duì)于低碳鋼(含碳量小于0.3)，其終鍛溫度可以在A3線以下的兩相（）區(qū)。因?yàn)檫@時(shí)材料仍具有足夠的塑性，變形抗力也不大，并且還擴(kuò)大了鍛造溫度范圍。 、對(duì)于過(guò)共析鋼，當(dāng)溫度低于Acm線以下時(shí)，還將析出二 次滲碳體，且沿晶界呈網(wǎng)狀分布。因此，這時(shí)不能停鍛，應(yīng)繼續(xù)鍛打以破碎網(wǎng)狀滲碳體。但是溫度的進(jìn)一步下降將因塑性的顯著降低而必須終止鍛造。所以其終鍛溫度一般應(yīng)在線以上50 100。 另外，終鍛溫度的確定有時(shí)還與不同鋼種、鍛造工序和后續(xù)工序等有關(guān)：、對(duì)于無(wú)相變的鋼種，由于不能用熱處理的方法細(xì)化晶粒，只有依靠鍛造來(lái)控制晶粒度。為了使鍛件獲得細(xì)小晶粒，這類鋼的終鍛溫度一般偏低。、對(duì)于某些特

17、殊工序，其終鍛溫度還要作相應(yīng)調(diào)整。例如精整工序的終鍛溫度一般允許比規(guī)定值低 。、對(duì)于鍛后立即進(jìn)行鍛件余熱熱處理時(shí)，為滿足余熱熱處理的溫度要求，其終鍛溫度有時(shí)可以稍高些，當(dāng)鍛件的材料為低碳鋼時(shí)，其終鍛溫度可以稍高于線。見(jiàn)表六、鋼的加熱規(guī)范 n加熱規(guī)范加熱規(guī)范是指金屬?gòu)难b爐開(kāi)始到結(jié)束加熱的整個(gè)過(guò)程中，對(duì)爐子溫度和金屬溫度隨時(shí)間變化的規(guī)定。n主要內(nèi)容有主要內(nèi)容有：裝爐溫度、加熱各個(gè)階段爐子的升溫速度、各個(gè)階段加熱（保溫）時(shí)間和總的加熱時(shí)間、以及最終加熱溫度、允許的加熱不均勻性和溫度頭等。n制定加熱規(guī)范的原則制定加熱規(guī)范的原則：在保證毛坯加熱質(zhì)量前提下，縮短加熱時(shí)間和節(jié)省燃料，力求加熱過(guò)程越快越好。

18、n常見(jiàn)的加熱規(guī)范常見(jiàn)的加熱規(guī)范有 五段加熱：見(jiàn)表 、裝爐溫度n通常裝爐溫度對(duì)導(dǎo)熱性好及斷面尺寸小的鋼料影響不大。(不考慮裝爐溫度)n但對(duì)導(dǎo)熱性差及斷面尺寸大的鋼料，則應(yīng)限制裝爐溫度，尤其對(duì)大鋼錠及高合金鋼，除限制裝爐溫度外，還應(yīng)在該溫度下進(jìn)行保溫。因?yàn)樵陂_(kāi)始預(yù)熱階段，鋼料溫度低、塑性差，而且在200 400范圍內(nèi)存在蘭脆區(qū)。但在450 以后,塑性指標(biāo)、顯著提高，而和逐漸降低。所以，一般高速鋼的裝爐溫度為450 600 ，高錳鋼為400 450 。n確定裝爐溫度可參考有關(guān)經(jīng)驗(yàn)資料與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 b2 . 0、加熱速度 n、快速加熱的優(yōu)點(diǎn)：快速加熱就是較大地提高爐溫，把室溫的鋼料直接放到高溫爐中加熱

19、。一般把爐溫升高到1400 1500 ，有的甚至達(dá)到1600 ，由于溫度頭（爐溫與坯料表面的溫差）超過(guò)一般的倍，加熱時(shí)間大大縮短加熱時(shí)間大大縮短。經(jīng)過(guò)快速加熱的鋼料，具有晶粒具有晶粒小塑性高的優(yōu)點(diǎn)小塑性高的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)榻饘僭诟邷仉A段的時(shí)間短，晶間非金屬雜質(zhì)來(lái)不及大量聚集的緣故。另外快速加熱時(shí)氧化和脫碳少快速加熱時(shí)氧化和脫碳少。由于快速加熱縮短了加熱時(shí)間，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了工具磨損和燃料消耗，從而帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益?？赡艿淖畲蟮募訜崴俣瓤赡艿淖畲蟮募訜崴俣龋焖偌訜幔籂t子以最大的供熱能力加熱時(shí)所能達(dá)到的加熱速度；金屬允許的加熱速度金屬允許的加熱速度：金屬在加熱時(shí)不產(chǎn)生加熱裂紋的加熱速度

20、。 n在低溫階段（約在800前），爐溫與毛坯表面溫度間的差別很大，這時(shí)的加熱速度可能達(dá)到最大值，由此引起的溫度應(yīng)力也可能最大。同時(shí)，由于鋼料在低溫時(shí)的塑性較差，特別是有藍(lán)脆溫度區(qū)及原有殘余應(yīng)力的存在，因此，鋼在這個(gè)階段產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)性最大 (這時(shí)的快速加熱要特別注意這時(shí)的快速加熱要特別注意)。而在高溫階段，由于鋼的塑性急劇的增加，溫度應(yīng)力和殘余應(yīng)力逐漸得到消除，產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)性也就大為減少，因此，可以用最快的加熱速度加熱。n實(shí)踐證明，只有加熱導(dǎo)熱性很差的高碳鋼、高合金鋼或斷面尺寸較大的鋼錠，因?yàn)楫a(chǎn)生裂紋的可能性較大，所以需要低溫預(yù)熱，要待塑性提高和產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)性消除以后，方可用最大的、技術(shù)上

21、所能達(dá)到的加熱速度來(lái)加熱。對(duì)于那些導(dǎo)熱性較好的低碳鋼、低合金鋼或斷面尺寸較小的鋼錠，均可不經(jīng)預(yù)熱，而直接裝入爐溫等于或高于始鍛溫度的爐內(nèi)，以最大的加熱速度進(jìn)行加熱。n、提高加熱速度可采取的措施：n首先首先，提高爐溫，采用快速加熱，盡量減少損失；其次其次，合理布排爐內(nèi)金屬，使其盡可能達(dá)到多面加熱；再次再次，合理設(shè)計(jì)爐膛尺寸，特別是爐膛高度，造成爐內(nèi)強(qiáng)烈循環(huán)，增加輻射換熱及對(duì)流換熱等。 、均熱保溫： n、裝爐溫度下的保溫，目的是防止金屬在加熱過(guò)程中，因溫度應(yīng)力而引起破壞，特別是鋼在200 400 的蘭脆破壞。n、700 850 的保溫，目的是為了減少前段加熱后鋼料斷面上的溫差，從而減少鋼料斷面內(nèi)的

22、溫度應(yīng)力和使鍛造溫度下的保溫時(shí)間不至過(guò)長(zhǎng)。對(duì)于有相變的鋼，當(dāng)其幾何尺寸較大時(shí)，為了不至因相變吸熱使內(nèi)外溫差過(guò)大，更需要第段保溫。n、終鍛溫度下保溫，目的除減少鋼料斷面上的溫差以使溫度均勻外，還可借助擴(kuò)散作用，使組織均勻化，減小變形的不均勻。這樣不但提高了金屬的塑性，而且對(duì)提高鍛件質(zhì)量也有一定的重要意義。如高速鋼在段下的保溫的目的，就是使碳化物溶于固溶體中，但是對(duì)有些鋼，如鉻鋼（r）在高溫下容易產(chǎn)生過(guò)熱。因此在鍛造溫度下的保溫時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則將產(chǎn)生過(guò)熱和過(guò)燒。 、加熱時(shí)間n坯料在爐中均勻加熱到規(guī)定溫度所用的時(shí)間，它是加熱各個(gè)階段保溫時(shí)間和升溫時(shí)間的總和，一般按實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖表確定（課本舉例）。也

23、有按經(jīng)驗(yàn)公式確定（略）。 七、不同規(guī)格鋼錠、鋼材和鋼坯的加熱規(guī)范 n根據(jù)各種鋼材規(guī)格大小和化學(xué)成分的不同，其加熱規(guī)范也有所不同，現(xiàn)分別討論如下：n、加熱規(guī)范的類型：教材257，表。n、鋼錠和大鋼坯的加熱規(guī)范： 、冷錠料(裝爐時(shí)的溫度為室溫)加熱規(guī)范：關(guān)鍵是控制低溫階段(600 以下)的加熱速度：由于各種材料的冷鋼錠低溫時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)相差很大，因此，同樣溫度下（有成分偏析）其溫度應(yīng)力相差也很大。另外鋼錠在600 以下塑性較差，其心部存在與溫度應(yīng)力同向的殘余應(yīng)力，如果加熱規(guī)范不當(dāng)容易引起鋼錠開(kāi)裂。所以，冷鋼錠的加熱應(yīng)按導(dǎo)溫性和塑性的大小分組制定相應(yīng)的加熱規(guī)范。 對(duì)于大型冷鋼錠，還應(yīng)考慮斷面尺寸的影響

24、。因?yàn)閿嗝娉叽巛^大時(shí)，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也較大，因此應(yīng)限制裝爐溫度，并且低溫階段應(yīng)緩慢加熱。碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼的裝爐溫度為350 850 ，高合金鋼一般在400 600 。為了減小加熱時(shí)的溫差，可在裝爐溫度下進(jìn)行保溫。當(dāng)溫度高于800 以后，鋼錠已具有一定的塑性，這時(shí)可以采用較快的加熱速度。大型鋼錠的加熱一般采用二段、三段、四段或五段的加熱規(guī)范。一般冷錠的加熱規(guī)范見(jiàn)表4-8對(duì)于小型冷錠的加熱，由于斷面尺寸小，殘余應(yīng)力和加熱時(shí)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也較小，因此可以采用快速加熱。但對(duì)于高合金鋼小錠，為減少開(kāi)裂現(xiàn)象，一般采用大型冷錠的分段加熱規(guī)范。、采用熱錠料熱錠料( (煉鋼車間澆鑄的鋼錠直接保溫送到鍛造車

25、間裝爐加熱，其裝爐時(shí)的表面溫度不低于550 650)加熱的優(yōu)點(diǎn) ：n不但避免產(chǎn)生殘余應(yīng)力和降低溫度應(yīng)力，而且縮短加熱時(shí)間，減少氧化損失及燃料消耗，避免鋼錠冷卻產(chǎn)生缺陷，提高爐子生產(chǎn)率。一般裝爐溫度約為800 1200 （生產(chǎn)中應(yīng)盡量采用）。n熱鋼錠的加熱規(guī)范，主要取決于它的斷面尺寸，而與它的化學(xué)成分無(wú)關(guān)。原因是： ）、各種鋼料高溫時(shí)的導(dǎo)溫系數(shù)很接近，因此各鋼種的熱錠 和熱鋼坯可以使用同一加熱規(guī)范； ）、熱錠裝爐時(shí)的心部溫度高于表面（高出300 左右），當(dāng)開(kāi)始加熱時(shí)，表面溫度升高，而心部則繼續(xù)降低，因而斷面溫差小，相應(yīng)的溫度應(yīng)力也小。當(dāng)溫度繼續(xù)提高，斷面溫差雖然有所增大，但這時(shí)鋼錠已具有較高的塑

26、性，溫度應(yīng)力的危險(xiǎn)性不大，故對(duì)鋼錠加熱可不限制裝爐溫度和升溫速度，可按最大加熱速度加熱至所規(guī)定的最高溫度。n但是，當(dāng)鋼錠達(dá)到最高溫度后，必須進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間保溫，使其均勻熱透。熱錠料加熱規(guī)范見(jiàn)表4-9。、鋼材或中小鋼坯的加熱規(guī)范 n大部分中小模鍛件和自由鍛件多采用鋼材或中小鋼坯作為原材料。特點(diǎn)是尺寸較小，經(jīng)過(guò)了初期的壓力加工成形(鋼錠鍛造成鋼坯或軋制成鋼材等)，其強(qiáng)度和塑性得到了提高，同時(shí)消除或減小了殘余應(yīng)力，因此加熱時(shí)不易產(chǎn)生破壞。其加熱規(guī)范的特點(diǎn)如下：、可高溫裝爐，快速加熱。、這類原材料當(dāng)加熱到始鍛溫度后可不保溫而立即出爐 鍛造。、始鍛溫度可以稍許超過(guò)其過(guò)熱溫度，這樣有利于降低變形抗力和提高金屬

27、的塑性，有利于金屬流動(dòng)成形，另外，當(dāng)操作速度較快，溫降較小時(shí)，其終鍛溫度較高，可進(jìn)行余熱熱處理。n所以：、對(duì)于斷面尺寸在150200mm以下的碳素結(jié)構(gòu)鋼和直徑小于100mm的合金結(jié)構(gòu)鋼，可按最大可能的加熱速度加熱，采用一段加熱規(guī)范，爐子溫度通常為1300 1350。 、斷面尺寸在200 300mm，含碳量大于0.45的碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼的鋼坯，采用三段加熱規(guī)范。 第五節(jié)少無(wú)氧化加熱 少氧化或無(wú)氧化加熱是廣泛用于精密成形工藝的一種加熱方法。它不但可以減少金屬的氧化燒損（燒損量小于0.5），提高加熱質(zhì)量，而且還可以提高鍛件的尺寸精度和表面光潔度，以及模具的使用壽命等。因此，它是現(xiàn)代化加熱技術(shù)的發(fā)展

28、方向。 實(shí)現(xiàn)少無(wú)氧化加熱的主要方法主要方法有：快速加熱、介質(zhì)保護(hù)加熱、少無(wú)氧化火焰加熱等。 一、快速加熱：采用技術(shù)上允許的加熱速度來(lái)加熱金屬。二、介質(zhì)保護(hù)加熱：通過(guò)保護(hù)介質(zhì)把金屬坯料與氧化性爐氣隔開(kāi)而進(jìn)行的加熱。、保護(hù)介質(zhì)：、氣體介質(zhì)：惰性氣體、石油液化氣、利用燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的保護(hù)氣體等。、液體介質(zhì)：熔融玻璃、熔融鹽。、固體介質(zhì)：玻璃粉、琺瑯?lè)?、石墨粉、金屬粉。、利用某些保護(hù)介質(zhì)進(jìn)行少無(wú)氧化加熱的方法： 、在馬弗爐中通保護(hù)氣體加熱：高溫爐氣在馬弗管外加熱馬弗管，馬弗管通過(guò)輻射傳熱間接加熱管內(nèi)的金屬坯料，這樣使坯料與氧化性爐氣隔開(kāi)，并且向管內(nèi)不斷地通保護(hù)氣體，從而實(shí)現(xiàn)少無(wú)氧化加熱。馬弗管通

29、常用碳化硅、剛玉等材料制成，其厚度為mm。常用的保護(hù)氣體：不完全燃燒的煤氣、天然氣、石油液化氣或分解氨。這種保護(hù)加熱的不足：在坯料出爐后的鍛造過(guò)程中，表面還會(huì)產(chǎn)生二次氧化，而且其應(yīng)用也局限于小鍛件的少無(wú)氧化加熱。 、在玻璃浴爐中加熱：在爐的凹形爐底裝有熔融玻璃，當(dāng)坯料連續(xù)推過(guò)高溫玻璃液后便被加熱，由于玻璃液的保護(hù)作用，坯料加熱過(guò)程不會(huì)氧化，而且坯料推過(guò)玻璃液后，在其表面附著一層薄玻璃膜，它不但能防止坯料產(chǎn)生二次氧化，而且在鍛造成形時(shí)還能起到潤(rùn)滑作用。玻璃液一般采用硅酸鹽玻璃熔體，這種玻璃液體來(lái)源廣、成本低、加熱溫度范圍大。對(duì)高合金鋼、鎳基合金及鈦合金，可采用堿性低的硼硅酸鹽玻璃熔體。 優(yōu)點(diǎn)：防

30、止氧化和脫碳的效果好，加熱速度快、加熱均勻、操作簡(jiǎn)單、成本低。 缺點(diǎn)：應(yīng)用范圍也僅適于小鍛件的少無(wú)氧化加熱。 、坯料表面涂敷保護(hù)涂層加熱：坯料表面均勻涂敷一層保護(hù)涂料(如玻璃粉等），當(dāng)加熱時(shí)，隨著溫度的升高，保護(hù)涂層逐漸熔融，形成一層不透氣的致密薄膜,牢固地與坯料表層粘在一起，從而達(dá)到把坯料與氧化性爐氣隔開(kāi)的目的。坯料加熱完畢后，在鍛造過(guò)程中保護(hù)涂層不但可以防止二次氧化，還能起到潤(rùn)滑的作用。保護(hù)涂層保護(hù)涂層：玻璃狀（琺瑯）涂層，玻璃陶瓷涂層，玻璃金屬涂層，金屬涂層等。其中玻璃狀涂層應(yīng)用最廣，它采用一定的玻璃粉加少量穩(wěn)定劑、粘結(jié)劑和水配成的懸浮液，涂敷在坯料表面而成。玻璃粉有硅酸鹽玻璃粉，硼硅酸

31、鹽玻璃粉等。前者的主要成分是SiO2，后者為SiO2和B2O2，此外還有NaO、K2O、MgO、CaO、Al2O3等。穩(wěn)定劑可用粘土或膨潤(rùn)土。粘結(jié)劑可用乳膠、水玻璃或亞硫酸鹽。三、少無(wú)氧化火焰加熱通過(guò)控制燃燒爐氣的性質(zhì)，使鋼料在有利的氣氛中加熱，防止其產(chǎn)生嚴(yán)重的氧化與脫碳，從而實(shí)現(xiàn)少無(wú)氧化加熱。1、少無(wú)氧化火焰加熱原理：金屬坯料在火焰爐中加熱時(shí)，由于O2，CO2和H2O與金屬表面接觸而發(fā)生氧化與脫碳：2Fe + O2 2FeOFe3C + O2 3Fe + CO2Fe + CO2 FeO + COFe3C + CO2 3Fe +2COFe + H2O FeO + H2Fe3C + H2O 3F

32、e + CO + H2左邊反應(yīng)式是可逆反應(yīng)，向右是氧化反應(yīng)，向左是還原反應(yīng)。當(dāng)CO和H2的濃度增加，平衡便向還原反應(yīng)進(jìn)行，于是FeO得到了還原，減少了金屬氧化。這時(shí)必須減少空氣量。但減少空氣量后燃料不能完全燃燒，所產(chǎn)生的熱量不能使?fàn)t氣達(dá)到鍛造所需要的高溫，因此，要將空氣預(yù)熱。有時(shí)空氣必須預(yù)熱到890。2、敞焰少無(wú)氧化加熱方法燃料在同一爐膛內(nèi)分兩個(gè)階段燃燒，形成氣氛不同的上下兩層：下部為低溫?zé)o氧化還原性爐氣區(qū)，鋼材不被氧化；上部則為高溫氧化區(qū)。由于爐膛上部通入經(jīng)預(yù)熱的二次空氣，燃燒充分完全燃燒，產(chǎn)生大量的熱能，透過(guò)爐膛下部的保護(hù)氣層，對(duì)鋼料進(jìn)行輻射傳熱，使其達(dá)到鍛造溫度，從而實(shí)現(xiàn)少無(wú)氧化加熱，只

33、產(chǎn)生少量氧化，其燒損量低于0.3或0.2。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：爐子制造簡(jiǎn)單，加熱成本低，坯料適應(yīng)性大。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：防止脫碳的效果不好。 3、平焰少無(wú)氧化加熱主要是利用平焰燒嘴的燃燒特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼料的少無(wú)氧化加熱。平焰燒嘴的特點(diǎn)是平焰燒嘴的特點(diǎn)是：當(dāng)空氣沿切線進(jìn)入燒嘴后，經(jīng)螺旋導(dǎo)流葉片而高速旋轉(zhuǎn)，在表面光滑的喇叭狀燃坑道內(nèi)，氣流以不變的速度和流股沿?cái)嗝嫘D(zhuǎn)向前。當(dāng)氣流的徑向速度大于軸向速度的1.5倍時(shí)，進(jìn)到爐膛的氣流由于離心作用，沿著爐壁四周擴(kuò)散，形成緊貼爐壁表面的平展氣流。而從煤氣管口噴出來(lái)的天然氣，依靠由旋轉(zhuǎn)空氣造成的負(fù)壓，被吸入平展氣流處邊混合邊燃燒，在爐壁表面形成園餅狀平火焰。由于其對(duì)爐墻表面的傳

34、熱急劇增強(qiáng)，因而使燒嘴所在的爐墻成為高溫的輻射源，輻射傳熱得到加強(qiáng)。隨著加熱爐溫和空氣預(yù)熱溫度的提高，形成穩(wěn)定平焰的空氣過(guò)剩系數(shù)將減小。從而實(shí)現(xiàn)少無(wú)氧化加熱。 第六節(jié)熱鍛設(shè)備 一、自由鍛設(shè)備鍛錘、水壓機(jī)二、模鍛設(shè)備：模鍛錘、熱模鍛壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、平鍛機(jī)。從模鍛的發(fā)展趨勢(shì)看，壓力機(jī)上模鍛將逐步代替錘上模鍛。因?yàn)閴毫C(jī)上模鍛相對(duì)于錘上模鍛來(lái)說(shuō)，鍛件尺寸較精確，生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化。 三、模鍛設(shè)備的選用n大批量生產(chǎn)選用模鍛壓力機(jī)；n中小批量模鍛件和小型復(fù)雜件選用有砧座模鍛錘；n難變形的大中型鍛件選用對(duì)擊錘；n對(duì)稱形精密鍛件選用螺旋壓力機(jī)；第十章自由鍛造工藝自由鍛造工藝特

35、點(diǎn)：自由鍛造工藝特點(diǎn)：、所用工具簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，靈活性大，適合單件和小批量鍛 件的生產(chǎn)。、自由鍛件工具只與毛坯部分接觸，所需設(shè)備功率比模鍛要小得多，所以自由鍛也適于鍛造大型鍛件。、能鍛造多種多樣、變形程度相差很大的鍛件。、自由鍛是靠人工操作來(lái)控制鍛件形狀和尺寸的，鍛件的精度與操作者的技術(shù)程度有很大關(guān)系，同時(shí)具有效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大的特點(diǎn)。第一節(jié)自由鍛工序分類 基本工序：鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、芯軸擴(kuò)孔、芯軸拔長(zhǎng)、彎曲、切割、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)、鍛接等。輔助工序：鋼錠倒棱、預(yù)壓鉗把、分段壓痕修整工序：鼓形滾圓、端面平整、彎曲校正第二節(jié)自由鍛基本工序分析一、鐓粗：、定義：使毛坯高度減小而橫截面增大的成形工序。、

36、鐓粗用于： 、由橫截面積較小的坯料得到橫截面積較大而高度較小的鍛件； 、沖孔前增大坯料橫截面積和平整坯料端面； 、提高下一步拔長(zhǎng)時(shí)的鍛造比； 、提高鍛件的機(jī)械性能和減小機(jī)械性能的異向性； 、反復(fù)進(jìn)行鐓粗和拔長(zhǎng)可以破碎合金工具鋼中的碳化物，并使其均勻分布。、鐓粗工序的主要質(zhì)量問(wèn)題和變形流動(dòng)特點(diǎn)（以園截面坯料為例） 、主要質(zhì)量問(wèn)題：側(cè)表面易產(chǎn)生縱向或呈45方向的裂紋；錠料鐓粗后上、下端常保留鑄態(tài)組織；高坯料鐓粗時(shí)常由于失穩(wěn)而彎曲等。、變形流動(dòng)特點(diǎn)：一般坯料（H/D=0.82）在平板間鐓粗 時(shí)，外觀呈現(xiàn)鼓形（中間直徑大，兩端直徑?。Ｍㄟ^(guò)網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)（對(duì)試件變形前后網(wǎng)格的測(cè)量和計(jì)算）可以看出鐓粗時(shí)坯料內(nèi)

37、部的變形是不均勻的。變形程度沿軸向和徑向的分布如下圖： 變形區(qū)按變形程度大小大致分為三個(gè)區(qū)： 區(qū)域區(qū)域：、工具與坯料端面之間摩擦力最大，該區(qū)變形十分困難，稱為“難變形區(qū)”。、在接觸面上，由于中心處的金屬流動(dòng)還受到外層的阻礙，愈靠近中心部分受到的摩擦阻力愈大（、大），變形愈困難。 、在平板間熱鐓粗坯料時(shí)，與工具結(jié)觸的上下端金屬由于溫度降低快，變形抗力大，變形愈困難。 區(qū)域區(qū)域：受摩擦的影響小，溫度降低也慢，“大變形區(qū)”。應(yīng)力狀態(tài)也有利于變形。 區(qū)域區(qū)域：受摩擦的影響小，溫度降低稍慢，介于、之間，稱為“小變形區(qū)”。 23、從變形流動(dòng)特點(diǎn)分析產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因 、區(qū)金屬變形程度小、溫度低，故鐓粗錠料

38、時(shí)此區(qū)鑄態(tài)組織不易破碎和再結(jié)晶，結(jié)果仍保留粗大的鑄態(tài)組織。區(qū)金屬變形程度大、溫度高，鑄態(tài)組織被破碎和再結(jié)晶充分，形成細(xì)小晶粒的鍛態(tài)組織，錠料中部的原有間隙也被焊合了。（內(nèi)部組織不均勻）、區(qū)變形大，區(qū)變形小，區(qū)金屬向外流動(dòng)時(shí)便對(duì)區(qū)金屬作用有徑向壓應(yīng)力，并使其在切向受拉應(yīng)力。愈靠近坯料表面切向拉應(yīng)力愈大。當(dāng)切向拉應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限或切向變形超過(guò)材料允許的變形程度時(shí)，便引起縱向裂紋。低塑性材料由于抗剪切的能力弱，常在側(cè)表面產(chǎn)生45方向的裂紋。、不同高徑比尺寸的毛坯進(jìn)行鐓粗時(shí)，產(chǎn)生的鼓形特征和內(nèi)部變形分布也不同，參見(jiàn)下圖。當(dāng)高徑比H/D3的毛坯進(jìn)行鐓粗時(shí)，容易產(chǎn)生縱向彎曲，使變形失去穩(wěn)定?？刂聘邚?/p>

39、比：圓鋼H/D不超過(guò)2.53，方形或矩形截面毛坯的高徑比不大于3.5 4 。 4、保證內(nèi)部組織均勻，防止側(cè)表面裂紋產(chǎn)生應(yīng)采取的措施： 、使用潤(rùn)滑劑和預(yù)熱工具：鐓粗低塑性材料時(shí)常用的潤(rùn)滑劑有：玻璃粉、玻璃棉、石墨粉等，為防止變形金屬很快地冷卻，鐓粗用的工具均應(yīng)預(yù)熱200300 。 、采用凹形毛坯：鍛造低塑性材料的大型鍛件時(shí)，鐓粗前將坯料壓成凹形（下圖），可以明顯提高鐓粗時(shí)允許的變形程度。這是因?yàn)榘夹闻髁乡叴謺r(shí)沿徑向有壓應(yīng)力分量產(chǎn)生，對(duì)側(cè)表面的縱向開(kāi)裂起阻止作用。、采用軟金屬墊熱鐓粗大型和較大型的低塑性材料鍛件時(shí)，在工具和坯料之間放置一塊溫度不低于坯料溫度的軟金屬墊板（一般用碳素鋼），變形金屬不直

40、接受到工具的作用，由于軟墊的變形抗力較低，故先變形并拉著坯料作徑向流動(dòng)，結(jié)果坯料的側(cè)面內(nèi)凹；當(dāng)繼續(xù)鐓粗時(shí)軟墊直徑增大，厚度變薄，溫度降低，變形抗力增大，而此時(shí)坯料明顯地鐓粗，側(cè)面內(nèi)凹消失，呈現(xiàn)園柱形，再繼續(xù)鐓粗時(shí)，最后獲得程度不太大的鼓形。 由于鐓粗過(guò)程中坯料側(cè)面內(nèi)凹，沿側(cè)表面有壓應(yīng)力分量產(chǎn)生，因此，產(chǎn)生裂紋的傾向顯著降低。又由于坯料上下端面部分也有了較大的變形，故不再保留鑄態(tài)組織了。、采用鉚鐓、迭鐓和套環(huán)內(nèi)鐓粗：鉚鐓鉚鐓：預(yù)先將坯料端部局部成形，再重?fù)翮叴职褍?nèi)凹部分鐓出，然后鐓成園柱形。對(duì)于小坯料可先將坯料斜放，輕擊，旋轉(zhuǎn)打棱成下圖的形狀。對(duì)于較大的坯料可先用趕鐵趕成上右圖的形狀。迭鐓迭鐓：

41、將兩件迭起來(lái)鐓粗，形成鼓形，然后各自換成下圖的形狀繼續(xù)鐓粗消除鼓形。迭鍛不僅能使變形均勻，而且能顯著地降低變形抗力。在套環(huán)內(nèi)鐓粗在套環(huán)內(nèi)鐓粗：在坯料的外圍加一個(gè)碳鋼的外套，靠套環(huán)的徑向壓力來(lái)減小由于變形不均而引起的附加拉應(yīng)力。 、采用反復(fù)鐓粗拔長(zhǎng)的鍛造工藝：使鐓粗時(shí)困難變形區(qū)在拔長(zhǎng)時(shí)受到變形，使整個(gè)坯料各處變形都比較均勻。 5、墊環(huán)鐓粗 毛坯在單個(gè)墊環(huán)上或在兩個(gè)墊環(huán)間進(jìn)行的鐓粗成為墊環(huán)鐓粗，采用的毛坯直徑大于環(huán)孔直徑鐓擠。墊環(huán)鐓粗時(shí)，金屬可朝兩個(gè)方向流動(dòng)，即徑向流動(dòng)和軸向流動(dòng)。必然存在一個(gè)不產(chǎn)生流動(dòng)的分界面（分流面）。分流面的位置是經(jīng)常變動(dòng)的，與下列因素有關(guān)：H/D、d/D、變形程度 、環(huán)孔斜

42、度及摩擦條件等。 6、局部鐓粗只在毛坯的局部長(zhǎng)度（端部或中間）內(nèi)進(jìn)行鐓粗稱為局部鐓粗。金屬流動(dòng)特征與平砧鐓粗相似，但受不變形部分“剛端”的影響。局部鐓粗成形時(shí)，毛坯尺寸最好按桿部直徑選取，為了避免產(chǎn)生縱向彎曲，毛坯變形部分高徑比應(yīng)小于2.53H二、拔長(zhǎng) 1、定義：使毛坯橫截面減小而長(zhǎng)度增加的成形工序稱為拔長(zhǎng)。 2、用于：軸桿類零件；改善鍛件內(nèi)部質(zhì)量。 3、拔長(zhǎng)變形特點(diǎn)：當(dāng)毛坯沿軸向逐次送進(jìn)拔長(zhǎng)時(shí)，變形相當(dāng)于一系列鐓粗工序的組合，但還受兩端不變形金屬的影響。矩形截面拔長(zhǎng)時(shí)，當(dāng)相對(duì)送進(jìn)量（進(jìn)料長(zhǎng)度L與寬度a之比，即L/a，也叫進(jìn)料比）較小時(shí)，金屬多沿軸向流動(dòng)，軸向的變形程度較大，橫向的變形程度較小

43、；隨著L/a的不斷增大，逐漸減小，逐漸增大。從圖中可以看出，在L/a=1處，即拔長(zhǎng)時(shí)沿橫向流動(dòng)的金屬量少于沿軸向流動(dòng)的量；而在自由鐓粗時(shí)，= ，這是由于拔長(zhǎng)時(shí)兩端不變形金屬的影響造成的，它阻止了變形區(qū)金屬橫向的變形和流動(dòng)。 LaLaLaLa4、矩形截面坯料拔長(zhǎng)時(shí)的生產(chǎn)率： 拔長(zhǎng)時(shí)的生產(chǎn)率與相對(duì)壓縮程度和進(jìn)料比有關(guān)。、相對(duì)壓縮程度：大時(shí)，壓縮所需的遍數(shù)和總的壓縮次數(shù)減少，生產(chǎn)率高。但在實(shí)際生產(chǎn)中受到一定的限制：如果金屬的塑性差，應(yīng)按金屬塑性所允許的數(shù)值確定；如果金屬的塑性好，每次的變形程度可以大些，但是每次壓縮后應(yīng)保證an/hn0.5h）時(shí)，軸心部分變形大，處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，有利于焊合坯料內(nèi)部

44、的孔隙、疏松，而側(cè)表面（切向）受拉應(yīng)力。當(dāng)送進(jìn)量過(guò)大（Lh）和壓下量也很大時(shí)，此處可能因展寬過(guò)多而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力引起開(kāi)裂。 同時(shí)，由于軸心區(qū)金屬的變形顯著，受剛端及工具摩擦的影響，外層金屬是被拉著伸長(zhǎng)的。與外端相接近的部分受拉應(yīng)力最大，變形也越大，因而容易在此處產(chǎn)生表面橫向裂紋。 同時(shí)，在邊角部分，由于冷卻較快，塑性降低，更易開(kāi)裂。高合金鋼和某些耐熱合金拔長(zhǎng)時(shí)，常易產(chǎn)生角裂，操作時(shí)需注意經(jīng)常倒角。 拔長(zhǎng)高合金工具鋼時(shí)，當(dāng)送進(jìn)量較大，并且在坯料同一部分反復(fù)重?fù)魰r(shí)，常易沿對(duì)角線產(chǎn)生裂紋。這是因?yàn)榕髁媳粔嚎s時(shí)，沿橫截面上金屬流動(dòng)的情況如下圖所示，A區(qū)（困難變形區(qū)）金屬帶著靠著它的a區(qū)金屬向軸心方向

45、移動(dòng)，B區(qū)金屬帶著靠著它的b區(qū)金屬向增寬方向流動(dòng)，a、b兩區(qū)的金屬向著兩個(gè)相反的方向流動(dòng)，當(dāng)坯料翻轉(zhuǎn)90再鍛打時(shí)，a、b兩區(qū)調(diào)換了一下，但其金屬的流動(dòng)仍沿著兩個(gè)相反的方向，因而DD1和EE1便成為兩部分金屬最大的相對(duì)移動(dòng)線，在DD1和EE1線附近金屬的變形最大，反復(fù)翻轉(zhuǎn)鍛打時(shí)，a、b兩區(qū)的金屬劇烈的變形產(chǎn)生很大的熱量，使兩區(qū)溫度劇升，很快過(guò)熱，甚至發(fā)生局部融化現(xiàn)象，在剪應(yīng)力作用下，很快沿對(duì)角線產(chǎn)生破壞；坯料質(zhì)量不好坯料質(zhì)量不好，加熱時(shí)間較短加熱時(shí)間較短，內(nèi)部溫度較低，或打擊過(guò)重時(shí)內(nèi)部溫度較低，或打擊過(guò)重時(shí)，由于沿對(duì)角線上金屬流動(dòng)過(guò)于劇烈，產(chǎn)生嚴(yán)重的加工硬化現(xiàn)象加工硬化現(xiàn)象，也促使金屬很快地沿對(duì)

46、角線開(kāi)裂。 L5,環(huán)壁很厚時(shí)，由于外側(cè)的， 均較小，可能處于彈性狀態(tài)，僅內(nèi)側(cè)塑性變形。這時(shí)內(nèi)側(cè)的和都是壓應(yīng)力，多余金屬被擠向端面形成凸臺(tái)，即沖孔后坯料內(nèi)側(cè)高度增加。綜上，生產(chǎn)中確定沖孔前坯料高度時(shí)可按下式計(jì)算：當(dāng)D/d1.7和H0.125D的壁不太薄的鍛件。擴(kuò)孔前坯料的高度尺寸 H1=1.05H，（鍛件高度） 、芯軸擴(kuò)孔（馬杠上擴(kuò)孔） 、變形實(shí)質(zhì)相當(dāng)于毛坯沿圓周方向拔長(zhǎng)。毛坯與工具（芯軸）接觸弧長(zhǎng)是變形區(qū)的長(zhǎng)度，毛坯的高度是變形區(qū)的高度，按最小阻力定律，金屬主要沿毛坯切向流動(dòng)，高度方向流動(dòng)很少，因此，芯軸擴(kuò)孔時(shí)隨著壁厚減薄，內(nèi)外徑同時(shí)擴(kuò)大，高度稍有增加。芯軸擴(kuò)孔時(shí)變形區(qū)金屬主要沿切向流動(dòng)，并增

47、大內(nèi)外徑，其原因是：na、變形區(qū)沿切向的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于寬度（鍛件的高度）；nb、芯軸擴(kuò)孔的鍛件一般壁較薄，故外端對(duì)變形區(qū)金屬切向流動(dòng) 的阻力遠(yuǎn)比高度方向的?。籲c、芯軸與鍛件的接觸面呈弧形，有利于金屬沿切向流動(dòng)。、變形區(qū)金屬受三向壓應(yīng)力，故不易產(chǎn)生裂紋破壞。因此，芯軸 擴(kuò)孔可以鍛制薄壁的鍛件。、擴(kuò)孔用的芯軸，相當(dāng)于一根受均布載荷的梁，隨著鍛件壁厚的減薄，芯軸上所受的均布載荷變大（鍛件高度增加）。為了保證芯軸的強(qiáng)度和剛度，以及不會(huì)使鍛件內(nèi)壁形成梅花壓痕，芯軸直徑應(yīng)隨孔徑擴(kuò)大而增大。、在芯軸上擴(kuò)孔時(shí)，為保證壁厚均勻，每次轉(zhuǎn)動(dòng)量和壓下量應(yīng)盡可能一致；為提高擴(kuò)孔的效率，采用窄上砧（b=100150） 、碾

48、壓擴(kuò)孔： 環(huán)形毛坯套在芯輥上，在汽缸壓力P作用下，將旋轉(zhuǎn)的碾壓輪壓下，坯料壁厚減薄，金屬沿切線方向伸長(zhǎng)（軸向也有少量展寬），環(huán)的內(nèi)、外尺寸增大。在摩擦力作用下，碾壓輪帶動(dòng)坯料和芯輥一起旋轉(zhuǎn)。因此，坯料的變形是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程。當(dāng)環(huán)的外徑增大與導(dǎo)向輥接觸時(shí)，使環(huán)在外徑增大的同時(shí)產(chǎn)生彎曲變形。另外，導(dǎo)向輥在碾壓過(guò)程中使環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)以及環(huán)的中心不產(chǎn)生左右擺動(dòng)。當(dāng)環(huán)外圈與信號(hào)輥接觸時(shí)，碾壓輪停止壓下并開(kāi)始回程，卸料機(jī)構(gòu)將鍛件自動(dòng)卸下，鍛件的外徑尺寸由碾壓終了時(shí)的碾壓輪，導(dǎo)向輥和信號(hào)輥三者的位置決定。為了避免增寬，可在擴(kuò)孔機(jī)上裝置兩對(duì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的椎形輥，以保證高度方向尺寸。 五、芯軸拔長(zhǎng) n1、定義：減小空心

49、毛坯外徑（壁厚）而增加其長(zhǎng)度的鍛造工序， 用于鍛制長(zhǎng)筒類鍛件。其變形與拔長(zhǎng)一樣，區(qū)別僅僅是用空 心毛坯拔長(zhǎng)。n2、提高芯軸拔長(zhǎng)效率的具體措施：、減小毛坯溫度下降，可提高毛坯的加熱溫度，拔長(zhǎng)前將芯軸預(yù)熱到150250。 、芯軸做成斜度，芯軸表面光滑，涂潤(rùn)滑劑（石墨加油），以減小軸向摩擦阻力。、用型砧拔長(zhǎng)，限制金屬橫向流動(dòng)，提高軸向流動(dòng)能力。、采用較高的毛坯，H0=（0.61）D0n3、芯軸拔長(zhǎng)的主要質(zhì)量問(wèn)題：、鍛件的壁厚不均勻。、內(nèi)壁容易產(chǎn)生裂紋，尤其是兩端孔壁。 100115014、產(chǎn)生裂紋的原因：、內(nèi)壁容易產(chǎn)生裂紋的原因：經(jīng)一次壓縮后內(nèi)孔擴(kuò)大，轉(zhuǎn)一定角度再一次壓縮時(shí)，由于孔壁與芯軸間有一定間

50、隙，在孔壁與芯軸上、下端壓靠之前，內(nèi)壁金屬由于彎曲作用受切向拉應(yīng)力。見(jiàn)圖另外，內(nèi)孔壁長(zhǎng)時(shí)間與芯軸接觸，溫度較低，塑性較差，當(dāng)應(yīng)力值或延伸率超過(guò)材料當(dāng)時(shí)允許的指標(biāo)時(shí)便產(chǎn)生裂紋。金屬切向流動(dòng)的愈多，即內(nèi)孔增加愈大時(shí)，愈易產(chǎn)生孔壁裂紋，因此，在平砧上拔長(zhǎng)時(shí)，t/d愈?。幢谠奖。r(shí)愈易產(chǎn)生裂紋。采用V型砧，可以減小孔壁裂紋產(chǎn)生的傾向：、端部孔壁更易產(chǎn)生裂紋的原因：a、由于芯軸對(duì)變形區(qū)金屬摩擦阻力的作用，空心件端部呈圖形狀，下一次壓縮時(shí)端部孔壁與芯軸間的間隙比其他部分大。b、由于端部的外側(cè)沒(méi)有外端（剛端），故此處被壓縮時(shí)，切向拉應(yīng)力很大。c、 端部金屬與冷空氣長(zhǎng)時(shí)間接觸，降溫較大，塑性較低。 、改善質(zhì)

51、量問(wèn)題的措施：n、毛坯加熱要均勻，拔長(zhǎng)時(shí)每次轉(zhuǎn)動(dòng)角度和壓下量也要均勻；n、在高溫下先鍛毛坯的兩端，然后再拔長(zhǎng)中間部分：、厚壁鍛件（0.5)，一般采用上平下型砧；、薄壁空心鍛件（0.5)，上、下均為型砧；、在錘上拔長(zhǎng)厚壁鍛件時(shí)，為了節(jié)約型砧的制造費(fèi)用等，上、下都用平砧，但必須先鍛成六方形再進(jìn)行拔長(zhǎng)，達(dá)到一定尺寸時(shí)再鍛成圓形。dtdt六、彎曲n將毛坯彎成所規(guī)定外形的鍛造工序稱為彎曲，用以鍛造各種彎曲類鍛件，如起重吊鉤、彎曲軸桿等。毛坯在彎曲過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：n、彎曲后毛坯的斷面形狀有所改變，如圖，即在彎曲區(qū)內(nèi)，斷面面積減小，長(zhǎng)度略增加。彎曲半徑越小，彎曲角度越大，則上述現(xiàn)象越嚴(yán)重。n、彎曲區(qū)

52、內(nèi)邊金屬受壓縮，可能產(chǎn)生折疊；彎曲區(qū)外邊金屬受拉伸，容易引起裂紋。n、在確定毛坯的形狀和尺寸時(shí)，應(yīng)考慮到彎曲區(qū)斷面面積減小。一般可取斷面比鍛件稍大的毛坯，先拔長(zhǎng)不彎曲的部分，然后再進(jìn)行彎曲成形。也可取與鍛件斷面相等的毛坯，但在彎曲部位需進(jìn)行局部聚料（鐓粗），然后彎曲成形。n、為了保證鍛件質(zhì)量，毛坯加熱部分不宜過(guò)長(zhǎng)，最好僅加熱彎曲段。n、當(dāng)鍛件需多處彎曲時(shí)，一般彎曲的先后順序是：首先彎曲鍛件的端部，其次彎曲與直線相連接的部分，然后再?gòu)澠溆嗖糠?。七、錯(cuò)移n將毛坯的一部分相對(duì)另一部分相互平行錯(cuò)移開(kāi)的鍛造工序稱為錯(cuò)移，用以鍛造曲軸類鍛件。錯(cuò)移前毛坯需要壓肩。第三節(jié) 自由鍛工藝規(guī)程制訂 自由鍛工藝規(guī)程的

53、內(nèi)容：n、根據(jù)零件圖繪制鍛件圖；n、確定毛坯的重量和尺寸；n、制定變形工藝及選用工具；n、選擇鍛壓設(shè)備；n、確定鍛造溫度范圍、加熱和冷卻規(guī)范；n、確定熱處理規(guī)范；n、提出鍛件的技術(shù)條件和檢驗(yàn)要求；n、填寫工藝卡片等。 一、繪制鍛件圖 n1、加工余量：鍛件表面留有供機(jī)械加工用的金屬層，就是加工余量。加工余量的大小與鍛件的形狀和尺寸、精度和表面粗糙度要求、生產(chǎn)條件等有關(guān)，零件的公稱尺寸加上機(jī)械加工余量，稱為鍛件的公稱尺寸。n2、鍛造公差：在實(shí)際鍛造生產(chǎn)中，由于鍛造時(shí)測(cè)量誤差、終鍛溫度的差異、工具與設(shè)備狀態(tài)和操作者技術(shù)水平等因素造成鍛件的實(shí)際尺寸不可能達(dá)到鍛件的公稱尺寸，允許有一定限度的誤差，叫做鍛

54、造公差。n3、鍛造余塊：為了簡(jiǎn)化鍛件外形或根據(jù)鍛造工藝要求，在零件的某些地方添加一部分大于余量的金屬，這部分附加的金屬叫鍛造余塊。n4、檢驗(yàn)試樣：對(duì)于某些重要鍛件，為了檢驗(yàn)鍛件內(nèi)部組織和力學(xué)性能，需在鍛件適當(dāng)部位留出試樣余塊。 鍛件圖是在零件圖的基礎(chǔ)上考慮加工余量、鍛造公差、鍛造余塊、檢驗(yàn)試樣及工藝卡頭等繪制而成的，它是計(jì)算毛坯、設(shè)計(jì)工具和檢驗(yàn)鍛件的依據(jù)。 二、確定毛坯重量和尺寸 n（一）、毛坯重量的計(jì)算：G坯=G鍛+G損G鍛 鍛件體積（按鍛件公稱尺寸計(jì)算）與鋼的比重之 積。 G損 包括鋼料加熱燒損G燒、沖孔芯料損失G芯、 端部切頭損失G 切，用鋼錠鍛造時(shí)，還應(yīng)考慮切 除冒口部分質(zhì)量G錠頭和錠

55、底部分重量G錠尾 （二）、毛坯尺寸的確定n毛坯尺寸確定與所用工序有關(guān)：n、采用鐓粗方法鍛造時(shí)，由于毛坯重量已知，便可算出毛坯體積坯：毛坯直徑（或邊長(zhǎng)）可算出：n圓毛坯：方毛坯n初步確定毛坯直徑（或邊長(zhǎng)）之后，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選用標(biāo)準(zhǔn)直徑（或邊長(zhǎng)）。n最后確定毛坯高度（下料高度）：0005 .225.1DHD坯坯GV00000)96. 198. 0(4)5 . 225. 1 (4DDHDDV坯33坯VD) 0 . 18 . 0(03坯Va)90. 075. 0(03400DVH坯2坯坯AV、采用拔長(zhǎng)方法鍛造時(shí)：n應(yīng)按鍛件最大截面積鍛，考慮鍛比、修整量要求等選取毛坯尺寸：n鍛比，則nn按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選定毛坯

56、直徑后，便可確定毛坯長(zhǎng)度：n鍛坯AA鍛坯AKAL)4(13. 10DAA坯坯204DVAV坯坯坯2三、變形工藝與鍛比n1、制訂變形工藝的內(nèi)容：、確定鍛件成形必需的基本工序、輔助工序和修整工序（根據(jù)鍛件的形狀、尺寸和技術(shù)要求，結(jié)合各鍛造工序的變形特點(diǎn)，參考有關(guān)典型工藝具體確定）、決定工序順序、設(shè)計(jì)工序尺寸 2、確定工序尺寸應(yīng)注意的問(wèn)題：、工序尺寸必須符合各工序的規(guī)則，例如鐓粗時(shí)毛坯高徑比應(yīng)小于2.53。、必須估計(jì)到各工序變形時(shí)毛坯尺寸的變化，例如沖孔時(shí)毛坯高度有所減小，擴(kuò)孔時(shí)毛坯高度有所增加等。、應(yīng)保證鍛件各個(gè)部分有適當(dāng)?shù)捏w積，如拔長(zhǎng)采用壓痕或壓肩進(jìn)行分段時(shí)。、在鍛造最后進(jìn)行精整時(shí)要有一定的休整

57、留量，例如壓痕，壓肩錯(cuò)移，沖孔等工序毛坯產(chǎn)生拉縮現(xiàn)象，要留有適當(dāng)?shù)男拚袅俊?、多火鍛造大型鍛件時(shí)應(yīng)注意中間各火次加熱的可能性（各火次有燒損）、對(duì)長(zhǎng)度方向尺寸要求準(zhǔn)確的長(zhǎng)軸鍛件，在設(shè)計(jì)工序尺寸時(shí)，要考慮到休整時(shí)長(zhǎng)度尺寸會(huì)略有伸長(zhǎng)。 3、鍛比 n鍛比是表示鍛件在鍛造成形時(shí)變形程度的一種方法，鍛比大小反映了鍛造對(duì)鍛件組織和力學(xué)性能的影響。n鍛比也是衡量鍛件質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)：鍛比過(guò)小，鍛件內(nèi)部孔隙得不到焊合、鑄態(tài)樹枝晶不易被打碎、鍛件的縱向和橫向力學(xué)性能均得不到明顯提高；鍛比過(guò)大，不但增加了鍛造工作量，而且形成纖維組織，橫向力學(xué)性能（塑性、韌性）急劇下降，導(dǎo)致鍛件出現(xiàn)各向異性。一般地：、用鋼錠鍛制的

58、大型鍛件，要考慮鍛比，用鋼材（經(jīng)過(guò)了大變形的鍛、軋）鍛制的鍛件，不考慮鍛比。 、合金結(jié)構(gòu)鋼錠比碳素結(jié)構(gòu)鋼錠所需鍛比應(yīng)大些 、受力方向與纖維方向不一致時(shí)，為了保證橫向性能，避免產(chǎn)生各向異性，取小鍛比22.5；當(dāng)受力方向與纖維方向一致時(shí)，為了使縱向性能提高，可將鍛比取大到4；、對(duì)于一些重要鍛件（航空、高合金鋼），為了充分破碎鑄態(tài)組織，獲得較高綜合力學(xué)性能，常用鐓粗、拔長(zhǎng)聯(lián)合工藝，鍛比要求高達(dá)68。 各工序鍛比的計(jì)算方法：n、鐓粗：n、拔長(zhǎng)：n、心軸拔長(zhǎng)：B=n、馬杠擴(kuò)孔：B=后前HHB 前后LLB 01LL10110010ttdDdDFF1100dDdD2222四、選定設(shè)備噸位 設(shè)備噸位太小，鍛件

59、內(nèi)部鍛不透，生產(chǎn)率低 設(shè)備噸位過(guò)大，浪費(fèi)動(dòng)力，提高鍛件成本，操作不靈便，易打壞工具。n（一）、理論計(jì)算法：F=p*A ，（p單位流動(dòng)壓力，根據(jù)塑性成形原理建立的公式；A毛坯與工具接觸面在水平方向的投影面積）n（二）、經(jīng)驗(yàn)類比法 鐓粗：G=（0.0020.003）kA 其中k與有關(guān)的系數(shù)，按表10-7確定 A鍛件鐓粗后的接觸面積 拔長(zhǎng)：G=2.5A A毛坯橫截面積b五、制訂自由鍛工藝規(guī)程卡 n下料方法、工序安排、火次、加熱設(shè)備、加熱及冷卻規(guī)范、鍛造設(shè)備、鍛件鍛后處理等。 模鍛模鍛：利用專用工具（模具），在壓力作用下，使毛坯在型腔中 變形，從而獲得比自由鍛更高質(zhì)量的鍛件的鍛造方法。模鍛（按使用的設(shè)

60、備）分類模鍛（按使用的設(shè)備）分類：錘上模鍛、摩擦壓力機(jī)上模鍛、熱模鍛壓力機(jī)上模鍛、水平鍛機(jī)上模鍛、水壓機(jī)上模鍛以及其他特殊設(shè)備上模鍛。模鍛工藝過(guò)程的主要內(nèi)容和步驟： n1、根據(jù)鍛件的形狀、尺寸及具體生產(chǎn)條件選擇較先進(jìn)的工 藝方案；n2、根據(jù)零件的形狀、尺寸、技術(shù)條件及選用的工藝方案設(shè)計(jì)鍛件圖；n3、確定模鍛所需工步，進(jìn)行工步設(shè)計(jì)和型腔設(shè)計(jì)，其順序是：先設(shè)計(jì)終鍛型腔，然后設(shè)計(jì)預(yù)鍛型腔和制坯型腔；n4、計(jì)算并選用坯料；確定所需設(shè)備噸位；n5、進(jìn)行模具的總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定模具材料，技術(shù)條件，并繪制模具圖；n6、確定切邊、沖孔工藝并設(shè)計(jì)模具；n7、確定加熱、冷卻和熱處理規(guī)范；n8、確定清理、校正