第三章 自由锻工艺
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第三章 自由锻工艺. 本章内容:. 1. 自由锻工序及锻件分类. 2. 自由锻造基本工序分析 3. 自由锻工艺规程的制订. 本章内容重点: 自由锻工序 难点: 锻造基本工序分析 自由锻工艺规程的制订. 3 - 1 概述. 自由锻的定义及其分类. 直接利用工具或设备将热坯料进行塑性变形,形成具有一定形状和尺寸锻件的工艺方法。. 定义. 手工自由锻. 分类. 机器自由锻. 依靠人力利用简单的工具对坯料进行锻打, 改变坯料的形状和尺寸获得锻件。. 手工自由锻.

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第三章 自由锻工艺

本章内容:

1.自由锻工序及锻件分类

2.自由锻造基本工序分析

3.自由锻工艺规程的制订

本章内容重点:自由锻工序

难点:锻造基本工序分析

自由锻工艺规程的制订


3-1 概述

自由锻的定义及其分类

直接利用工具或设备将热坯料进行塑性变形,形成具有一定形状和尺寸锻件的工艺方法。

定义

手工自由锻

分类

机器自由锻

依靠人力利用简单的工具对坯料进行锻打,

改变坯料的形状和尺寸获得锻件。

手工自由锻

依靠专用的自由锻设备和专用的工具对毛

坯进行锻打,改变坯料的形状和尺寸,获

得所需的锻件。

机器自由锻


空气锤的吨位(锤头重量)一般为65--750Kg

空气锤

常用自由锻设备

蒸汽-空气锤

一般吨位为0.5-5t。

液(水)压机

液(水)压机的吨位较大, (500~15000 t),最大可达 750000kN(75000t )。可以锻造质量为1~300t的锻件。

缺点 锻件尺寸精度低,加工余量大生产率低,劳动强度大等。

自由锻的特点

优点 所用工具简单,通用性强,灵活性大,适用单间和小批量生产,特别是大型锻件的生产.


1)空气锤

空气锤的吨位(锤头重量)一般为65--750Kg.

空气锤结构较简单;

操作方便,维护容易,设备投资少,吨位不大,适用于生产小型锻件。

特点


2)蒸汽-空气锤

蒸汽压力0.7~0.8 MPa或压缩空气压力0.6-0.8MPa 来工作。

规定的压力有保证,而机构稳定性好,故落下部分的质量可显著增大,锤击功能大为提高,吨位为0.5-5t。

蒸汽锤需用一套辅助设备,如蒸汽锅炉或空气压缩机等,较空气锤复杂。

适合锻造中型或较大的锻件,是机器制造厂普遍使用的设备.

特点


3)水压机

压下速度较慢,冲击较小的静压力作用于坯料使金属变形;工作时震动和噪音小,劳动条件较好;

压力作用的时间长,容易达到较大的锻造深度,可获得整个截面为细晶粒组织的锻件;

特大型锻件自由锻造的主要设备。需一套供水系统与操纵系统,设备庞大,造价很高。

特点


火车轴锻件

吊环类锻件

吊钩锻件

轮类锻件

典型的自由锻锻件


锻件要求

生产实际条件

自由锻工艺过程制定的依据、内容及其方式:

制订自由锻工艺规程

   依据

设备能力

技术水平及其先进性

经济性


     ①根据零件图绘制锻件图;

    ②确定坯料的材料、质量和尺寸;

     ③制订变形工艺及锻打火次;

        ④设计工步图;

        ⑤选择各成形工步用辅助工具;

     ⑥制订锻件温度范围及加热、冷却规范;

    ⑦确定锻件热处理规范;

    ⑧选择设备,安排生产;

     ⑨提出锻件技术要求及检验要求

     ⑩填写工艺规程卡片等。

制订自由锻工艺规程

内容


自由锻造方式: ①根据零件图绘制锻件图;


一、自由锻工序 ①根据零件图绘制锻件图;

主要的变形工序,能够较大的改变坯料形状和尺寸的工序。如镦粗、拔长、冲孔、芯轴拔长、弯曲、错移、扭转等。

基本工序

3-2 自由锻工序特点及锻件分类

自由锻工序分类

坯料进入基本工序前的各种预先变形的工序。如钢锭倒棱、预压夹钳把、阶梯轴分段压痕等 。

辅助工序

修整工序

用来精整锻件尺寸和形状使其完全达到锻件图要求的工序。如镦粗后的鼓形滚圆和截面滚圆、凸起、凹下及不平和有压痕的平整、端面平整、拔长后的弯曲校直和镦斜后的校直等。


基本工序简图 ①根据零件图绘制锻件图;


锻件外形横向尺寸大于高度尺寸,或两者相近的锻件.锻件外形横向尺寸大于高度尺寸,或两者相近的锻件.

饼块类

空心类

锻件有中心通孔,一般为圆周等壁厚锻件.

二、自由锻件分类

按锻件形状

 成形方法

分为六大类

轴杆类

沿轴向尺寸远大于径向尺寸的锻件.

曲轴类

锻件为实心长轴,一般沿轴线有截面积和形状的变化及轴线多向弯曲.

弯曲类

锻件具有弯曲的轴线,一处弯曲或多处弯曲,截面相等或不相等,对称弯曲和非对称弯曲锻件.

复杂形状

由上述五类锻件的特征所组成的复杂锻件.


如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为镦粗。随后的辅助工序及修整工序为:倒棱、滚圆、平整。

1) 饼块类锻件


2如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为)空心类锻件 如各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒、缸体、空心轴等,所采用的基本工序为:镦粗、 冲孔、扩孔、或芯轴拔长等。随后的辅助工序及修整工序为:倒棱、滚圆、校直等。


3如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为)轴杆类锻件:如传动轴、车轴、轧辊、立柱、拉杆、连杆等,锻造轴杆类锻件的基本工序为拔长,或镦粗-拔长,辅助工序及修整工序为:倒棱、滚圆。


4如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为)曲轴类锻件:如各种形式的曲轴,锻造曲轴类锻件的基本工序为拔长、错移和扭转,辅助工序及修整工序为:分段压痕、局部倒棱、滚圆、校直。


5如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为)弯曲类锻件:如吊勾、支座等。锻造此类锻件的基本工序为拔长、弯曲,辅助工序及修整工序为:分段压痕和滚圆、平整。


6如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为)复杂形状锻件:如阀体、叉杆、吊环体、十字轴等,根据上述的锻件工序进行组合,锻造是应合理的选择锻造工序。

3-3 自由锻基本工序

镦粗

拔长

冲孔

扩孔

弯曲

错移

基本工序

等六种工序。


一、镦粗如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为

1)定义:使坯料高度减小而横截面增大的成形工序。

2)镦粗的目的:改变坯料截面积;便于冲孔操作;提高锻造比的反复镦粗与拔长;减小力学性能的各向异性。


3如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为)分类:平砧镦粗;垫环镦粗;局部镦粗三大类。

平砧镦粗

垫环镦粗

局部镦粗


(一)平砧镦粗如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为

1.平砧镦粗与镦粗比

平砧镦粗 坯料在上下平砧或平板之间的压制变形称为平砧镦粗。

镦粗比(K) K=坯料镦粗前高度Ho/坯料镦粗后的高度H

即 K=Ho/H

2.变形分析

1)镦粗试验:对称面网格法的镦粗试验,观察镦粗后网格的变化情况。

坯料子午面网格变化


变形及其应力分析如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为

2)变形分析 对称面可分为三个变形区

Ⅰ区:难变形区,该变形区受端面摩擦影响,变形十分困难。

II区:大变形区,该变形区处于坯料中段,受摩擦影响较小,应力状态有利于变形,因此变形程度较大。

III区:小变形区,该区域变形程度介于区域I和区域II之间。


3.如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为高径比对镦粗变形的影响

H/D≥3.0,镦粗坯料容易失稳,发生弯曲。

H/D=2.5~1.5,形成双鼓形。

H/D =1.5~0.5,形成单鼓形。

H/D<0.5 , 上下难变形区重合,难以锻造。

高径比(H/D)对

镦粗变形的影响

合适的锻造的高径比应小于2.5,在2~2.2范围内最好。

双鼓形

失稳弯曲

双鼓形

单鼓形

难以锻造


不同高径比坯料鼓形体积变化如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为


4.如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为减小鼓形的措施

内部变形不均匀,形成三个变形区

锻件组织和性能不均匀

镦粗的鼓形导致

增加锻件的开裂倾向

反复的镦粗和滚圆

侧凹坯料镦粗

镦粗减小鼓形工艺措施

软金属垫环镦粗

叠料镦粗

套环内镦粗


侧凹坯料镦粗如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为

软金属垫环镦粗


叠料镦粗如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为

套环内镦粗


(二)垫环镦粗如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为

坯料在单个垫环或两个垫环进行的镦粗。

两个垫环镦粗

单个垫环镦粗


(三)局部镦粗如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为

坯料只在局部长度进行的镦粗。

局部镦粗


1如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为)定义:使坯料横截面减小而长度增加的成形工序。

2)目的:减小坯料的截面积;其它工序局部辅助变形;

提高锻造比反复拔长。

3)分类:

二、拔长

矩形截面的拔长

圆截面拔长

空心坯料的拔长

根据坯料截面

三大类

平砧拔长

型砧拔长

根据砧形状

二大类


一、拔长的主要类型如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为

1.平砧间拔长 在水平的砧座和锤头之间的拔长。

(1)方截面 方截面

(2)圆截面 圆截面

(3)圆截面 方截面


2.如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为型砧间拔长

拔长在一定形状的砧之间的进行。型砧拔长主要应用于塑性较差的材料。

圆弧型砧

上平下V型砧

上下V型砧

3.空心件拔长


1.如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为拔长时锻造比

拔长的变形程度可用变形前(F0/㎜2)后(F/㎜2)横截面之比:锻造比(又称锻比)K来表示,即

二、拔长变形分析

锻造比不能过小,过小不利于锻和坯料内部的空隙,不易击碎铸态树枝晶,使锻件达不到性能要求。

锻造比过大,增加锻造工作量,使锻件形成纤维组织,锻件的各向异性增加。


2.如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为拔长时变形特点

1)平砧间拔长特点

(1)拔长效率

拔长前:

h0、l0、b0;

拔长后:

h、l、b

拔长参数示意图


压下量如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为:△h=h0-h;

展宽量:△b=b-b0;

拔长量:△l=l-l0;

相对送进量:l0/h0

拔长效率与送进量有关l0有关。

当l0=b0时, △l≈△b,轴向横向位移相等。

当l0>b0时, △l<△b,横向流动增加,宽度增加。

当l0<b0时, △l>△b,轴向流动增加,展宽量小。

因此,采用小变形量可以提高拔长效率。送进量太大,展宽量大,拔长效率低,送进量太小,压下次数多,效率低。


如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为2)拔长时变形与应力

拔长的每一次操作变形与镦粗相似。

当 li/hi<0.5,拔长变形区出现双鼓形,中心锻不透,变形出现在上下表层,中心出现拉应力(图a)。

当li/hi>1,出现单鼓形,心部变形大,能锻透,展宽量大,降低拔长效率,鼓形表面易产生拉应力。

合适的l/h=0.5~0.8,或l=0.5B

相对压下量对拔长变形的影响


2如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等,所采用的基本工序为)型砧内拔长

型砧内拔长,解决了圆形坯料在平砧间拔长轴向缩小、横向展宽大而采用的一种拔长方法。

型砧内拔长由于受到侧向压力,减少坯料的横向流动,增加轴向流动,增加拔长效率。


型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响


型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响1)定义:减小空心坯料外径(壁厚)增加其长度的锻造工艺。

(2)变形特点:变形区分为直接受力A区和间接受力区B区。

变形时A区金属轴向流动,借助与外端的作用力拉着B区一起伸长,实现拔长。 A区金属沿切向流动时受B区金属的限制,B区对A区金属切向流动限制愈强烈,愈有利于拔长。

3)空心件拔长的特点

芯轴拔长受力与变形流动情况


型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响3)芯轴拔长时易出现问题

内孔裂纹:裂纹产生是由于坯料内壁产生切向拉应力超过材料强度而形成。压靠时由于芯轴与坯料存在一定间隙,内壁金属受到弯曲作用使内孔受到切向拉应力或由于压下量过大,温度低,塑性差造成,采用V型砧和捶击均匀、避免在一处捶击可减少裂纹。

壁厚不均匀:坯料加热不均匀或受力不均匀造成壁厚不均匀。

抽芯困难:拔长时用直芯拔长,没有润滑等造成抽芯困难。采用带锥度芯棒及采用石墨润滑和按照一定顺序拔长,有利于抽芯。

(三)坯料拔长时易产生的缺陷和防止措施

1.表面横向裂纹与角裂


侧表面裂纹产生原因与预防:型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响送进量和压下量过大,轴心部分变形大,侧表面沿轴向受拉应力造成。适当控制压下量可避免。

横表面裂纹形成原因与预防:轴心区变形过大,使上下表层金属沿轴向受附加拉应力造成,对于塑性较差材料和砧面摩擦系数过大时易形成。改善润滑条件、加大锤砧转角处的圆角可避免。

角裂纹产生原因与预防:矩形坯料拔长,当送进量过大,心部金属变形过大,拉着表面金属轴向伸长,前后不变形部分的存在使沿轴向产生附加拉应力,再加上边角部分冷速较快,塑性降低易产生裂纹。操作上勤倒角,通过倒角变形。消除附加应力。


2.型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响表面折叠

横向折叠

纵向折叠

表面折叠


横向折叠产生原因:型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响送进量过小,压下量很大,上下两端金属局部变形引起的。通过增加送进量,使两次送进量与单边压缩量之比大于1~1.5(2l0/△h>1~1.5)

纵向折叠产生原因:拔长时压缩量过大,90°反转再压时,高径比过大造成弯曲形成折叠。每一次压缩后锻件宽度与高度之比小于2~2.5可避免。

表面折叠产生原因:纠正坯料棱形截面时过分压下,造成斜度增加,90°反转再压时,变形部分高径比过大造成折叠,合理的操作及增加锻件底面平整度可避免。


产生原因与防止:型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响拔长大锭料时,进给量大,相对送进量小,拔长区出现双鼓形,中间锻不透,心部沿轴向出现附加拉应力,引发裂纹。正确地选择送进量、适当的操作和利用合适工具可避免。

3.内部横向裂纹

4.内部纵向裂纹产生原因与防止:拔长送进量很大,压下量较小,金属沿轴向流行小,横向流动大而引起。合理选择送进量,使轴向流动量大于横向流动量或采用型砧可避免。


5.型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响对角线裂纹产生原因与防止:

当送进量较大,并且在同一部位连续翻转重击时产生。控制锻造温度和送进量可避免。

6.端面缩口

坯料端面缩口


产生原因与防止型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响:拔长时首次送进量太小,表面金属变形,中心部位金属未变形或变形较小引起。防止这种表面缺陷的方法为保证足够的被压缩长度和较大的压缩量,矩形截面坯料,B/H>1.5时,A>0.4B,当B/H<1.5时,A>0.5B,圆形截面:A>0.3D。

端部拔长时坯料长度


7.型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响端部孔壁裂纹

孔壁裂纹产生原因与防止:受芯棒表面摩擦影响和内表面温度低原因,空心件外表面金属比内表面流动快,形成喇叭口,拔长时,端部金属内变形困难,在空心件变形的表面产生切向应力,产生裂纹。防止措施:采用型砧拔长,先拔长两端,芯轴预热(150~250℃)。


(四)拔长操作型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

拔长操作坯料在拔长时的送进和翻转方法主要有三种:螺旋式旋转送料法;往复翻转送料法;单面压缩法。


(五)压痕和压肩型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

轴类锻造时为了锻出台阶和凹挡,应先利用三角压棍或圆形棍压痕,切出所需要的长度,进行分段拔长,形成平齐的过渡面。H小于20mm,压痕即可,H大于20mm,先压痕后压肩,压肩深度h=1/2~2/3H。


(六)影响拔长效率和拔长质量的因素型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

(1)送进量

(2)压下量

(3)砧面与坯料的形状

(4)拔长操作方法

(5)坯料的加热温度

主要有

(1)送进量的影响:当送进量太小(l0<0.5h0)时,拔长变形区将出现双鼓形。变形集中在上下表层,心部锻不透,而且会出现轴向拉应力,容易引起内部裂纹;当送进量过大(l0>h0),拔长变形区出现单鼓形,心部变形大容易锻透,同时展宽量较大,降低拔长效率,容易引起表面横向裂纹及角裂,一般认为相对送进量l0/h0=

0.5~0.8较为合适,绝对送进量l0=(0.4~0.8)B,B为砧宽。


(2)压下量的影响:型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响拔长时增加压下量,可以提高生产率和强化心部变形,有利于内部缺陷的锻合。只要金属及合金塑性允许,尽量采用大压下量。一般压下量取△h=(0.1~0.2h0),并且压后端面的宽度与高度的比值不应超过2.5,否则90º翻转再压会出现折迭。

(3)砧子形状的影响:拔长的砧子有平砧和型砧两类,型砧的拔长效率较高,平砧拔长时,为了提高效率,可采用先将圆截面坯料压成方形截面,然后压成八角形截面,最后压成圆形截面。

(4)拔长操作的影响:拔长时坯料的送进与翻转根据锻件大小可采用几种方法,小件可采用左右90º来回翻转或螺旋线翻转法,大锻件可采用先沿一边将坯料压一遍,然后翻转90º再压另一面。

(5)坯料加热温度: 尽可能高的采用锻造温度有利于拔长操作。


三、冲孔型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

(1)定义:用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序称为冲孔。

带有大于Φ30mm以上锻件锻孔;

扩孔前的预冲孔;

空心件拔长前冲孔。

(2) 冲孔目的

闭式冲孔

开式冲孔

实芯冲子冲孔

空心冲子冲孔

垫环冲孔三种

(3) 冲孔分类

实芯冲子冲孔时,芯料损失小,操作简单。


(一)实芯冲子冲孔型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

冲孔过程如右图所示。冲子压入——孔深70~80%高度——翻转180——冲子压穿。

实芯冲子冲孔


1.型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响实芯冲子冲孔时变形分析

变形区分为A区、B区和C区,A区发生镦粗变形,同时受到B区金属约束。B区金属受A区金属挤压,径向扩大轴向压缩,A区金属不断向B区金属转移,形成C区。


冲孔变形过程坯料形状的变化:型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

≤2~3

>5

=3~5

上端面凹进,下端面翘起,外径增大.

冲子镦压的金属被挤向上端面形成凸台,外径不变。

上、下端面走样很小,而外径仍有增大.


2.型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响冲孔坯料尺寸计算

1)冲孔后外径直径

其中:V:坯料体积(mm3);

f: 冲子横截面面积(mm3);

F0:坯料横截面面积(mm3);

H:冲孔后坯料高度(mm);

h:孔底余料高度(mm)。


实芯冲子冲孔,在型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响D0/d0≥2.5~3,H0≤D0时坯料原始高度可按下式确定:

D0/d0<5,H0=(1.1~1.2)H;

D0/d0≥5,H0=H;

h≈(0.15~0.2)H

2)冲孔件坯料高度确定

3.冲孔时产生缺陷及其预防

(1)走样D0/d0太小,容易走样,冲孔前镦粗增加D0/d0之比,冲孔后端面整平。


型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响2)孔偏心 冲头定位不准,坯料加热不均匀。

(3)斜孔 操作不当,坯料和工具不规范。

(4)裂纹 坯料塑性低,坯料温度低,D0/d0太小。


(二)空心冲子冲孔型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

利用空心的冲子进行冲孔的操作。

操作特点:坯料变形较小,芯料损失大。

目的:获得空心坯料;锻件取料;去掉心部质量较差的部

分;使用与直径较大的坯料(直径400mm以上)

空心冲子冲孔


(三)垫环上冲孔型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

  在垫环上进行冲孔的操作,主要用于冲较薄的毛坯。垫环冲孔芯料损失大,芯料高度h=0.78H,主要用于H/D<0.125锻件。

垫环冲孔


(四)扩孔型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

定义:减小空心坯料壁厚,增大外径和内径的锻造工步称

为扩孔。

种类:自由锻的扩孔分为冲头扩孔和芯轴扩孔两种。

(一)冲头扩孔

冲孔过程 用直径比空心坯料内孔大的带有锥度的冲子,穿过坯料的内孔而使其内外孔扩大。冲子扩孔一般用于D/d>1.7和H≥0.125D0的锻件。

坯料变形特点:近似与胀形,受力与冲孔变形的B区相似。

扩孔量: 由于冲头扩孔时坯料沿切向受拉应力,容易胀裂纹,因此每一次的扩孔量不宜过大,扩孔量见下表。


扩孔量型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

经验表明:

  锻件质量≤30kg,冲孔后可直接扩孔1~2次.再加热一火,允许再扩孔2~3次.

  锻件质量>30kg,冲孔后可直接扩孔1次.再加热一火,允许再扩孔2~3次.

  薄壁件扩孔较难.

冲子

冲头冲孔


(二)芯轴扩孔型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

芯轴扩孔是将芯轴穿过坯料而放在马架上,坯料每转过一个角度压下一次,逐渐将坯料的壁厚压薄、内外径扩大的加工工序。

变形特点:相当于拔长,但与芯轴拔长不同,它是局部加载,局部变形,变形区金属主要沿切向和宽度方向流动。

变形区金属受三向压应力,不宜产生裂纹等缺陷,可以锻制薄壁锻件。

马架扩孔


马架扩孔最小芯棒直径如下表所示。型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

扩孔前坯料尺寸的确定

(1)坯料高度(Ho)确定

式中:H为锻件高度(mm),

K为展宽系数,由诺模图求出。

(2)坯料外径Do确定

(3)冲孔直径do确定

式中V锻锻件体积。

计算展宽量的诺模图


五 弯曲型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

将毛坯锻造成所规定的外形的锻造工序叫弯曲。

弯曲过程中弯曲区的内边金属受压缩,外边受拉伸,弯曲区毛坯的断面积要减小,内边可能产生折叠,外边可能产生裂纹。圆角半径越小,弯曲角越大,情况越严重。

弯曲时注意事项:

(1)坯料上有数处弯曲时,一般弯曲端部及其弯曲与直线交界的地方,然后在弯其余的圆弧部分。


型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响2)为了抵消弯曲区断面积的缩小,一般弯曲前在弯曲的地方预先堆积金属,或采用断面积稍大的原毛坯。

(3)被弯曲部分的加热不宜过长,加热均匀。


6.型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响错移

错移是指将坯料的一部分相对另一部分平行错移开的锻造工步。

错移分为在一个平面内错移和在两个平面内错移两种。

在一个平面错移

在两个平面错移


3型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响-4 自由锻工艺规程的制定

一、自由锻锻件图的制订与绘制

自由锻锻件图是在

零件图基础上考虑加工

余量、锻件公差、锻造

余块、检验试样和工艺

夹头等因素而绘制而成

的图。它是编制锻造工

艺、设计模具、指导生

产和锻件验收的主要依

据和后续机械加工的技术资料。

锻件尺寸与公差余量


锻件图制定的内容型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响

1.加工余量 锻件表面留有机械加工用的金属层,称为加工余量。余量的大小与零件的形状尺寸、加工精度、表面要求、锻造加热质量、设备工具精度和操作技术水平有关。

2.锻件公差 锻件的实际尺寸达不到公称尺寸,允许有一定的偏差,这种偏差被成为锻件公差。

3.锻造余块 对于难锻造的一些小孔、凹槽等,通常填满金属,这部分附加的金属称为余块。

各种余块


4.型砧拔长对拔长效率。锻透深度合金属塑性的影响检验试样和工艺夹头 对于某些有特殊要求的锻件,须在锻件适当的部位添加试样余块,以供锻后检验和锻件组织和力学性能测试。为了便于热处理及其机械加工的吊挂和夹持定位,在锻件的适当位置增加部分工艺夹头。

5.绘制锻件图 余量、公差和各种余块确定后可绘制锻件图。锻件图绘制中,粗实线表示锻件形状,用假想线画出零件简单形状。锻件的尺寸、公差标注在尺寸线上面,下面用带括弧的标注零件公称尺寸。图上不能表示的可用技术要求注明。

法兰盘零件图

法兰盘锻件图


自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。

二、坯料质量和尺寸的确定

1.坯料质量的确定

按下式确定坯料质量

2.坯料尺寸的确定

头一道采用镦粗时,应满 Ho=(1.25~2.5)Do带入

1.25≤

≤2.5,

得:


F自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。坯=KL·F锻

式中KL为锻造比,F锻锻件最大截面积,由此计算出原坯料的直径:

头一道为拔长时,坯料直径可按下式确定

初步计算出原坯料的直径或边长,按国家材料规格,选标准直径或边长,然后计算坯料尺寸。

圆坯料: 方坯料:


3.自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。钢锭规格的选择

第一种方法:先求利用率,再确定质量。

利用率

钢锭质量G锭

第二种方法:利用经验资料确定η,然后求质量:

G锭=G锻/η


三、变形工艺过程的制订自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。

制定变形工艺过程的内容:基本工序确定、辅助工序确定、修正工序确定和各变形工步的顺序及中间坯料尺寸。

锤上锻造空心锻件工艺制定

水压机锻造空心锻件工艺制定


确定各工步毛坯尺寸时应该注意的事项自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。:

(1) 镦粗时,须满足Ho/Do≤2.5~3

(2) 考虑各工步坯料变形的规律。

(3)锻件精整时应留有一定的修整量。

(4)多火次完成时,要考虑各火次加热的可能性。

(5)长轴类锻件应考虑,锻件精整时的伸长。

四、锻造比的确定

锻造比的大小能反映锻造对锻件组织和力学性能的影响。

增加锻造比锻件的力学性能得到明显提高。

锻造比过大,形成纤维组织后,增加各向异性。

用钢厂的棒材锻制锻件时,由于材料经过轧制,组织和力学性能已经得到改善,可以不考虑锻造比。钢锭锻制锻件时,必须考虑锻造比。


锻造比及其计算方法自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。


典型锻件锻造比自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。


五、自由锻设备吨位计算与选择自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。

计算方法:理论计算法和经验类比法确定,一般用经验类比法确定

镦粗时锻锤吨位(㎏)可按下式计算

k:与钢材强度极限有关的系数,当强度为400MPa时k为3~5,当强度为600MPa时k为8~13。F:坯料横截面面积(mm2)

拔长时锻锤吨位(㎏)可按下式计算

G=2.5F F:坯料横截面面积(㎝2)

自由锻造的锻造能力范围可查看有关锻造手册。


零件:自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。齿轮;材料:45钢;生产数量:20件。零件图如下图。

六、制定自由锻工艺规程举例

零件图

1.绘制锻件图

根据零件批量确定为自由锻,进行锻件图的设计和绘制,如凹槽锻不出,设计为余块;由相关标准查阅尺寸公差。绘制锻件图。


绘制的锻件图如下图所示。自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。

锻件图


2.自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。确定变形工步和中间坯料尺寸

由锻件图D=310mm,D肩=213mm,d=131mm,H=62mm,H肩=34mm。D肩/d=1.63,H/d=0.47,査图3-48得出变形工序为镦粗-冲孔-冲子扩孔。计算垫环尺寸:H=40mm、下端孔径:154mm。

确定锻造工艺过程:下料-镦粗-垫环局部镦粗-冲孔-扩孔-修整。

锻造工艺过程

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3.自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。计算原坯料尺寸:

通过计算得出圆坯料尺寸D0=120mm ,H0=220mm.

4.选择设备吨位:

查表3-10,选则设备吨位为0.5t

5.确定锻造温度范围

查表2-5,确定锻造的始锻温度1200℃,终锻温度800 ℃

6.填写工艺卡片


锻造工艺卡片实例自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。

续下页


接上页自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。


本章结束自由锻用原材料主要有两种:钢材、钢坯以及钢锭。


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