第3章-塑性成形课件

第第3 3章章 塑性成形塑性成形 教学内容教学内容 3.13.1 塑性成形理论基础塑性成形理论基础3.2 3.2 金属的加热与锻件的冷却金属的加热与锻件的冷却3.3 3.3 塑性成形方法塑性成形方法 3.4 3.4 塑性成形工艺设计塑性成形工艺设计 3.5 3.5 塑性加工方法的结构工艺性塑性加工方法的结构工艺性3.6 3.6 常用塑性成形方法的选择常用塑性成形方法的选择3.7 3.7 塑性成形新发展塑性成形新发展第第3 3章章 塑性成形塑性成形 塑性成形塑性成形：是指：是指固态金属固态金属在在外力作用外力作用下产生不可下产生不可恢复的永久变形恢复的永久变形塑性变形塑性变形，获得所需形状、尺寸，获得所需形状、尺寸及力学性能的毛坯或零件的加工方法。各类钢和有色及力学性能的毛坯或零件的加工方法。各类钢和有色金属大都具有一定的塑性，均可在冷态或热态下进行金属大都具有一定的塑性，均可在冷态或热态下进行塑性成形加工。塑性成形加工。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 概述概述 锻造工艺锻造工艺锻造过程锻造过程第第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 常见的塑性加工方法：常见的塑性加工方法：a)自由锻自由锻 b)模锻模锻 c)挤压挤压1.锤头锤头 2.坯料坯料 3.下抵铁下抵铁 1.上模上模 2.坯料坯料 3.下模下模 1.挤压筒挤压筒 2.冲头冲头3.坯料坯料 4.挤压凹模挤压凹模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)轧制轧制 f)板料冲压板料冲压1.拉拔模拉拔模 2.坯料坯料 1.轧辊轧辊 2.坯料坯料 1.凸模凸模 2.板料板料3.凹模凹模 4.冲下部分冲下部分12121234第第3 3章章 塑性成形塑性成形 塑性成形的优点：塑性成形的优点：1）改善金属的组织，提高金属的力学性能毛坯。）改善金属的组织，提高金属的力学性能毛坯。2）节约金属材料和切削加工工时，提高金属材料）节约金属材料和切削加工工时，提高金属材料的利用率和经济效益的利用率和经济效益。3）具有较高的劳动生产率）具有较高的劳动生产率。4）适应性广）适应性广。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 塑性成形的缺点：塑性成形的缺点：1）锻锻件件的的结结构构工工艺艺性性要要求求较较高高；对对形形状状复复杂杂特特别别是是内腔复杂的零件或毛坯难以甚至不能锻压成形；内腔复杂的零件或毛坯难以甚至不能锻压成形；2）通通常常锻锻压压件件(主主要要指指锻锻造造毛毛坯坯)的的尺尺寸寸精精度度不不高高，还需配合切削加工等方法来满足精度要求；还需配合切削加工等方法来满足精度要求；3）塑塑性性加加工工方方法法需需要要重重型型的的机机器器设设备备和和较较复复杂杂的的模模具，模具的设计制造周期长，初期投资费用高等。具，模具的设计制造周期长，初期投资费用高等。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节节 塑性成形理论基础塑性成形理论基础3.1.1 塑性成形的实质塑性成形的实质3.1.2 冷变形强化与再结晶冷变形强化与再结晶3.1.3 锻造比与锻造流线锻造比与锻造流线3.1.4 塑性成形基本规律塑性成形基本规律3.1.5 金属的金属的锻造性能锻造性能第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.1.1 塑性成形的实质塑性成形的实质 具具有有一一定定塑塑性性的的金金属属坯坯料料在在外外力力作作用用下下，当当坯坯料料内内的的应应力力达达到到一一定定的的条条件件，便便发发生生塑塑性性变变形形，这这是是能能够制造塑性成形件的根据。够制造塑性成形件的根据。所有金属都是晶体结构。所有金属都是晶体结构。1.单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形 单晶体是指原子排列方式完全一致的晶体。单晶体是指原子排列方式完全一致的晶体。单单晶晶体体的的塑塑性性变变形形主主要要方方式式有有两两种种，一一为为滑滑移移变变形形，二为，二为双晶变形双晶变形(亦叫孪晶亦叫孪晶)。滑移滑移是是主要主要变形方式。变形方式。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.1.1 塑性成形的实质塑性成形的实质1）滑滑移移：滑滑移移是是晶晶体体内内的的一一部部分分相相对对另另一一部部分分沿沿原原子排列紧密的晶面作相对活动。子排列紧密的晶面作相对活动。a)未变形前未变形前 b)弹性变形弹性变形 c)弹、塑性变形弹、塑性变形 d)塑性变形后塑性变形后单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形第第3 3章章 塑性成形塑性成形 常常见见的的三三种种金金属属晶晶格格中中，体体心心立立方方晶晶格格和和面面心心立立方方晶格对称性好，滑移系多，晶体可在多方向上发生滑移。晶格对称性好，滑移系多，晶体可在多方向上发生滑移。晶晶体体发发生生滑滑移移后后，其其外外表表形形状状发发生生变变化化，体体积积保保持持不不变变，相相对对滑滑移移后后晶晶体体的的两两部部分分仍仍保保持持晶晶格格位位向向的的一一致致性。性。2）双晶：）双晶：双双晶晶亦亦叫叫孪孪晶晶。双双晶晶是是晶晶体体在在外外力力作作用用下下晶晶格格的的一一部部分相对另一部分发生转动。分相对另一部分发生转动。未未变变形形部部分分和和变变形形部部分分的的交交界界面面称称为为双双晶晶面面。在在双双晶晶面两侧形成镜面对称，如图面两侧形成镜面对称，如图3-3所示。所示。3.1.1 塑性成形的实质塑性成形的实质第第3 3章章 塑性成形塑性成形 双晶一般发生在晶体内滑移系少的金属中，具有六方双晶一般发生在晶体内滑移系少的金属中，具有六方晶格的金属产生双晶变形的倾向较大。晶格的金属产生双晶变形的倾向较大。增加变形速度会促使双晶的发生。在冲击力的作用下增加变形速度会促使双晶的发生。在冲击力的作用下容易产生双晶。容易产生双晶。a)变形前变形前 b)变形后变形后 图图3-3 晶体的双晶晶体的双晶双晶面3.1.1 塑性成形的实质塑性成形的实质第第3 3章章 塑性成形塑性成形 2.多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形 多多晶晶体体的的塑塑性性变变形形可可分分为为晶晶内内变形与变形与晶间晶间变形。变形。晶晶粒粒内内部部的的塑塑性性变变形形称称为为晶晶内内变变形形。晶晶粒粒之之间间相相互互移移动动或或转转动动称称为晶间变形。为晶间变形。多多晶晶体体内内的的单单个个晶晶粒粒，其其塑塑性性变变形形的的方方式式和和单单晶晶体体是是一一样样的的，即即主主要要变变形形方方式式为为滑滑移移和和双双晶晶。多多晶晶体体的塑性变形如图的塑性变形如图3-4所示。所示。3.1.1 塑性成形的实质塑性成形的实质 多多晶晶体体:是是由由大大量量的的大大小小、形形状状、晶晶格格排排列列位位向向各各不相同的晶粒所组成。不相同的晶粒所组成。P图图3-4 多晶体塑性变形多晶体塑性变形 a)变形前变形前 b)变形后变形后第第3 3章章 塑性成形塑性成形 多多晶晶体体的的晶晶粒粒各各个个位位向向不不同同，因因此此在在外外力力作作用用下下各个晶粒所处的塑性变形条件不同。各个晶粒所处的塑性变形条件不同。3.1.1 塑性成形的实质塑性成形的实质 图图 3-5 多晶体晶粒位向与多晶体晶粒位向与 受力变形关系受力变形关系 与与外外力力作作用用方方向向成成 45角角的的滑滑移移平平面面，产产生生切切应应力力最最大大，易易于于达达到到塑塑性性变变形形所所需需要要的的临临界界值值，产产生生变变形形。而而其其邻邻近近的的晶晶粒粒，沿沿滑滑移移平平面面上上的的切切应应力力尚尚未未达达到到临临界界值值，处处于于非非塑塑性性变变形形状状态态，只只能能通通过过晶晶粒粒转转动动或或者者双双晶晶变变形形以以后后，才才能能够够进进一一步步产产生生滑滑移移变变形形。如如图图3-5所所示示，、晶晶粒粒易易产产生滑移，生滑移，、晶粒不易产生滑移。晶粒不易产生滑移。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 在低温时，晶界的强度一般比晶粒内部强度高，变在低温时，晶界的强度一般比晶粒内部强度高，变形抗力大，不易变形。形抗力大，不易变形。在高温时，晶界强度降低，晶粒间易于相互移动。在高温时，晶界强度降低，晶粒间易于相互移动。晶界相对于晶粒的体积所占比例大，其强度高，变形抗晶界相对于晶粒的体积所占比例大，其强度高，变形抗力大，不易塑性变形。力大，不易塑性变形。多晶体的塑性变形正是由于存在着晶界和各晶粒的多晶体的塑性变形正是由于存在着晶界和各晶粒的位向差别位向差别，其变形抗力要比同种金属的单晶体高得多。，其变形抗力要比同种金属的单晶体高得多。同时，由于晶粒越细，在一定体积的晶体内晶粒数目就同时，由于晶粒越细，在一定体积的晶体内晶粒数目就越多，变形就可以分散到更多的晶粒内进行，使各晶粒越多，变形就可以分散到更多的晶粒内进行，使各晶粒的变形比较均匀，不致产生太大的应力集中，所以的变形比较均匀，不致产生太大的应力集中，所以细晶细晶粒粒金属的金属的塑性塑性和和韧性韧性均较好。均较好。3.1.1 塑性成形的实质塑性成形的实质第第3 3章章 塑性成形塑性成形 1.冷变形强化冷变形强化(加工硬化加工硬化)金金属属在在塑塑性性变变形形中中随随变变形形程程度度增增大大，金金属属的的强强度度、硬硬度度升升高，而塑性和韧性下降。高，而塑性和韧性下降。原原因因是是由由于于滑滑移移面面上上的的碎碎晶晶块块和和附附近近品品格格的的强强烈烈扭扭曲曲，增增大了滑移阻力，使继续滑移难以进行。大了滑移阻力，使继续滑移难以进行。这这种种随随变变形形程程度度增增加加，强强度度、硬硬度度升升高高而而塑塑性性、韧韧性性下下降降的现象称为的现象称为冷变形强化冷变形强化(或加工硬化或加工硬化)。3.1.2 冷变形强化与再结晶冷变形强化与再结晶 冷冷变变形形强强化化是是一一种种不不稳稳定定现现象象，具具有有自自发发地地回回复复到到稳稳定定状状态态的的倾倾向向，但但在在室室温温下下这这种种回回复复不不易易实实现现。当当将将金金属属加加热热至至其其熔熔化化温温度度的的0.20.3倍倍时时，晶晶粒粒内内扭扭曲曲的的品品格格将将恢恢复复正正常常，内内应应力力减减少少，冷冷变变形强化部分消除，这一过程称为形强化部分消除，这一过程称为回复回复。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 回复温度回复温度为为 T回回=(0.20.3)T熔熔式中式中 T回回 金属的回复温度，单位为金属的回复温度，单位为K；T熔熔 金属的熔点，单位为金属的熔点，单位为K。当当温温度度继继续续升升高高至至其其熔熔化化温温度度的的 0.4 倍倍时时，金金属属原原子子获获得得更更多多的的热热能能，开开始始以以某某些些碎碎品品或或杂杂质质为为核核心心结结晶晶成成新新的的晶晶粒粒，从从而而消消除除全全部部冷冷变变形形强强化化现现象象。这这一过程称为再结晶。一过程称为再结晶。3.1.2 冷变形强化与再结晶冷变形强化与再结晶 2.再结晶再结晶 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 利利用用金金属属的的冷冷变变形形强强化化可可提提高高金金属属强强度度，这这是是工工业业生生产产中中强强化化金金属属材材料料常常用用的的一一种种手手段段。但但是是，在在塑塑性性加加工工生生产产中中，冷冷变形强化给金属继续进行塑性变形带来困难，应加以消除。变形强化给金属继续进行塑性变形带来困难，应加以消除。在在实实际际生生产产中中，常常采采用用加加热热的的方方法法使使金金属属发发生生再再结结晶晶，从从而再次获得良好的塑性，这种工艺操作叫而再次获得良好的塑性，这种工艺操作叫再结晶退火再结晶退火。金属的塑性变形一般分为金属的塑性变形一般分为冷变形冷变形和和热变形热变形两种。两种。在在再再结结晶晶温温度度以以下下的的变变形形叫叫冷冷变变形形。变变形形过过程程中中无无再再结结晶晶现现象象，变变形形后后的的金金属属只只具具有有冷冷变变形形强强化化现现象象。所所以以在在变变形形过过程程中变形程度不宜过太，以避免产生破裂。中变形程度不宜过太，以避免产生破裂。冷冷变变形形能能使使金金属属获获得得较较高高的的硬硬度度，产产品品表表面面质质量量好好，尺尺寸寸精精度度高高，一一般般不不需需再再切切削削加加工工。生生产产中中常常用用冷冷变变形形来来提提高高产产品品的表面质量和性能。冷冲压、冷挤压、冷锻等都属于冷变形。的表面质量和性能。冷冲压、冷挤压、冷锻等都属于冷变形。3.1.2 冷变形强化与再结晶冷变形强化与再结晶 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 再结晶温度再结晶温度为为T再再=0.4T熔熔式中式中 T再再金属的再结晶温度，单位为金属的再结晶温度，单位为K。在再结晶温度以上的变形叫在再结晶温度以上的变形叫热变形热变形。其其再再结结晶晶速速度度大大于于变变形形强强化化速速度度则则变变形形产产生生的的强强化化会会随随时时因因再再结结晶晶软软化化而而消消除除，变变形形后后金金属属具具有有再再结结晶晶组组织织，从从而而消消除除冷变形强化痕迹。冷变形强化痕迹。在在热热变变形形过过程程中中金金属属始始终终保保持持低低的的塑塑性性变变形形抗抗力力和和良良好好的的塑塑性性，可可以以加加工工尺尺寸寸较较大大或或形形状状较较复复杂杂的的工工件件，塑塑性性加加工工生生产产多采用热变形来进行。多采用热变形来进行。但但热热变变形形过过程程中中金金属属表表面面易易形形成成氧氧化化皮皮，产产品品表表面面质质量量和和尺尺寸寸精精度度较较低低。自自由由锻锻、热热模模锻锻、热热轧轧、热热挤挤压压等等都都属属于于热热变变形。形。3.1.2 冷变形强化与再结晶冷变形强化与再结晶 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 铸铸锭锭冷冷凝凝后后，杂杂质质分分布布在在晶晶界界上上，无无明明显显的的方方向向，在在热热变变形形过过程程中中，粗粗大大的的晶晶粒粒破破碎碎，沿沿着着金金属属流流动动的的方向拉长，如图方向拉长，如图3-7所示。所示。3.1.3 锻造比与锻造流线锻造比与锻造流线 1.缩孔缩孔 2.缩松缩松 3.上础块上础块 4.再结晶的等抽晶再结晶的等抽晶 5.下础块下础块 6.等轴晶等轴晶 图图 3-7 热轧对晶粒组织的影响热轧对晶粒组织的影响第第3 3章章 塑性成形塑性成形 铸锭中的脆性杂质顺着金属主要伸长方向呈碎铸锭中的脆性杂质顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状断续分布；而塑性杂质随着金属变形，粒状或链状断续分布；而塑性杂质随着金属变形，沿主要伸长方向呈带状连续分布，这样热锻后的金沿主要伸长方向呈带状连续分布，这样热锻后的金属组织就具有一定的方向性，通常称为属组织就具有一定的方向性，通常称为锻造流线锻造流线，又叫纤维流线，如图又叫纤维流线，如图3-8所示。所示。a)模锻钩模锻钩 b)切削加工钩切削加工钩 b)图图 3-8 拖钩的纤维流线拖钩的纤维流线3.1.3 锻造比与锻造流线锻造比与锻造流线 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 锻锻造造流流线线使使金金属属的的力力学学性性能能表表现现为为各各向向异异性性，锻锻件件在在纵纵向向(平平行行于于纤纤维维方方向向)上上的的塑塑性性和和韧韧性性增增加加，而而在横向在横向(垂直于纤维方向垂直于纤维方向)上则下降。上则下降。3.1.3 锻造比与锻造流线锻造比与锻造流线 杂杂质质分分布布的的流流线线化化程程度度与与锻锻造造比比有有关关，流流线线化化程程度越高，这种差别越明显。度越高，这种差别越明显。锻造比：锻造比：在在锻锻造造中中生生产产中中常常用用锻锻造造比比表表示示变变形形的的程程度度，通通常常用用变变形形前前后后的的截截面面比比、长长度度比比或或高高度度比比来来表表示示锻锻造造比。比。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.1.3 锻造比与锻造流线锻造比与锻造流线 拔长锻造比为拔长锻造比为：镦粗锻造比为镦粗锻造比为：式式中中 A0、L0、H0 变变形形前前坯坯料料的的横横截截面面积积、长长度度和和高度；高度；A1、L1、H1 变形后坯料的横截面积、长度和高度。变形后坯料的横截面积、长度和高度。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 锻造比对金属的组织和性能有很大影响。锻造比对金属的组织和性能有很大影响。一一般般情情况况下下，增增加加锻锻造造比比，可可细细密密金金属属组组织织，提提高锻件的力学性能。高锻件的力学性能。但但是是，当当锻锻造造比比过过大大，金金属属组组织织的的紧紧密密程程度度和和晶晶粒粒细细化化程程度度都都已已达达到到了了极极限限状状况况，锻锻件件的的力力学学性性能能不不再升高，而是增加各向异性。再升高，而是增加各向异性。锻锻造造比比增增加加时时，钢钢的的强强度度在在横横向向和和纵纵向向上上差差别别不不大大，而而塑塑性性和和韧韧性性则则差差别别很很大大；纵纵向向的的塑塑、韧韧性性明明显显优优于于横向。横向。3.1.3 锻造比与锻造流线锻造比与锻造流线 第第3 3章章 塑性成形塑性成形 2 2）凝凝固固收收缩缩 指指合合金金在在液液相相线线和和固固相相线线之之间间凝凝固固阶阶段段的的收收缩缩。结结晶晶温温度度范范围围越越大大，收收缩缩率率越越大大。液液态和和凝凝固固收收缩时金属液体金属液体积缩小，是形成小，是形成缩孔和孔和缩松的基本原因。松的基本原因。锻锻造造流流线线的的稳稳定定性性很很高高，形形成成后后不不能能用用热热处处理理方方法法消消除除，只只有经过塑性加工使金属变形才能改变其方向和形状。有经过塑性加工使金属变形才能改变其方向和形状。在在设设计计零零件件和和制制定定变变形形工工艺艺时时必必须须考考虑虑力力学学性性能能的的异异向向性性，尽尽量量使使零零件件所所受受的的最最大大正正应应力力与与流流线线方方向向一一致致，使使最最大大切切应应力力或或冲击力与流线方向垂直冲击力与流线方向垂直。3.1.3 锻造比与锻造流线锻造比与锻造流线 在在锻锻压压生生产产中中，还还应应注注意意使使锻锻造造流流线线尽尽可可能能沿沿着着零零件件的的外外形形轮轮廓廓分分布布，并并在在切切削削加加工工过过程程中中保保持持锻锻造造流流线线不不被被切切断断，使使材材料料的力学性能得到最充分的发挥。的力学性能得到最充分的发挥。如如图图3-8a)为为模模锻锻钩钩，流流线线分分布布合合理理，使使用用寿寿命命长长，且且材材料料消消耗耗少少，而而图图3-8b)是是用用板板材材直直接接切切削削加加工工出出的的拖拖钩钩，拖拖钩钩内内侧侧流流线线组织被切断，使用时容易沿切断处断裂。组织被切断，使用时容易沿切断处断裂。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 图图3-9a)是是用用棒棒料料直直接接切切削削成成形形的的齿齿轮轮，齿齿根根处处的的切切应应力力平平行行于于流流线方向，强度最差，寿命最短；线方向，强度最差，寿命最短；3.1.3 锻造比与锻造流线锻造比与锻造流线 a)棒料切削成形棒料切削成形 b)扁钢经切削成形扁钢经切削成形 c)棒料镦粗后切削成形棒料镦粗后切削成形 d)热轧成形热轧成形 1、2 轮齿轮齿 图图3-9 不同成形工艺齿轮的流线分布不同成形工艺齿轮的流线分布1212第第3 3章章 塑性成形塑性成形 图图3-9b)是是扁扁钢钢经经切切削削加加工工的的齿齿轮轮，齿齿1的的根根部部切切应应力力与与流流线线方方向向垂直，强度高，齿垂直，强度高，齿2情况正好相反，性能差，寿命短；情况正好相反，性能差，寿命短；3.1.3 锻造比与锻造流线锻造比与锻造流线 图图3-9c)是是棒棒料料镦镦粗粗后后再再经经切切削削加加工工而而成成，流流线线呈呈径径向向放放射射状状，各各齿的切应力方向均与流线近似垂直，强度与寿命较高齿的切应力方向均与流线近似垂直，强度与寿命较高图图3-9d)是是热热轧轧成成形形齿齿轮轮，流流线线完完整整且且与与齿齿廓廓一一致致，未未被被切切断断，强强度最高，寿命最长。度最高，寿命最长。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 成形规律：成形规律：就是塑性成形时金属质点流动的规律。就是塑性成形时金属质点流动的规律。它它应应该该阐阐明明：在在给给定定的的条条件件下下，变变形形体体内内将将出出现现什什么么样样的的位移速度位移速度(位移增量位移增量)场和位移场。场和位移场。3.1.4 塑性成形基本规律塑性成形基本规律 掌掌握握了了流流动动规规律律也也就就可可以以合合理理地地选选择择工工步步和和设设计计成成形形模模具具，以及分析成形工件的质量问题。以及分析成形工件的质量问题。根根据据位位移移场场就就可可以以立立即即求求得得物物体体形形状状、尺尺寸寸的的变变化化，并并可可方便地求得应变场。方便地求得应变场。1.体积不变定律体积不变定律 金金属属塑塑性性变变形形后后的的体体积积等等于于变变形形前前的的体体积积，称称为为体体积积不不变变定律。应用体积不变定律可算出各定律。应用体积不变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 塑性成形基本规律塑性成形基本规律 塑塑性性变变形形时时金金属属各各质质点点首首先先向向阻阻力力最最小小方方向向移移动动，称为最小阻力定律。称为最小阻力定律。一一般般金金属属的的某某一一质质点点移移动动时时阻阻力力最最小小的的方方向向是是通通过过该该质质点点向向金金属属变变形形部部分分的的周周边边所所作作的的法法线线方方向向，因因为质点沿此方向移动的距离最短，所需的变形功最小。为质点沿此方向移动的距离最短，所需的变形功最小。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 塑性成形基本规律塑性成形基本规律 塑塑性性变变形形时时金金属属各各质质点点首首先先向向阻阻力力最最小小方方向向移移动动，称为最小阻力定律。称为最小阻力定律。一一般般金金属属的的某某一一质质点点移移动动时时阻阻力力最最小小的的方方向向是是通通过过该该质质点点向向金金属属变变形形部部分分的的周周边边所所作作的的法法线线方方向向，因因为质点沿此方向移动的距离最短，所需的变形功最小。为质点沿此方向移动的距离最短，所需的变形功最小。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 金金属属的的锻锻造造性性能能是是衡衡量量材材料料经经受受塑塑性性成成形形加加工工时时成成形的难易程度。形的难易程度。金金属属锻锻造造性性能能的的好好坏坏，常常用用塑塑性性和和变变形形抗抗力力两两个个指指标来衡量。标来衡量。塑塑性性越越高高，变变形形抗抗力力越越低低，则则认认为为该该金金属属的的锻锻造造性性能好。能好。金属的锻造性能取决于金属的锻造性能取决于金属的本质金属的本质和和变形条件变形条件。3.1.5 金属的锻造性能金属的锻造性能第第3 3章章 塑性成形塑性成形 纯金属的锻造性能比合金的锻造性能好。纯金属的锻造性能比合金的锻造性能好。碳钢随含碳量增加，锻造性能变差。碳钢随含碳量增加，锻造性能变差。钢钢中中合合金金元元素素含含量量越越多多，合合金金成成分分越越复复杂杂，锻锻造造性性能越差。能越差。钢中硫、磷含量多也会使锻造性能变差。钢中硫、磷含量多也会使锻造性能变差。3.1.5 金属的锻造性能金属的锻造性能 例例如如纯纯铁铁、低低碳碳钢钢和和高高合合金金钢钢，它它们们的的锻锻造造性性能能是是依次下降的。依次下降的。1.金属本质的影晌金属本质的影晌 1)化学成分化学成分 不同化学成分的金属其锻造性能不同。不同化学成分的金属其锻造性能不同。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 纯金属和固溶体纯金属和固溶体(如奥氏体如奥氏体)具有良好的锻造性能；具有良好的锻造性能；金属化合物金属化合物(如渗碳体如渗碳体)使锻造性能变坏；使锻造性能变坏；铸铸态态柱柱状状组组织织和和粗粗晶晶结结构构不不如如细细小小而而又又均均匀匀的的晶晶粒粒结构的锻造性能好。结构的锻造性能好。3.1.5 金属的锻造性能金属的锻造性能2)金属组织金属组织2.变形条件的影响变形条件的影响 1)变形温度变形温度 通通常常情情况况下下，随随着着变变形形温温度度的的升升高高，金金属属内内原原子子动动能能增增加加，原原子子间间的的结结合合力力减减弱弱，表表现现为为材材料料的的塑塑性性提提高高而变形抗力减小。而变形抗力减小。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 适当提高变形温度对改善金属的锻造性能有利。适当提高变形温度对改善金属的锻造性能有利。但但温温度度过过高高，会会使使金金属属产产生生氧氧化化、脱脱碳碳、过过热热等等缺缺陷陷，甚甚至至使使锻锻件件产产生生过过烧烧而而报报废废，所所以以应应该该严严格格控控制制锻锻造温度范围。造温度范围。3.1.5 金属的锻造性能金属的锻造性能 锻锻造造温温度度范范围围是是指指始始锻锻温温度度与与终终锻锻温温度度间间的的温温度范围。它的确定以合金状态图为依据。度范围。它的确定以合金状态图为依据。终终锻锻温温度度过过低低，金金属属的的冷冷变变形形强强化化严严重重，变变形形抗抗力力急急剧增加，难于加工，强行锻造，将导致锻件破裂报废。剧增加，难于加工，强行锻造，将导致锻件破裂报废。而始锻温度过高，会造成过热、过烧等缺陷。而始锻温度过高，会造成过热、过烧等缺陷。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 2)变形速度变形速度 随随着着变变形形速速度度的的提提高高，金金属属的的回回复复和和再再结结晶晶过过程程来来不不及及消消除除加加工工硬硬化化的的影影响响，使使金金属属的的塑塑性性下下降降，变形抗力提高。变形抗力提高。但但当当变变形形速速度度超超过过某某个个临临界界值值，由由于于塑塑性性变变形形的的热热效效应应，使使金金属属内内的的温温度度升升高高，从从而而又又改改善善了了锻锻造性能。造性能。3.1.5 金属的锻造性能金属的锻造性能 b a c 变形速度变形速度 图图3-13 变形速度对塑性及变形抗力的影响变形速度对塑性及变形抗力的影响变形抗力曲线变形抗力曲线塑性变化曲线塑性变化曲线变变形形抗抗力、力、塑塑性性第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3)应力状态应力状态 不不同同的的压压力力加加工工方方法法，在在金金属属内内部部产产生生的的应应力力状状态态也也不不同同。甚甚至至在在同同一一种种变变形形方方式式下下，金金属属内内部部不不同同部部位位的的应应力力状状态态也也可可能能不不一一样样，如图如图3-143-14所示。所示。3.1.5 金属的锻造性能金属的锻造性能a)挤压挤压 b)拉拔拉拔 c)自由锻自由锻 图图3-14 不同变形方式时的应力状态不同变形方式时的应力状态 挤压时，坯料内部的应力状态为三向受压应力；挤压时，坯料内部的应力状态为三向受压应力；拉拔时，沿坯料的径向为压应力，轴向为拉应力；拉拔时，沿坯料的径向为压应力，轴向为拉应力；平平砧砧镦镦粗粗时时，在在坯坯料料中中心心附附近近存存在在三三向向压压应应力力，而而在在侧侧面面层层，水平方向的切应力转变为拉应力。水平方向的切应力转变为拉应力。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 拉拉应应力力使使不不同同晶晶面面间间的的原原子子趋趋向向分分离离，从从而而可可能能导导致致坯坯料料的破裂。的破裂。压压应应力力有有利利于于压压合合金金属属内内部部在在塑塑性性变变形形中中产产生生的的微微小小裂裂纹纹，增加金属的塑性。增加金属的塑性。实实践践证证明明，压压应应力力的的数数目目越越多多，塑塑性性越越好好；拉拉应应力力的的数数目目越越多，塑性越差。多，塑性越差。压压应应力力状状态态也也会会增增加加金金属属变变形形时时的的内内部部摩摩擦擦，使使变变形形抗抗力力增增大。需要相应增加设备吨位，以增加加工能力。大。需要相应增加设备吨位，以增加加工能力。选择选择压力加工方法和制订锻造工艺的压力加工方法和制订锻造工艺的原则原则 在在充充分分发发挥挥金金属属塑塑性性、满满足足成成形形要要求求的的前前提提下下，尽尽量量减减少少变变形形抗抗力力，降降低低设设备备吨吨位位，减减少少能能耗耗，使使锻锻件件生生产产达达到到优优质质低低耗耗的的要求。要求。3.1.5 金属的锻造性能金属的锻造性能第第3 3章章 塑性成形塑性成形 拉拉应应力力使使不不同同晶晶面面间间的的原原子子趋趋向向分分离离，从从而而可可能能导导致致坯坯料料的破裂。的破裂。压压应应力力有有利利于于压压合合金金属属内内部部在在塑塑性性变变形形中中产产生生的的微微小小裂裂纹纹，增加金属的塑性。增加金属的塑性。实实践践证证明明，压压应应力力的的数数目目越越多多，塑塑性性越越好好；拉拉应应力力的的数数目目越越多，塑性越差。多，塑性越差。压压应应力力状状态态也也会会增增加加金金属属变变形形时时的的内内部部摩摩擦擦，使使变变形形抗抗力力增增大。需要相应增加设备吨位，以增加加工能力。大。需要相应增加设备吨位，以增加加工能力。选择选择压力加工方法和制订锻造工艺的压力加工方法和制订锻造工艺的原则原则 在在充充分分发发挥挥金金属属塑塑性性、满满足足成成形形要要求求的的前前提提下下，尽尽量量减减少少变变形形抗抗力力，降降低低设设备备吨吨位位，减减少少能能耗耗，使使锻锻件件生生产产达达到到优优质质低低耗耗的的要求。要求。3.1.5 金属的锻造性能金属的锻造性能第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.2.1 金属的加热金属的加热 金金属属坯坯料料锻锻造造前前，为为了了提提高高其其塑塑性性，降降低低变变形形抗抗力力，使使金金属属在在较较小小的的外外力力作作用用下下产产生生较较大大的的变变形形，必必须对金属坯料加热。须对金属坯料加热。第第2节节 金属的加热与锻件的冷却金属的加热与锻件的冷却 1.锻造温度范围锻造温度范围 金金属属的的温温度度高高、塑塑性性好好、变变形形抗抗力力小小，容容易易变变形形，反反之之亦亦然然。因因此此，金金属属锻锻造造时时，要要有有一一定定的的温温度度范范围围，即即锻锻造温度范围。造温度范围。允许加热到的最高温度成为允许加热到的最高温度成为始锻温度始锻温度。始始锻锻温温度度过过高高，会会使使坯坯料料产产生生过过热热、过过烧烧、氧氧化化、脱碳等缺陷，造成废品。脱碳等缺陷，造成废品。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 锻锻造造过过程程中中，坯坯料料温温度度不不断断下下降降，塑塑性性也也随随之之下下降降，变变形形抗抗力力增增大大，当当降降到到一一定定温温度度时时，不不仅仅变变形形困困难难，而而且且容容易易开开裂裂，必必须须停停止止锻锻造造，重重新新加加热热后后再再锻锻，停停止止再再锻的温度称为锻的温度称为终锻温度终锻温度。3.2.1 金属的加热金属的加热 金金属属的的锻锻造造温温度度范范围围越越大大越越好好，可可以以减减少少加加热热次次数数，提提高高生生产产率率，降降低低成成本本。锻锻造造温温度度范范围围取取决决于于坯坯料料的的种种类类和化学成分和化学成分。2.加热设备加热设备 按按所所用用热热源源不不同同，锻锻造造加加热热炉炉可可分分为为火火焰焰加加热热炉炉和和电电热热加加热热炉炉。一一般般中中、小小型型工工厂厂中中，常常用用反反射射炉炉和和电电阻阻炉炉加加热金属坯料。热金属坯料。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 1）反射炉）反射炉 反反射射炉炉是是采采用用固固体体燃燃料料（如如煤煤）燃燃烧烧产产生生火火焰焰来来加加热坯料的，称为热坯料的，称为火焰炉火焰炉。3.2.1 金属的加热金属的加热 特特点点：炉炉膛膛面面积积大大，温温度度均均匀匀，一一般般可可达达1350左左右，故加热质量好，生产率高，适用于中、小批量生产。右，故加热质量好，生产率高，适用于中、小批量生产。2）电阻炉电阻炉 电电阻阻炉炉的的核核心心元元件件是是电电阻阻发发热热体体，电电阻阻加加热热是是利利用用电电流流通通过过电电热热元元件件时时产产生生的的电电阻阻热热间间接接加加热热坯坯料料的的炉炉子子，通通常制成常制成箱形箱形。一般分为一般分为中温中温电炉和电炉和高温高温电炉两种。电炉两种。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 （1）中温电炉）中温电炉 中中温温电电炉炉的的电电热热元元件件为为电电阻阻丝丝，其其最最高高使使用用温温度度为为950，用于加热，用于加热非铁金属及其合金非铁金属及其合金的的小型小型锻件。锻件。3.2.1 金属的加热金属的加热 （2）高温电炉）高温电炉 高高温温电电炉炉的的电电热热元元件件为为硅硅碳碳棒棒，其其最最高高使使用用温温度度为为1350，用于加热，用于加热高温合金高温合金及及高合金钢高合金钢的小型锻件。的小型锻件。特点特点：电电阻阻炉炉结结构构简简单单，炉炉温温及及炉炉内内气气氛氛容容易易控控制制，氧氧化化程度较程度较小小，但是，但是电能消耗大电能消耗大，成本较高。，成本较高。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 冷冷却却对对锻锻件件质质量量也也有有重重要要影影响响。为为使使锻锻件件各各部部分分的的冷冷却却收收缩缩比比较均匀，防止表面硬化、变形和裂纹。较均匀，防止表面硬化、变形和裂纹。锻件不宜冷却太快，其冷却方式有三种。锻件不宜冷却太快，其冷却方式有三种。3.2.2 锻件的冷却方法锻件的冷却方法 1）空冷）空冷 锻锻件件锻锻后后置置于于无无风风的的空空气气中中，放放在在干干燥燥的的地地面面上上冷冷却却。适适用用于于中、小型低、中碳钢及合金钢制成的锻件。中、小型低、中碳钢及合金钢制成的锻件。2）坑冷）坑冷 锻锻件件锻锻后后置置于于充充填填有有石石棉棉灰灰、砂砂子子或或炉炉灰灰等等绝绝缘缘材材料料的的坑坑中中冷冷却却。适适用用于于合合金金工工具具钢钢制制成成的的锻锻件件。碳碳素素工工具具钢钢锻锻件件应应先先空空冷冷至至650700后再坑冷。后再坑冷。3）炉冷）炉冷 锻锻件件锻锻后后放放入入500700的的加加热热炉炉中中，随随炉炉温温缓缓慢慢冷冷却却，适适用用于于高合金钢及厚截面的大型锻件。高合金钢及厚截面的大型锻件。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.3.1锻造锻造第第3节节 塑性成形方法塑性成形方法 1.自由锻自由锻 将将金金属属坯坯料料放放在在铁铁砧砧上上，用用冲冲击击力力或或压压力力使使其其自自由由变变形形获获得得所所需形状的成形方法，称为自由锻造。需形状的成形方法，称为自由锻造。自自由由锻锻时时坯坯料料的的变变形形不不受受模模具具的的限限制制，锻锻件件的的形形状状和和尺尺寸寸主主要要靠锻工的技术来保证，所用设备和工具有很大的通用性。靠锻工的技术来保证，所用设备和工具有很大的通用性。1）自由锻设备）自由锻设备 常用的自由锻设备有常用的自由锻设备有锻锤锻锤和和压力机压力机两大类。两大类。通通常常几几十十公公斤斤的的小小锻锻件件采采用用空空气气锤锤，两两吨吨以以下下的的中中小小型型件件采采用用蒸汽一空气锤，大钢锭和大锻件则在水压机上锻造。蒸汽一空气锤，大钢锭和大锻件则在水压机上锻造。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.3.13.3.1锻造锻造 (1)空气锤空气锤 空空气气锤锤是是生生产产中中、小小型型锻锻件件的的通通用用锻锻造造设设备备，在在生生产产中中应应用用最广。最广。它它是是利利用用电电动动机机直直接接驱驱动动的的锻锻锤锤，其其结结构构小小，打打击击速速度度快快，有利于小件一次打火成形。有利于小件一次打火成形。空空气气锤锤的的吨吨位位是是以以落落下下部部分分即即工工作作活活塞塞、锤锤杆杆、上上砧砧块块的的重重量量来来表表示示的的，最最小小为为65kg，最最大大可可达达1000kg，空空气气锤锤产产生生的的打打击击力力约约为为落落下下重重量量的的1000倍倍左左右右，可可以以锻锻造造的的质质量量范范围围为为2.584kg的的锻锻件。件。(2)蒸汽一空气锤蒸汽一空气锤 大都以大都以600900kpa的蒸汽或压缩空气为动力。的蒸汽或压缩空气为动力。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 (3)水压机水压机 水压机是用水泵产生的高压水为动力进行工作的。水压机是用水泵产生的高压水为动力进行工作的。优优点点:工工作作行行程程大大、变变形形速速度度低低、工工件件变变形形均均匀匀等等，并并且且工工作作中无振动，可制成大吨位设备，适合以钢锭为坯料的大件加工。中无振动，可制成大吨位设备，适合以钢锭为坯料的大件加工。缺点缺点:结构较大，供水和操作系统等附属设备较复杂。结构较大，供水和操作系统等附属设备较复杂。2）自由锻工序）自由锻工序 根根据据作作用用与与变变形形要要求求不不同同，自自由由锻锻的的工工序序分分为为基基本本工工序序、辅辅助助工序工序和和精整工序精整工序三类。三类。(1)基基本本工工序序 是是改改变变坯坯料料的的形形状状和和尺尺寸寸以以达达到到锻锻件件基基本本成成形形的的工工序序，包包括括镦镦粗粗、拔拔长长、冲冲孔孔、弯弯曲曲、切切割割、扭扭转转、错错移移等等，其其中最常用的是中最常用的是镦粗镦粗、拔长拔长和和冲孔冲孔。3.3.13.3.1锻造锻造第第3 3章章 塑性成形塑性成形 (2)辅辅助助工工序序 是是为为基基本本工工序序操操作作方方便便而而进进行行的的预预先先变变形形工工序序，如压钳口、倒棱、切肩等。如压钳口、倒棱、切肩等。(3)精精整整工工序序 是是修修整整锻锻件件的的最最后后尺尺寸寸和和形形状状，消消除除表表面面的的不不平平和和歪歪扭扭，使使锻锻件件达达到到一一样样要要求求的的工工序序，如如修修整整鼓鼓形形、平平整整端端面面、校直弯曲等。校直弯曲等。与与自自由由锻锻相相比比，模模锻锻的的优优点点是是：生生产产率率提提高高，锻锻件件的的尺尺寸寸精精度度高高，表表面面粗粗糙糙度度低低，材材料料的的利利用用率率提提高高50%，能能锻锻制制形形状状比比较较复复杂杂的的锻锻件件，操操作作简简单单，易易于于实实现现机机械械化化等等。但但锻锻模模制制造造周周期期长长，成成本本高高，模模锻锻件件不不能能太太大大。因因此此，模模锻锻适适用用于于中中小小型型锻锻件件的的成成批批和和大大量量生产。生产。2.模锻模锻 模模锻锻是是使使加加热热到到锻锻造造温温度度的的金金属属坯坯料料在在锻锻模模模模腔腔内内一一次次或或多多次次承受冲击力或压力的作用而被迫流动成形以获得锻件的加工方法。承受冲击力或压力的作用而被迫流动成形以获得锻件的加工方法。3.3.13.3.1锻造锻造第第3 3章章 塑性成形塑性成形 典型模锻件如图典型模锻件如图3-17所示。所示。模模锻锻按按使使用用的的设设备备不不同同分分为为：锤锤上上模模锻锻、胎胎模模锻锻、压力机上模锻压力机上模锻等。等。图图3-17 典型模锻件典型模锻件3.3.13.3.1锻造锻造 锤锤上上模模锻锻 锤锤上上模模锻锻所所用用的的设设备备主主要要是是蒸蒸汽汽一一空空气气模模锻锻锤锤，工工作作原原理理与与自自由由锻锻锤锤基基本本相相同同。模模锻锻锤锤的的吨吨位位一一般般为为116t，模模锻锻件件的的质质量量一一般般在在150kg以以下下。与与其其他他模模锻锻方方法法相相比比，锤锤上上精精锻锻具具有有适适应应性性强强，可可以以独独立立完完成成各各种种类类型型锻锻件件的的锻锻造造以以及及设设备备费费用用较较低等优点，在锻造生产中的地位非常重要。低等优点，在锻造生产中的地位非常重要。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 锻锻模模结结构构如如图图3-18所所示示，由由带带有有燕燕尾尾的的上上模模和和下下模模两两部部分分组组成成。上上模模靠靠楔楔铁铁紧紧固固在在锤锤头头上上，随随锤锤头头一一起起作作上上下下往往复复运运动动；下下模模用用紧紧固固楔楔铁铁固固定定在在模模座座上上。上上、下下模模合合在在一一起起，其其中中部部形形成成完完整整的模膛。的模膛。87654321 1.砧座砧座 2.4.7.紧固楔铁紧固楔铁 3.模座模座 5.下模下模 6.上模上模 8.锤头锤头 图图3-18 锤上模锻锤上模锻 模模膛膛根根据据其其功功用用不不同同可可分分为为制坯模膛和模锻模膛两大类。制坯模膛和模锻模膛两大类。(1)制制坯坯模模膛膛 用用于于将将形形状状复复杂杂的的模模锻锻件件初初步步锻锻成成近近似似锻锻件件形形状状的的模模膛膛。制制坯坯模模膛膛有有以以下下几几种：种：3.3.13.3.1锻造锻造第第3 3章章 塑性成形塑性成形 a)开式开式 b)闭式闭式 a)开式开式 b)闭式闭式图图 3-19 拔长模膛拔长模膛 图图3-20 滚压模膛滚压模膛 图图 3-21 弯曲模膛图弯曲模膛图 3-22切断模膛切断模膛3.3.13.3.1锻造锻造1)拔拔长长模模膛膛 用用它它来来减减小小坯坯料料某某部部分分的的横横截截面面积积，以以增增加加该该部部分分的的长长度度。拔拔长长模模膛膛有有开开式式和和闭闭式式两两种种，如如图图3-19所所示示，一一般般设设在在锻锻模模的边缘。操作时一边送进坯料，一边翻转。的边缘。操作时一边送进坯料，一边翻转。2)滚滚压压模模膛膛 有有开开式式和和闭闭式式两两种种(图图3-20)。操操作作时时需需不不断断翻翻转转坯坯料料，用用它它来来减减小小坯坯料料某某部部分分的的横横截截面面积积，以以增增大大另另一一部部分分的的横横截截面面积积，主要是使金属进一步接近模锻件的形状。主要是使金属进一步接近模锻件的形状。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 此外，还有成形模膛、镦粗台、击扁面等制坯模膛。此外，还有成形模膛、镦粗台、击扁面等制坯模膛。3)弯曲模膛弯曲模膛 如图如图3-21所示，用以使坯料弯曲。所示，用以使坯料弯曲。4)切切断断模模膛膛 如如图图3-22所所示示，它它是是在在上上模模与与下下模模的的角角部组成一对刀口，用来切断金属。部组成一对刀口，用来切断金属。3.3.13.3.1锻造锻造 (2)模模锻锻模模膛膛 用用于于模模锻锻件件成成形形的的模模膛膛，可可分分为为预预锻锻模膛和终锻模膛。模膛和终锻模膛。1)预预锻锻模模膛膛 为为了了改改善善终终锻锻时时金金属属的的流流动动条条件件，避避免免产产生生充充填填不不满满和和折折叠叠，使使锻锻坯坯最最终终成成形形前前获获得得接接近近终终锻锻形形状状的的模模膛膛。它它可可提提高高终终锻锻模模膛膛的的寿寿命命。其其结结构构比比终终锻锻模膛高度大，宽度小、无飞边槽、模锻斜度和圆角大。模膛高度大，宽度小、无飞边槽、模锻斜度和圆角大。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 2)终终锻锻模模膛膛 模模锻锻时时最最后后成成形形用用的的模模膛膛。它它的的形形状状应应与与锻锻件件的的形形状状相相同同，尺尺寸寸需需按按锻锻件件尺尺寸寸放放大大一一个个收收缩缩量量，钢钢件件收收缩缩量量取取1.5%。另另外外，沿沿模模膛膛四四周周有有飞飞边边槽槽，用用以以增增加加金金属属从从模模膛膛中中流流出出的的阻阻力力，促促使使金金属属充充满满模模膛膛，同同时时容容纳纳多多余余的的金金属属。对对于于具具有有通通孔孔的的锻锻件件，由由于于不不可可能能靠靠上上下下模模的的突突起起部部分分把把金金属属完完全全挤挤压压掉掉，故故终终锻锻后后在在孔孔内内留留下下一一薄薄层层金金属属，称称为为冲冲孔孔连连皮皮。把把冲冲孔孔连连皮皮和和飞边冲掉后，才能得到有通孔的模锻件。飞边冲掉后，才能得到有通孔的模锻件。3.3.13.3.1锻造锻造 根根据据模模锻锻件件的的复复杂杂程程度度不不同同，所所需需变变形形的的模模膛膛数数量量不不等等，可可将锻模设计成将锻模设计成单膛锻模单膛锻模或或多膛锻模多膛锻模。单单膛膛锻锻模模是是在在一一副副锻锻模模上上只只具具有有终终锻锻模模膛膛一一个个模模膛膛，如如齿齿轮轮坯模锻件，就可将截下的圆柱形坯料直接放入单膛锻模中成形。坯模锻件，就可将截下的圆柱形坯料直接放入单膛锻模中成形。多多膛膛锻锻模模是是在在一一副副锻锻模模上上具具有有两两个个以以上上模模膛膛的的锻锻模模，如如弯弯曲曲连杆模锻件的锻模即为多膛锻模，如图连杆模锻件的锻模即为多膛锻模，如图3-24所示。所示。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.3.13.3.1锻造锻造2 31 451.拔长模膛拔长模膛 2.滚挤模膛滚挤模膛 3.终锻模膛终锻模膛 4.预锻模膛预锻模膛 5.弯曲模膛弯曲模膛 图图 3-24 多膛模锻多膛模锻第第3 3章章 塑性成形塑性成形 此外，还有成形模膛、镦粗台、击扁面等制坯模膛。此外，还有成形模膛、镦粗台、击扁面等制坯模膛。胎模锻胎模锻 胎胎模模锻锻造造是是在在自自由由锻锻设设备备上上使使用用胎胎模模生生产产模模锻锻件件，是是介介于于自自由由锻锻造造和和模模锻锻之之间间的的一一种种锻锻造造方方法法，兼兼有有这这两两种锻造方法的特点。种锻造方法的特点。一一般般先先用用自自由由锻锻造造方方法法使使坯坯料料预预成成形形，然然后后放放在在胎胎模模中中终终锻锻成成形形。胎胎模模一一般般不不固固定定在在锤锤头头或或砧砧座座上上，操操作作简简单单灵灵活活，锻锻模模结结构构也也较较简简单单。它它在在没没有有模模锻锻设设备备的的中中小型工厂得到广泛采用。小型工厂得到广泛采用。3.3.13.3.1锻造锻造 按胎模结构有以下几种按胎模结构有以下几种类型类型：(1)摔摔模模 是是一一种种简简单单的的胎胎模模，一一般般用用于于锻锻造造回回转转体体锻锻件件。其其中中普普通通摔摔模模用用于于修修整整光光圆圆轴轴类类锻锻件件，成成形形摔摔模模用用于于台台阶轴类锻件的成形锻造，如图阶轴类锻件的成形锻造，如图3-25所示。所示。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 图图 3-25 摔模摔模3.3.1锻造锻造 (2)扣扣模模 用用于于具具有有平平直直侧侧面面的的非非回回转转体体锻锻件件的的成成形形。锻锻造造时时锻锻件件不不翻翻转转，扣扣形形后后翻翻模模90，在在锤锤砧砧上上平平整整侧侧面面。它它具具有有敞敞开开的的模模膛膛；锻件不产生飞边。锻件不产生飞边。(3)套套筒筒模模 主主要要用用于于生生产产以以镦镦粗粗为为主主要要成成形形方方式式的的锻锻件件，其其结结构构可分为开式和闭式两种类型。可分为开式和闭式两种类型。(4)合合模模 用用来来锻锻造造形形状状比比较较复复杂杂的的锻锻件件。合合模模由由上上、下下模模及及导导向向凸凸凹凹台台组组成成。在在锻锻造造过过程程中中，多多余余金金属属流流入入飞飞边边槽槽形形成成飞飞边边。适适用用于于各各种种锻锻件件的的终终锻锻成成形形，特特别别是是非回转体类锻件，如连杆、叉形锻件等。非回转体类锻件，如连杆、叉形锻件等。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 3.3.1锻造锻造 其他设备上模锻其他设备上模锻 锤锤上上模模锻锻具具有有工工艺艺较较简简便便，金金属属在在高高度度方方向向上上充充填填性性较较好好等等优优点点，但但也也存存在在锻锻打打振振动动大大、噪噪声声高高、劳劳动动条条件件差差、蒸蒸汽汽效效率率低低等等缺缺点点。因因此此大大吨吨位位的的模模锻锻锤锤有有逐逐步步被被压力机压力机所取代的趋势。所取代的趋势。用用于于模模锻锻的的压压力力机机可可分分为为曲曲柄柄压压力力机机、摩摩擦擦压压力力机机、平锻机平锻机和和模锻水压机模锻水压机等。等。(1)曲曲柄柄压压力力机机上上模模锻锻 曲曲柄柄压压力力机机的的吨吨位位一一般般为为2001200kN。与与锤锤上上模模锻锻相相比比，曲曲柄柄压压力力机机上上模模锻锻具具有有下列特点：下列特点：第第3 3章章 塑性成形塑性成形 1)滑块运动速度较低，金属变形速度低，有较充分的时滑块运动速度较低，金属变形速度低，有较充分的时间进行再结晶，所以间进行再结晶，所以低塑性金属低塑性金属适宜在曲柄压力机上适宜在曲柄压力机上进行模锻；进行模锻；2)滑块行程一定，金属在模膛中一次便可锻压成形，滑块行程一定，金属在模膛中一次便可锻压成形，生生产率较高产率较高；3)机架刚度大，锻模运动精度高，故锻件机架刚度大，锻模运动精度高，故锻件精度精度比锤上模比锤上模锻的锻的高高；4)工作时振动小、噪声低、工作时振动小、噪声低、劳动条件好劳动条件好；5)便于实现操作的便于实现操作的机械化机械化和和自动化自动化。3.3.1锻造锻造 缺缺点点：曲曲柄柄压压力力机机的的结结构构复复杂杂、价价格格高高，锻锻模模的的造造价价也也较较贵贵；由由于于金金属属变变形形速速度度低低而而且且是是一一次次成成形形，有有较较多多的的金金属属流流入入飞飞边边槽槽，所所以以模模膛膛高高度度方方向向上上的的填填充充性性比比锻锤差锻锤差，也不能完成拔长、滚压等操作。，也不能完成拔长、滚压等操作。第第3 3章章 塑性成形塑性成形 应用：应用：适宜以镦粗或挤压方式变形的批量较大而精度适宜以镦粗或挤压方式变形的批量较大而精度较高的锻件，如齿轮、气阀、连杆、叶片等。较高的锻件，如齿轮、气阀、连杆、叶片等。3.3.1锻造锻造 (2)摩擦压