自由锻造的基本工序
第三章自由锻造的基本工序
3.1自由锻造的基本特征
3.1.1.自由锻造的技术特征
按自由锻件的外形及其成形方法，可将自由锻件分为六类：饼块类、空心类、轴杆类、曲轴类、弯曲类和复杂形状类锻件。
自由锻应用设备和工具有很大的通用性，且工具简单，所以只能锻造形状简单的锻件，操作强度大，生产率低；
自由锻可以锻出质量从不到1kg到200～３00t的锻件。对大型锻件，自由锻是唯一的加工方法，因此自由锻在重型机械制造中有特别重要的意义；
自由锻依靠操作者控制其形状和尺寸，锻件精度低，表面质量差，金属消耗也较多。
所以，自由锻主要用于品种多，产量不大的单件小批量生产，也可用于模锻前的制坯工序。
自由锻造加工与其他加工方法相比，具有以下特点：
(1) 改善金属的组织、提高力学性能。金属材料经锻造加工后，其组织、性能都得到改善和提高，锻压加工能消除金属铸锭内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷，并由于金属的塑性变形和再结晶，可使粗大晶粒细化，得到致密的金属组织，从而提高金属的力学性能。在零件设计时，若正确选用零件的受力方向与纤维组织方向，可以提高零件的抗冲击性能。
(2) 材料的利用率高。金属塑性成形主要是靠金属的形体组织相对位置重新排列，而不需要切除金属。
(3) 较高的生产率。锻造加工一般是利用压力机和模具进行成形加工的。例如，利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉，比用棒料切削加工工效提高约400倍以上。
(4) 锻压所用的金属材料应具有良好的塑性，以便在外力作用下，能产生塑性变形而不破裂。常用的金属材料中，铸铁属脆性材料，塑性差，不能用于锻造。钢和非铁金属中的铜、铝及其合金等可以在冷态或热态下压力加工。
(5) 不适合成形形状较复杂的零件。锻造加工是在固态下成形的，与铸造相比，金属的流动受到限制，一般需要采取加热等工艺措施才能实现。对制造形状复杂，特别是具有复杂内腔的零件或毛坯较困难。
由于锻压具有上述特点，因此承受冲击或交变应力的重要零件(如机床主轴、齿轮、曲轴、连杆等 ) ，都应采用锻件毛坯加工。所以锻造加工在机械制造、军工、航空、轻工、家用电器等行业得到广泛应用。例如，飞机上的塑性成形零件的质量分数占85%；汽车，拖拉机上的锻件质量分数约占60%～80%。
3.1.2.自由锻造材料及加热特征
锻造用材料涉及面很宽，既有多种牌号的钢及高温合金，又有铝、镁、钛、铜等有色金属；既有经过一次加工成不同尺寸的棒材和型材，又有多种规格的锭料；除了大量采用适合我国资源的国产材料外，又有来自国外的材料。所锻材料大多数是已列入国家标准的，也有不少是研制、试用及推广的新材料。众所周知，产品的质量往往与原材料的质量密切相关，因此对锻造工作者来说，必需具有必备的材料知识，要善于根据工艺要求选择最合适的材料。
加热的目的是为了降低锻造变形力和提高金属塑性。但加热也带来一系列问题，如氧化、
脱碳、过热及过烧等。准确控制始锻及终锻温度，对产品组织与性能有极大影响。
根据热源不同，在锻压生产中金属的加热方法可分为两大类：
（一）火焰加热
火焰加热是利用燃料（煤、油、煤气等）燃烧所产生的热能直接加热金属的方法。由于燃料来源方便，炉子修造较容易，费用较低，加热的适应性强等原因，所以应用较为普遍。缺点是劳动条件差，加热速度较慢，加热质量较难控制等。
（二）电加热
它是利用电能转换为热能来加热金属的方法。与火焰炉加热相比，它具有很多优点；升温快（如感应加热和接触加热），炉温易于控制（如电阻炉），氧化和脱碳少，劳动条件好，便于实现机械化和自动化。缺点是对毛坯尺寸形状变化的适应性不够强，设备结构复杂，投资费用较大。
3.1.3.自由锻造的锻后冷却特征
锻件的冷却是指锻件从终锻温度出模冷却到室温，它是锻造生产中的重要环节之一。如果冷却方法选择不当，有可能将其粗大的锻造组织遗传给其后的热处理组织或影响以后的热处理组织，也可能由于应力过大造成裂纹或产生白点影响产品质量，甚至使锻件报废。因此，选择冷却方法，制订冷却规范对于防止锻件缺陷是非常重要。
坯料在加热过程中会产生内应力，同样，锻件在冷却过程中也会引起内应力。由于锻件冷却后期温度较低而呈弹性状态，因此冷却内应力的危险性比加热内应力更大。内应力有温度应力、组织应力和锻造变形不均匀引起的残余应力。
钢中非平衡组织具有遗传性已被人们认识。所谓钢的组织遗传性是指原始的非平衡组织（马氏体，贝氏体和魏氏组织等）在一定的加热条件下，所形成的奥氏体晶粒继承和恢复原始粗大晶粒的现象。例如渗碳钢20CrMnTi锻件，当锻后空冷至室温得到由铁素体、珠光体、魏氏组织及贝氏体等所组成的混合组织时，加热到930℃渗碳后降温至850℃淬火仍出现大奥氏体晶粒，呈明显的组织遗传性，但若锻后在特别的冷却箱里冷却，得到铁素体和珠光体的混合组织，经渗碳淬火后，组织明显细化，不再出现组织遗传性。所以终端后采用控制冷却，获得接近平衡的组织，是防止组织遗传性的有效办法。
按照冷却速度的不同，锻件的冷却方法主要有：在空气中冷却；在灰箱或砂箱中冷却，冷却；在保温坑中冷却；在炉内冷却。
3.2自由锻的基本工序
3.2.1.概述
任何一个锻件的成形过程，都是由一系列变形工步所组成的。自由锻工序一般可分为：基本工序、辅助工序和修整工序三类。
（1）基本工序指能够较大幅度地改变坯料形状和尺寸的工序，也是自由锻造过程中主要变形工序。如镦粗、拔长、芯棒拔长、冲孔、扩孔、马架扩孔、弯曲、剁切等工步。
（2）辅助工序指在坯料进入基本工序前预先变形的工序。如钢锭倒棱、压钳把、阶梯轴分段压痕等工步。
（3）修整工序指用来精整锻件尺寸和形状使其完全达到锻件图纸要求的工序。一般是在某一基本工步完成后进行。如镦粗后的鼓形滚圆和截面滚圆、端面平整、弯曲较直等工步。
任何一个自由锻锻件的成形过程中，上述三类工序中的各工步可以单独使用或穿插组合使用。
自由锻件在基本工序的变形中，均属敞开式、局部变形或局部连续变形。了解和掌握自由锻基本工序的各个工步中的金属流动规律和变形分布，对合理制订锻件自由锻工艺规程，准确分析质量是非常重要的。
3.2.2.镦粗
使毛坯高度减小、横断面积增大的锻造工序叫做镦粗。在坯料上某一部分进行的镦粗叫做局部镦粗。
镦粗用于：由横断面积较小的毛坯得到横断面积较大而高度较小的锻件；冲孔前增大毛坯横断面积和平整毛坯端面；提高下一步拔长时的锻造比；提高锻件的力学性能和减少力学性能的异向性；反复进行镦粗和拔长可以破碎合金工具钢中的碳化物，并使其均匀分布。
镦粗和局部镦粗的主要方法和用途见表3-1
表3-1镦粗的方法和用途
（一）平砧镦粗
坯料完全在上下平砧间或镦粗板间进行的镦粗称为平砧镦粗。
通过采用对称面网格法可以观察到坯料在平砧镦粗后其内部变形的情况（图3-1）从对试件变形前后网格的测量和计算可以看出镦粗时坯料内部的变形是不均匀的。
图3-1 平砧镦粗是变形分布与应力状态
Ⅰ—难变形区；Ⅱ—大变形区；Ⅲ—小变形区；
εb—高度变形程度；εr—径向变形程度
在常温下镦粗时产生这种变形不均匀的原因主要是工具与毛坯端面之间摩擦的影响。在平砧热镦粗毛坯时，产生变形不均的原因除工具与毛坯接触面的摩擦影响外，温度不均也是一个很重要的因素。与工具接触的上、下端金属由于温度降低快，变形抗力大，故较中间处的金属变形困难。
按变形程度大小大致可分为三个区；
第Ⅰ区域—难变形区，受端面摩擦影响，变形十分困难；
第Ⅱ区域—大变形区，坯料中段，受摩擦影响小，应力状态有利于变形；
第Ⅲ区域—小变形区，变形程度介于区域Ⅰ和区域Ⅱ之间。
由于以上原因，使第Ⅰ区金属的变形程度小和温度低，故镦粗钢锭时此区铸态组织变形不易破碎和再结晶，结果，仍保留粗大的铸态组织。而中间部分（即第Ⅱ区域）由于变形程度大和温度高，铸态组织被破碎和再结晶，形成细小晶粒的锻态组织，而且锭料中部的原有孔隙也被焊合了。
由于第Ⅱ金属变形程度大，第Ⅲ区变形程度小，于是第Ⅱ区金属向外流动时便对第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当时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。
对不同高度高径比尺寸的坯料进行镦粗时，产生鼓形特征和内部变
形分布均不相同：
短毛坯（H/D≤0.5）镦粗时，按变形程度大小也可分为三区，但由
于相对高度较小，内部各处的变形条件相差不太大，内部变形较一般毛
坯（H/D=0.8～2.0）镦粗时均匀些，鼓形度也较小。这时，与工具接触
的上、下端金属也有一定程度的变形，并相对于工具表面向外滑动。而
一般毛坯镦粗初期端面尺寸的增大主要是靠侧表面的金属翻上去的。
镦粗较高的毛坯（H/D≈3）时，常常先要产生双鼓形（图3-2 ），
上部和下部变形大、中部变形小。在锤上、水压机上或热模锻压力机上镦粗时均可能产生双
鼓形，而在锤上镦粗时双鼓形更容易产生。
毛坯更高（H/D＞3）时镦粗时容易失稳而弯曲，尤其当毛坯端面与轴线不垂直，或毛坯有初弯曲，或毛坯各处温度和性能不均，或砧面不平时更容易产生弯曲。弯曲了的毛坯如不及时校正儿继续镦粗则要产生折迭。
为了减小镦粗时的鼓形，提高变形均匀性，在锻造生产中可以采取以下工艺措施：（1）侧凹坯料镦粗侧凹坯料镦粗时在侧凹面上产生径向压应力分量，可以明显改善镦粗时的变形效果，避免侧表面纵向开裂，减小鼓形使坯料变形均匀。（图3-3）
图3-3侧凹坯料镦粗变形过程
（2）软金属垫镦粗坯料置于两软金属垫之间进行镦粗，以减小端面摩擦的影响，从而减小镦粗时的难变形区，使坯料变形均匀。
（3）降低设备工作速度当设备的工作速度降至0.01mm/s以下时，适当润滑，鼓形现象几乎不发生。（在实际生产中很少采用）
（4）叠料镦粗主要用于扁平的圆盘类锻件（图3-4）。
图3-4叠料镦粗变形过程
（5）反复镦粗与侧面俢直在镦粗坯料产生鼓形时，可以通过圆周侧压将鼓形俢直。再继续镦粗。（圆料镦粗常用工艺措施）
镦粗的一般规则、操作方法及注意事项如下：
⑴被镦粗坯料的高度与直径（或边长）之比应小于
2.5～3，否则会镦弯（图3-5a）。工件镦弯后应将其放平，
轻轻锤击矫正（图3-5b）。局部镦粗时，镦粗部分坯料的高
度与直径之比也应小于2.5～3。
⑵镦粗的始锻温度采用坯料允许的最高始锻温度，并
应烧透。坯料的加热要均匀，否则镦粗时工件变形不均匀，
对某些材料还可能锻裂。
⑶镦粗的两端面要平整且与轴线垂直，否则可能会产
生镦歪现象。矫正镦歪的方法是将坯料斜立，轻打镦歪的斜
角，然后放正，继续锻打（图3-6）。如果锤头或抵铁的工作面因磨损而变得不平直时，则锻打时要不断将坯料旋转，以便获得均匀的变形而不致镦歪。
⑷锤击应力量足够，否则就可能产生细腰形，（图3-7a）。若不及时纠正，继续锻打下去，则可能产生夹层，使工件报废，（图3-7b）。
(a) (b) (c) (a) (b)
图3-6 镦歪的产生和矫正图3-7 细腰形及夹层的产生
a)细腰形 b)夹层
（二）垫环镦粗
坯料在单个垫环上或两个垫环之间进行的镦粗称为垫环镦粗（图3-8）。这种镦粗方法可以锻造带有单边或双边凸肩的饼块锻件。由于锻件凸肩和高度比较小，采用的坯料直径要大于环孔直径，因此，垫环镦粗变形实质属于镦挤（图3-9）。
图3-8 垫环镦粗图3-9 垫环镦粗时的金属流动（三）局部镦粗
坯料只是在局部长度（端部或中间）进行镦粗，称为局部镦粗（图3-10）
这种镦粗方法可以锻造凸肩直径和高度较大的饼块类锻件（图3-10a），也可以锻造端部带有较大法兰的轴杆类锻件（图3-10b）。
图3-10 局部镦粗
3.2.3.拔长
使毛坯横断面积减小而长度增加的工序叫拔长。
有矩形断面毛坯的拔长和圆断面毛坯的拔长，拔长的主要问题是生产率和质量，主要的工艺参数是送进量（l）和压下量（Δh)（图3-11）。
（一）矩形断面毛坯的拔长
矩形断面毛坯在平砧间技长，当相对送进量（送进长度l 与坯料宽度a之比，即l/a，也叫进料比）较小时，金属多沿轴向流动，轴向的变形程度εl较大，横向的变形程度εa 较小，随着l/a的不断增大，εl逐渐减小，εa逐渐增大（图3-12）。可见，为提高技长时的生产率，应当采用较小的进料比。但送进量l也不宜过小·因为l过小时总的送进次数要增多。因此，通常取l=（0.4～0.8）b。式中b为平砧的宽度。
图3-11 拔长图3-12 轴向和横向变形程度随相对送进量
的变化情况
εl—轴向变形程度εa—横向变形程度在平砧上拔长低塑性的坯料时，在毛坯的外部常常引起表面横向裂纹（图3-13）及角裂（图3-14），在内部常引起组织和性能不均匀，内部的纵向裂纹（图3-15）和横向裂纹（图3-16）等。这些问题都由于拔长过程中的变形不均匀引起的。
矩形断面毛坯拔长时，送进量和压下量对质量
的影响是很大的。
拔长时，坯料内部的变形情况与镦粗很近似，
当送料量较大时（l＞0.5h），轴心部分变形大，处于
三向压应力状态，有利于焊合坯料内部的孔隙、疏
松，而侧表面（确切地说应是切向）受拉应力。当
送进量过大（l＞h ）和压下量也很大时，此处可能
因展宽过多产生大的拉应力而开裂（犹如镦粗时那样）。
但是，拔长时由于受两端未变形部分（或称外端）的牵制，
变形区内的变形分布与镦粗时也有一些差异，表现在每次
压缩时沿接触面A-A（图3-17a）也有较大的变形，由于工
具摩擦的影响，该接触面中间变形小，端变形大，其总的
变形程度与沿O-O是一样的。图3-17b是一次压缩后A-A
及O-O面沿轴向的变形分布。但是，沿接触面A-A及其附
近的金属主要是由于轴心区金属的变形而被拉着伸长的。
因此，在压缩过程中一直受到拉应力，与外端相接近的部
分受拉应力最大，变形也最大，因而常易在此处产生表面
横向裂纹（图3-13）。尤其在边角部分，由于冷却较快，
塑性降低，更易开裂（图3-14）。高合金工具钢和某些耐
热合金拔长时，常易产生角裂，操作时需注意经常倒角。
拔长高合金工具钢时，当送进量较大，并且在毛坯同一部位
反复重击时，常易沿对角线产生裂纹（图3-15），其产生的原因一
般认为是这样的：毛坯被压缩时，沿横断面上金属流动的情况如
图3-18a所示。A区（难变形区）的金属带着靠着它的a区金属向
轴心方向移动，B区的金属带着靠着它的b区金属向增宽方向流
动，因此，a、b两区的金属向着两个相反的方向流动，当毛坯翻
转再锻打时，力两区金属流动的情况相互调换了一下（图3-18b），
但仍沿着两个相反的方向流动，因而DD1和EE1便成为两部分金
属最大的相对移动线，在线附近金属的变形最大，当多次反复地
锻打时，在两区金属流动的方向不断改变，两区金属的剧烈变形
产生了很大的热量，使得此两区的温度剧升，此处的金属很快过
热，甚至发生局部熔化现象，因此，在剪应力作用下，很快地沿
对角线产生破坏。有时当毛坯质量不好，锻件加热时间较短，内
部温度较低，或打击过重，由于沿对角线上金属流动过于剧烈，
产生严重图拔长时坯料横截面上金属流动的情况的加工硬化现
象，这也促使金属很快地沿对角线开裂。拔长时，若
送进量过大，沿长度方向流动的金属减少；沿横断面
上金属的变形就更为剧烈，沿对角线产生纵向裂纹的
可能性也就更大。
由以上可见，送进量过大是不好的。l/h过大时易
产生外部横向裂纹、角裂和对角线裂纹。但是，送进
量过小了也不好。例如当时l/h=0.25时（图3-19），上
部和下部变形大，中部变形小，变形主要集中在上、
下部分，中间部分锻不透，而且轴心部分沿轴向受附
加拉应力，在拔长锭料和大截面的低塑性坯料时，易
产生内部横向裂纹（图3-16）。
综上所述，可以看出送进量过大和过小都是不好的，因此，正确地选择送进量极为必要。根据试验和生产实践，一般认为l/h=0.5～0.8较为合适，但由于工具摩擦和两端不变形部分的影响，一次压缩后沿轴向和横向的变形分布仍旧是不均匀的。为获得较为均匀的变形，使锻件锻后的组织和性能均匀些，在拔长操作时，应使前后各遍压缩时的进料位置相互交错开。
（二）圆断面毛坯的拔长
用平砧拔长圆断面毛坯时，若压下量较小，则接触面积较窄较长（图3-20），金属多作
横向流动，不仅生产效率低，而且常易在锻件内
部产生纵向裂纹（图3-21），其原因是：①此
时困难变形区ABC好像刚性的楔子（图3-22），
能过AB及BC两个面将力传给毛坯的其它部分，
形成横向应力σR，②由于作用力在坯料中沿高
度方向分散地分布，上、下端的压应力|σ3| 大，
于是变形主要集中在上、下部分，轴心部分金属
变形很小（图3-23），因而变形金属便主要沿横
向流动，并对轴心部分作用以附加拉应力。
附加拉应力和横向应力的方向是一致的。愈靠近轴心部分受到的拉应力愈大。在此拉应力的作用下，使坯料轴心部分原有的孔隙、微裂纹继续发展和扩大。当拉应力的数值大于金属当时的抗拉强度时，金属就开始破坏，产生纵向裂纹。
拉应力的数值与相对压下量Δh/h有关，当变形量较大时
（Δh/h＞30%），困难变形区的形状也改变了（图3-24），这时
与矩形断面坯料在平砧下拨长相同。轴心部分处于三向压应力
状态
因此，拔长圆断面毛坯通常采用下述两种方法：
（1）在平砧上拔长时先将圆断面毛坯压成矩形断面，再将
矩形断面毛坯拔长到一定尺寸，然后再压成八角形，最后锻成
圆形（图3-25），其主要变形阶段是矩形断面毛坯在平砧下拔长。
（2）在型砧（或摔子）内进行拔长，利用工具的侧面压力限制金属的横向流动，迫使金属沿轴向伸长。与平砧比可提高拔长生产率。在型砧内（或摔子内）拔长时的应力状态，也能防止内部纵向裂纹产生。拔长用型砧有圆型砧和V型砧两类（图3-26）。以型砧为例，当角较小时，拔长效率较高。
拔长的一般规则，操作方法及注意事项：
（1）拔长过程中要将毛坯料不断反复地翻转90°，并沿轴向送进操作（图3-27a）。螺旋式翻转拔长（图3-27b），是将毛坯沿一个方向作90°翻转，并沿轴向送进的操作。单面顺序拔长（图3-27c），是将毛坯沿整个长度方向锻打一遍后，再翻转90°，同样依次沿轴向送进操作。用这种方法拔长时，应注意工件的宽度和厚度之比不要超过2.5，否则再次翻转继续拔长时容易产生折叠。
(a) (b) (c)
图3-27 拔长时锻件的翻转方法
a)反复翻转拔长 b)螺旋式翻转拔长 c)单面顺序拔长
⑵拔长时，坯料应沿砧子的宽度方向送进，每次的送进量应为砧子宽度的0.3～0.7倍（图3-28a）。送进量太大，金属主要向宽度方向流动，反而降低延伸效率（图3-28b）。送进量太小，又容易产生夹层（图3-28c）。另外，每次压下量也不要太大，压下量应等于或下于送进量，否则也容易产生夹层。
(a) (b) (c)
图3-28 拔长时的送进方向和进给量
a)送进量合适 b)送进量太大、拔长率降低 c)送进量太小、产生夹层
(3) 锻制台阶轴或带台阶的方形、矩形截面的锻件时，在拔长前应先压肩。压肩后对一
端进行局部拔长即可锻出台阶（图3-29）。
(4)锻件拔长后须进行修整，修整方形或矩形锻件时，应沿下砧子的长度方向送进（图3-30a ），以增加工件与砧子的接触长度。拔长过程中若产生翘曲应及时翻转180°轻打校平。圆形截面的锻件用型砧或摔子修整（图3-30b ）。
3.2.
4.芯棒拔长
芯棒拔长是一种减小空心毛坯外径（壁厚）而增加其长度的锻造工序，用于锻制长筒类锻件（图3-31）。
长筒类锻件的锻造变形过程和对坯料尺寸的要求见图3-32。
预冲孔的直径如小于芯轴的直径时，拔长前需进行扩孔，这时坯料尺寸取H≈D为宜。
在芯棒上拔长时的主要质量问题是内孔壁易产生裂纹、折叠，尤其是在两端。为保证锻件质量和提高拔长的效率，对不同尺寸的锻件应采用不同的方法和工具：
1）对薄壁的空心件应在型砧内拔长。
2）对厚壁空心件，可用平砧，但必需先锻成六角形再进行拔长，达到一定尺寸后再锻成圆形。
3）对H/d≤1.5的空心件，由于拔长时的变形量不大，可不用芯棒，直接用冲头拔长。
锻件两端部的终锻温度应比一般的终锻温度高100～150℃，锻造前芯棒应预热到150～250℃。
为了使锻件壁厚均匀和端面平整，坯料加热温度应当均匀，操作时每次转动的角度应均匀。
在锻造时如果芯棒被咬住，可将锻件放在平砧上，沿轴线轻压一遍，然后翻转再轻压，使锻件内孔扩大一些，即可取出芯棒。
图3-31用芯棒拔长
图3-32长筒类锻件的锻造变形过程
3.2.5.冲孔
在坯料中冲出通孔或盲孔的锻造工序叫冲孔。
常用的冲孔方法和应用范围见表3-2。
表3-2冲孔方法和应用范围
根据冲孔所用的冲子的形状不同，冲孔分实心冲子冲孔和空心冲子冲孔。实心冲子冲孔分单面冲孔和双面冲孔。
⑴单面冲孔：对于较薄工件，即工件高度与冲孔孔径之比小于0.125时，可采用单面冲孔（图3-11）。冲孔时，将工件放在漏盘上，冲子大头朝下，漏盘的孔径和冲子的直径应有一定的间隙，冲孔时应仔细校正，冲孔后稍加平整。
⑵双面冲孔：其操作过程为：镦粗；试冲（找正中心冲孔痕）；撒煤粉；冲孔，即冲孔到锻件厚度的2/3～3/4；翻转180°找正中心；冲除连皮；如图3-12所示。修整内孔；修整外圆。
(a) (b)
图3-11 单面冲孔图3-12 双面冲孔冲孔前的镦粗是为了减少冲孔深度并使端面平整。由于冲孔锻件的局部变形量很大，为了提高塑性，防止冲裂，冲孔应在始锻温度下进行。冲孔时试冲的目的是为了保证孔的位置正确，即先用冲子轻冲出孔位的凹痕，并检查孔的位置是否正确，如果有偏差，可将冲子放在正确的位置上再试冲一次，加以纠正。孔位检查或修正无误后，向凹痕内撒放少许煤粉或焦炭粒，其作用是便于拔出冲子，因可利用煤粉受热后产生的气体膨胀力将冲子顶出，但要特别注意安全，防止冲子和气体冲出伤人，对大型锻件不用放煤粉，而是冲子冲入坯料后，立即带着冲子滚外圆，直到冲子松动脱出。冲子拔出后可继续冲深，此时应注意保持冲子与
砧面垂直，防止冲歪，当冲到一定深度时，取出冲子，翻转锻件，然后从反面将孔冲透。
⑶空心冲子冲孔：当冲孔直径超过400mm时，多采用空心冲子冲孔。对于重要的锻件，将其有缺陷的中心部分冲掉，有利于改善锻件的机械性能。
用实心冲于冲孔时，主要质量问题是：“走样”、裂纹和孔冲偏等，分别介绍如下：
1.“走样”
实心冲子冲孔时毛坯高度减小，外径上小下大，而且下端面突出，上端面凹进（图3-33），这些现象统称“走样”。“走样”的程度与有关D/d，其值愈小时，“走样”愈显著。为减小“走样”一般取D/d≈3。
2裂纹
低塑性坯料冲孔时常易在外侧表面和内孔圆角处产生纵向裂纹（图3-34）。外侧表面裂纹的产生是由于冲头下部金属向外流动时，使外层金属切向受到拉应力和拉应变而引起的。D/d愈小时，最外层金属的切向伸长变形愈大，愈易产生裂纹，为避免产生这种裂纹，通常取D/d≥（2.5～3）。
冲孔时内孔圆角处的裂纹是由于此处温度降低较多，塑性较低，加之冲子一般都有锥度，当冲子往下运动时，此处便被胀裂。因此，从避免产生裂纹出发冲子的锥度不宜过大，当冲低塑性材料时，不仅要求冲子锥度较小，而且要经过多次加热，逐步冲成。
3）孔冲偏
引起孔冲偏的原因很多，如冲子放偏，环形部分金属性质不均匀，冲头各处的圆角、斜度不一致等。原毛坯愈高愈易冲偏。因此，冲孔时，毛坯高度H一般小于直径D，在个别情况，采用H/D≤1.5。
坯料冲孔后的高度H通常小于或等于坯料原高度H0由图3-35可看出，随着冲孔深度的增加（即h/ H0的减小），坯料高度将逐渐减小。但当超过某极限值后，坯料高度反而又增加，这是由于坯料底部产生“突出”现象的缘故，从此图还可看出，当D0/d越小，坯料高度减小愈显著。因此，实心冲子冲孔时，坯料高度按以下考虑：
当D
/d＜5时，取H0=（1.1～1.2）H；
当D0/d≥5时，取H0=H；
式中H——冲孔后要求的高度；
H0——冲孔前坯料的高度。
冲孔时的注意事项：
1）冲孔前坯料必需镦粗，使端面平整，高度减小，直
径增大；
2）冲头必需放正，打击方向应和冲头端面垂直；
3）在冲出的初孔内应撒上煤末或木炭粉，以便取出冲头；
4）在冲孔过程中要不断地移动冲头并把毛坯绕轴心线转动，以免冲头卡在坯料内，并可防止孔形位置的偏斜；
5）冲制深孔时要经常取出冲头在水中冷却。
3.2.6.扩孔
减小空心毛坯壁厚而增加其内外径的工序叫扩孔。
常用的扩孔方法和应用范围见表。
注：1.扩孔前，如冲孔直径d1＜d马杠，则应先用冲头扩孔，再用马架扩孔。
2.冲头扩孔前如孔冲偏了，应采用局部沾水等办法，使薄壁处变形抗力增大，以保证扩孔正常进
行。
3.在马架上扩孔时，为保证壁厚均匀，每次转动量和压缩量应尽可能一致，马架间距离亦不宜过
宽，还可以在马杠上加一整铁以控制壁厚。
冲头扩孔时，壁厚减薄，内、外径扩大，高度变化很小。由于冲头扩孔时坯料沿切向受拉应力，容易胀裂，故每次扩孔量A不宜太大（A可参照表3-4选用）。
表3-4 每次允许的扩孔量
加热一次允许扩孔2～3次。
冲头扩孔前坯料的高度尺寸按下式计算:
H1=1.05H
式中H1——扩孔前坯料高度；
H——锻件高度;
1.05——考虑端面修整的系数。
3.2.7.马架扩孔
马架扩孔又称芯棒扩孔。马架扩孔时壁厚减薄，内、外径扩大，高度（宽度）稍有增加。
马架扩孔时，由于变形区金属受三向压应力，故不易产生裂纹破坏。因此，马架扩孔可以锻制薄壁的环形锻件。
马架上扩孔前坯料的高度按下式计算：
H0=1.05K·H
式中H0——扩孔前坯料高度；
H——锻件高度；
K——考虑扩孔时高度（宽度）增大的系数，可按图3-36选用；
1.05——修整系数。
图3-36 马架扩孔增宽系数
在马架扩孔时，芯棒直径取决于锻件高度和锻件壁厚与芯棒直径之比值，锤上扩孔时，应随着壁厚减薄和高度增加，更换直径大一些的芯棒。
马架扩孔时，设备吨位是按锻件的外廓尺寸来确定。
锤上扩孔时锻锤吨位可按图3-37近似确定。
图中所规定的是一般扩孔的情况，在个别情况可以将下砧和砧垫取下来，将马架直接装在砧座上进行扩孔。
图3-37锤上允许扩孔的锻件尺寸
3.2.8.弯曲
将毛坯弯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，因而弯曲后毛坯的断面形状发生改变（图3-38），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，弯曲角越大时，上述现象越严重。
图3-38 坯料在弯曲时的变形
弯曲时的注意事项:
1)当锻件有数处弯曲时，弯曲的次序一般是先弯端部及弯曲部分与直线部分交界的地方，然后再弯其余的圆弧部分（图3-39）。
2)为了抵消弯曲区断面积的减小，一般弯曲前在弯曲的地方预先聚集金属，或者取断面尺寸稍大的原毛坯（约左右，视具体情况定），弯曲以后再把两端延伸到要求的尺寸。
3)被弯曲锻件的加热部分不宜太长，最好只限于被弯曲的一段，加热必需均匀。
最简单的弯曲方法是在砧角上用大锤弯曲，或毛坯夹在锤子上下砧间，用吊车来弯曲，或采用断面相适应的垫模、冲头或万能辅具进行弯曲。
图3-39 带弯锻件的操作顺序
3.2.9.钢锭开坯
钢锭在不去除帽口与锭底，直接拔长成一定工艺形状（圆形、方形、六方等规则截面）与尺寸的锻造工序叫钢锭开坯。
钢锭开坯是最重要的锻前辅助工步，是在钢锭不能被直接下料或锻造成锻件时的前期工序。
钢锭开坯的作用：
1.初步改善钢锭组织和缺陷
部分钢锭（高合金钢，不锈钢）要求锻造前必须开坯，来锻合钢锭疏松、缩孔、微裂纹，防止锻造时发生锻裂。
2.有些锻件直接下料后的毛坯将无法锻造（下料后毛坯的长与宽远远大于高度），钢锭开坯可改变毛坯形状使，其有利于镦粗、拔长等基本工序。
3钢锭直接下料，因钢锭形状不规则，无法准确确定毛坯尺寸，所有一般毛坯偏大。钢锭开坯后，形状规则，可确定毛坯准确尺寸，有利于节省材料。
图3-40 钢锭开坯截面变形过程
钢锭开坯注意事项：
1.开坯前钢锭加热必须均匀彻底，且采用材料锻造温度的上限温度。
2.钢锭开坯前需先利用帽口压钳把，再把锭身倒棱，压方找正，压方时相对压下量不宜太大
以防锻裂。
3.锭身压方找正后，进行拔长工序。
4.钢锭开坯后需进行锻后热处理，热处理方法同锻件锻后热处理。
3.2.10.大锻件锻造
一、大型锻件生产和技术的主要特点
1、技术要求严格
由于大锻件多数是机器中的关键件，受力繁重、复杂，工作环境特殊，因而要求具有优良的组织性能，以保证机器能安全、可靠、长寿命的工作。随着科技的进步，工业机器有向高性能、高参数、大型化发展的趋势，所以对大型锻造过程和产品质量的严格控制，不断提高大锻件的内在与外观质量，便成为生产当中的主要矛盾。
2、工艺过程复杂，生产制造难度大
大型锻件的生产涉及冶炼、铸锭、加热、锻压、粗加工、热处理、质量检测等诸多技术环节。周期长，连续性强，劳动密集，科技含量高，生产难度很大，必须进行严格的管理和科学地协调配合，才能制造出高质量的合格锻件。此外，大锻件形体巨大，热加工过程处于高温、高压、不稳定状态，受多因素影响，很难进行检测与控制。传统的大型锻造中，存在一些不科学的，落后的技术，亟待改革。同时，大型锻件生产性质，属单件、小批量，其品种、等级经常发生变化，柔性较强。综上所述，在大锻件生产和科技工作中，应该把科学化和现代化作为重要的研究课题。
3、投资大、消耗多、污染重
大型锻件生产周期长，占用大型设备多，原材料、能源、工辅具和劳动力消耗巨大，环境污染严重，所以，依据市场需求，不断调整产业结构，提高材料利用率，降低消耗，节材、节能，注重环保，降低生产成本，提高经济技术效益，对提高制造水平具有重要的意义。
由于我国十分重视大锻件制造业的发展，近期已经拥有相当规模和一定水平的生产系统，具备了为国民经济发展提供各种大锻件的能力。比如，九十年代中期已能生产成套合格的级600MW火电设备大锻件。在科技方面，已经从应用铅、塑性泥、密栅云纹、光塑性等物理模拟技术，研究坯料中孔穴、疏松的锻合、压实，发展到对晶粒度变化等微观组织的研究；从简单的塑性成形分析，到综合采用热力模拟、微观模拟、有限元数值模拟，对塑性加工各种参量，提供全面的过程信息和场量信息。在钢锭凝晶、锻压变形、锻后处理诸方面取得了许多新成果，并逐步开发了质量控制技术和短流程工艺，促进了大型锻造的科学化、现代化进程。但是，大型锻造生产在质量、品种、成本、交货期、开发能力方面，还不能适应国内外市场发展的需求。在产业结构调整，体制改革，经营管理，科技开发，节能降耗，提高质量和效益等方面尚需努力赶上世界先进水平。
二、大型锻造实例
铸造工艺设计实例
轴承座铸造工艺设计说明书 一、工艺分析 1、审阅零件图 仔细审阅零件图，熟悉零件图，而且提供的零件图必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。仔细样。注意零件图的结构是否符合铸造工艺性，有两个方面：（1）审查零件结构是否符合铸造工艺 （2 ）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施避 零件名称：轴承座 零件材料：HT150 生产批量：大批量生产 2、零件技术要求 铸件重要的工作表面，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。 3、选材的合理性 铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济成本等， 用铸造合金（如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等）的 牌号、性能、工艺特点、价格和应用等，进行综合分析，判断所选的合金是否合理。 4、审查铸件结构工艺性 铸件壁厚不小于最小壁厚5-6又在临界壁厚20-25以下。 二、工艺方案的确定
1、铸造方法的确定 铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择 （1）造型方法、造芯方法的选择 根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型 （2）铸造方法的选择 根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。 （3）铸型种类的选择 根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。 2、浇注位置的确定 根据浇注位置选择的4条主要规则，选择铸件最大截面，即底面处。 3、分型面的选择 本铸件采用两箱造型，根据分型面的选择原则，分型面取最大截面，即底面。 三、工艺参数查询 1、加工余量的确定 根据造型方法、材料类型进行查询。查得加工余量等级为11~13， 取加工余量等级为12。
锻造工艺
复杂弯轴类锻件辊锻-摩擦压力机模锻复合锻造工艺 一、前言 复杂弯轴类锻件的最佳成形法一直是锻造行业致力研究的问题，前些年我国轻轿车生产数量不大，没有形成规模经营，故轻轿车复杂弯轴锻件的生产主要以传统的锤上模锻工艺进行小批量生产，有的厂家甚至采用自由锻—胎模锻工艺，需几火次才能锻成。近年来，我国轻轿车生产迅速发展，生产批量越来越大，整机制造水平越来越高，对复杂弯轴类锻件而言，不仅形状复杂，而且锻件尺寸精度，表面质量等方面的要求也更加严格，故探索轻轿车复杂弯轴类锻件的合理锻造方法，显得尤为重要。根据一汽轻轿车生产实际需求，在试验研究的基础上，我们采用了辊锻制坯—摩擦压力机模锻复合工艺替代传统的锤上模锻，生产了轻型车左转向节臂，奥迪轿车左、右下控制臂等五种复杂弯轴类锻件，其锻件技术水平达到了轻型车、奥迪轿车原图纸设计要求，各项技术经济指标均达到了预期目标。 二、工艺分析与方案确定 轻轿车复杂弯轴类锻件，其特点是轴线呈空间曲线形，多向弯曲，截面差与落差大，外形复杂，锻造成形与模具加工难度较大。以左转向节臂（图1）为例，按传统的锤上模锻工艺，一般要采用拨长—滚压—弯曲—锻造等工步。其突出缺点是锻件精度较差，工作时震动噪音大，材料消耗与能耗大，劳动条件差。如采用较先进的热模锻压力机成形法，虽然工人劳动条件好，生产率及锻件尺寸精度较高，也便于实现机械化和自动化，但其突出缺点是制造成本高，不便于拔长、滚压等制坯工步，需配其它辅助设备制坯。 图1 针对现有锻造工艺的诸多问题及复杂弯轴类锻件自身的技术特点，我们确定了辊锻——摩擦压力机模锻复合锻造工艺的方案，其工艺流程为：下料→中频感应加
典型铸铁件铸造工艺设计与实例
典型铸铁件铸造工艺设计与实例叙述铸造生产中典型铸铁件——气缸类铸件、圆筒形铸件、环形铸件、球墨铸铁曲轴、盖类铸件、箱体及壳体类铸件、阀体及管件、轮形铸件、锅形铸件及平板类铸件的铸造实践。内容涉及材质选用、铸造工艺过程的主要设计、常见主要铸造缺陷及对策等。 第1章气缸类铸件 1.1 低速柴油机气缸体 1.1.1 一般结构及铸造工艺性分析1.1.2 主要技术要求 1.1.3 铸造工艺过程的主要设计1.1.4 常见主要铸造缺陷及对策1.1.5 铸造缺陷的修复 1.2 中速柴油机气缸体 1.2.1 一般结构及铸造工艺性分析1.2.2 主要技术要求 1.2.3 铸造工艺过程的主要设计1.3 空气压缩机气缸体 1.3.1 主要技术要求 1.3.2 铸造工艺过程的主要设计第2章圆筒形铸件 2.1 气缸套 2.1.1 一般结构及铸造工艺性分析2.1.2 工作条件 2.1.3 主要技术要求 2.1.4 铸造工艺过程的主要设计2.1.5 常见主要铸造缺陷及对策2.1.6 大型气缸套的低压铸造2.1.7 气缸套的离心铸造 2.2 冷却水套 2.2.1 一般结构及铸造工艺性分析2.2.2 主要技术要求 2.2.3 铸造工艺过程的主要设计2.2.4 常见主要铸造缺陷及对策2.3 烘缸 2.3.1 结构特点 2.3.2 主要技术要求 2.3.3 铸造工艺过程的主要设计2.4 活塞 2.4.1 结构特点 2.4.2 主要技术要求 2.4.3 铸造工艺过程的主要设计2.4.4 砂衬金属型铸造 第3章环形铸件 3.1 活塞环3.1.1 概述 3.1.2 材质 3.1.3 铸造工艺过程的主要设计 3.2 L形环 3.2.1 L形环的单体铸造 3.2.2 L形环的筒形铸造 第4章球墨铸铁曲轴 4.1 主要结构特点 4.1.1 曲臂与轴颈的连接结构 4.1.2 组合式曲轴 4.2 主要技术要求 4.2.1 材质 4.2.2 铸造缺陷 4.2.3 质量检验 4.2.4 热处理 4.3 铸造工艺过程的主要设计 4.3.1 浇注位置 4.3.2 模样 4.3.3 型砂及造型 4.3.4 浇冒口系统 4.3.5 冷却速度 4.3.6 熔炼、球化处理及浇注 4.4 热处理 4.4.1 退火处理 4.4.2 正火、回火处理 4.4.3 调质（淬火与回火）处理 4.4.4 等温淬火 4.5 常见主要铸造缺陷及对策 4.5.1 球化不良及球化衰退 4.5.2 缩孔及缩松 4.5.3 夹渣 4.5.4 石墨漂浮 4.5.5 皮下气孔 4.6 大型球墨铸铁曲轴的低压铸造 第5章盖类铸件 5.1 柴油机气缸盖 5.1.1 一般结构及铸造工艺性分析 5.1.2 主要技术要求 5.1.3 铸造工艺过程的主要设计 5.2 空气压缩机气缸盖 5.2.1 一般结构及铸造工艺性分析 5.2.2 主要技术要求 5.2.3 铸造工艺过程的主要设计 5.3 其他形式气缸盖 5.3.1 一般结构 5.3.2 主要技术要求 5.3.3 铸造工艺过程的主要设计 第6章箱体及壳体类铸件 6.1 大型链轮箱体 6.2 增压器进气涡壳体 6.3 排气阀壳体 6.4 球墨铸铁机端壳体 6.5 球墨铸铁水泵壳体 6.6 球墨铸铁分配器壳体 第7章阀体及管件 7.1 灰铸铁大型阀体 7.2 灰铸铁大型阀盖 7.3 球墨铸铁阀体 7.4 管件 7.5 球墨铸铁螺纹管件 7.6 球墨铸铁管卡箍 7.6.1 主要技术要求 7.6.2 铸造工艺过程的主要设计 7.6.3 常见主要铸造缺陷及对策 第8章轮形铸件 8.1 飞轮 8.2 调频轮 8.3 中小型轮形铸件 8.4 球墨铸铁轮盘 第9章锅形铸件 9.1 大型碱锅 9.2 中小型锅形铸件 第10章平板类铸件 10.1 大型龙门铣床落地工作台 10.2 大型立式车床工作台 10.3 大型床身中段 10.4 大型底座 中国机械工业出版社精装16开定价：299元
锻造工艺规范
盘锦辽河油田天都实业有限公司 锻造工艺规范 TD/QD-ZJ-01，B/0 编制：周强日期：2013.12.06 审核：任文松日期：2013.12.06 批准：考立龙日期：2013.12.06 受控状态: 受控发放编号： 修改状态：第1次
1 主题内容及适用范围 本规范规定了承压件和压力控制件用锻钢件（含轧材）的化学成份、性能、熔炼、锻造、热处理及试验等内容。 本规范规定了承压件和压力控制件用锻钢件（含轧材，以下简称锻钢件）的生产、采购。 2 引用标准 GB9452热处理炉有效加热区测定方法 JB4249-1986锤上钢质自由锻件机械加工余量和公差 JB4250锤上钢质胎模锻件机械加工余量和公差 3 总则 锻钢件应符合本规范要求并按照经规定程序批准的技术文件和图样制造。 4 化学成份 4.1锻钢件用钢的化学成份应以抽样分析结果为依据。 4.2锻钢件材料化学成份极限应不超过表1、表2规定。 4.3锻钢件各元素的最大偏差应符合表3规定。 4.4常用锻钢件化学成份及允差应符合附录A或附录B的要求。 注：附录A给出了我国材料的化学成份及允差，附录B给出了相对应的美国材料的化学成份及允差，如用户要求，按用户要求选择，如用户无要求，则按附录A执行。 表1 表2
5 工艺要求 5.1熔炼方法 5.1.1制造厂必须制定规范的熔炼工艺指导生产。 5.1.2锻钢厂(含轧材)用钢熔炼一般采用碱性电弧炉可感应电弧炉进行，酸性电弧炉熔炼的钢不接 表3 合金元素最大偏差范围 注：表3中各元素的最大偏差应当使元素的合金含量不超过表1规定的值。 受；在熔炼过程中采用真空感应熔炼(VIM) 或者采用真空脱气、氢—氧脱碳方法(AOD)都可以接受，无论采用何种方法熔炼，钢水都必须经过充分镇静，以便得到纯净的钢水，保证锻件具有压力容器质量。 5.1.3中小型锻件也可直接用。 5.2锻造要求 5.2.1锻件图上规定的机械加工余量、公差及余量按JB4249-1986和JB4250有关标准执行。 5.2.2制造厂必须制定规范的锻造工艺指导生产。 5.2.3锻钢件若采用钢锭制作其主截面的锻造比不得小于3，若采用轧材制作其主截面的锻造比不得小于1.6。 5.2.4外观质量及其修补 5.2.4.1锻件的形状与尺寸应符合锻件图的要求。 5.2.4.2锻钢件外加工面不允许有飞刺，位于加工面的飞边经切除后残余量不应大于2mm。 5.2.4.3胎模锻件分模面错移量。 a、对于分模处于加工面的锻件，错移量应不大于加工余量的1/3。 b、对于分模线处于外加工面的锻件，错移量应符合表4规定。 a、需加工表面的缺陷深度不超过单面余量的1/2时，并保证加工后能完全清除，可不清除。
自由锻造的基本工序
第三章自由锻造的基本工序 3.1自由锻造的基本特征 3.1.1.自由锻造的技术特征 按自由锻件的外形及其成形方法，可将自由锻件分为六类：饼块类、空心类、轴杆类、曲轴类、弯曲类和复杂形状类锻件。 自由锻应用设备和工具有很大的通用性，且工具简单，所以只能锻造形状简单的锻件，操作强度大，生产率低； 自由锻可以锻出质量从不到1kg到200～３00t的锻件。对大型锻件，自由锻是唯一的加工方法，因此自由锻在重型机械制造中有特别重要的意义； 自由锻依靠操作者控制其形状和尺寸，锻件精度低，表面质量差，金属消耗也较多。 所以，自由锻主要用于品种多，产量不大的单件小批量生产，也可用于模锻前的制坯工序。 自由锻造加工与其他加工方法相比，具有以下特点： (1) 改善金属的组织、提高力学性能。金属材料经锻造加工后，其组织、性能都得到改善和提高，锻压加工能消除金属铸锭内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷，并由于金属的塑性变形和再结晶，可使粗大晶粒细化，得到致密的金属组织，从而提高金属的力学性能。在零件设计时，若正确选用零件的受力方向与纤维组织方向，可以提高零件的抗冲击性能。 (2) 材料的利用率高。金属塑性成形主要是靠金属的形体组织相对位置重新排列，而不需要切除金属。 (3) 较高的生产率。锻造加工一般是利用压力机和模具进行成形加工的。例如，利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉，比用棒料切削加工工效提高约400倍以上。 (4) 锻压所用的金属材料应具有良好的塑性，以便在外力作用下，能产生塑性变形而不破裂。常用的金属材料中，铸铁属脆性材料，塑性差，不能用于锻造。钢和非铁金属中的铜、铝及其合金等可以在冷态或热态下压力加工。 (5) 不适合成形形状较复杂的零件。锻造加工是在固态下成形的，与铸造相比，金属的流动受到限制，一般需要采取加热等工艺措施才能实现。对制造形状复杂，特别是具有复杂内腔的零件或毛坯较困难。 由于锻压具有上述特点，因此承受冲击或交变应力的重要零件(如机床主轴、齿轮、曲轴、连杆等 ) ，都应采用锻件毛坯加工。所以锻造加工在机械制造、军工、航空、轻工、家用电器等行业得到广泛应用。例如，飞机上的塑性成形零件的质量分数占85%；汽车，拖拉机上的锻件质量分数约占60%～80%。 3.1.2.自由锻造材料及加热特征 锻造用材料涉及面很宽，既有多种牌号的钢及高温合金，又有铝、镁、钛、铜等有色金属；既有经过一次加工成不同尺寸的棒材和型材，又有多种规格的锭料；除了大量采用适合我国资源的国产材料外，又有来自国外的材料。所锻材料大多数是已列入国家标准的，也有不少是研制、试用及推广的新材料。众所周知，产品的质量往往与原材料的质量密切相关，因此对锻造工作者来说，必需具有必备的材料知识，要善于根据工艺要求选择最合适的材料。 加热的目的是为了降低锻造变形力和提高金属塑性。但加热也带来一系列问题，如氧化、
阶梯轴锻造工艺设计说明书
阶梯轴锻造工艺设计说明书 一、绘制锻件图第1页 二、确定锻造工序第2页 三、计算坯料质量和尺寸第2页 四、锻造设备及吨位第4页 五、锻造温度范围加热冷却及热处理规范第4页
阶梯轴锻造工艺设计说明书 1、绘制锻件图 原理：锻件图是拟定锻造工艺规程、选择工具、指导生产和验收锻件的主要依据，它是以机械零件图为基础，结合自由锻工艺特点，考虑到机械加工余量、锻造公差、工艺余块、检验试样及工艺卡头等绘制而成。 根据零件图上阶梯轴长340mm、最大直径为100mm，对照《金属成形工艺设计》中表3-3中所列的零件总长为630∽1000mm、最大直径80∽120mm，可查得锻造精度为F级的锻件余量及公差为10±4mm。 作图大概步骤：先用双点划线按照已知尺寸画出零件尺寸轮廓，再按照求的的尺寸用粗实现画出锻件的轮廓形状，并用细实线划出各尺寸引出线及标注线。然后，再在下面标出名义尺寸，并加上括号，如图1-1所示。 图1-1 阶梯轴的锻件图
2、确定锻造工序 原理：根据锻件形状、尺寸、技术要求等进行选择，并且先确定锻件成形所需的基本工序、辅助工序、修整工序，再选择所需的工具并确定工序顺序和工序尺寸等。 由于阶梯轴是形状较简单的轴杆类锻件，变形工艺简单，且材料为常用45钢，塑性较好、容易变形，因此其主要变形工艺一般为下料、拔长、镦粗、拔出锻件等，如下图： 3、计算坯料质量及尺寸 （1）坯料质量计算 m坯=m锻+m烧+m头 根据阶梯锻件图，可将锻件自左至右分为四个圆柱体，分别计算其质量m1、m2、m3、m4、m5、m6，单位为kg,即
m1= π×1.12×0.4×7.8=2.97 4 m2= π×0.72×0.3×7.8=0.90 4 m3= π× 0.642×0.7×7.8=1.77 4 m4= π×0.52×1.5×7.8=2.30 4 m5= π×0.452×0.3×7.8=0.37 4 m6= π×0.342×0.3×7.8=0.21 4 锻件质量（单位kg）为 m锻=m1+m2+m3+m4+m5+m6=8.52 任务书给出加热烧损率按锻件质量的2%计算 m烧=2%×m锻=0.17 截料损失按锻件质量的4%计算 m头=4%×m锻=0.34 坯料质量m坯=m锻+m烧+m头=9.03kg （2）坯料尺寸计算 此锻件以钢材为坯料，锻比取1.2，可按锻件最大截面Ф110mm对照《金属成形工艺设计》中表3-11所列热轧圆钢标准直径，并结合S坯>Y·S锻 m=Vρ算出坯料体积为1157.7cm3再max选用Ф120m的热轧圆钢。并由公式
齿轮自由锻工艺规程的制定
齿轮自由锻工艺规程的 制定 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
齿轮锻造工艺规程的制定 1.设计、绘制锻件图 图—1 齿轮零件图 因采用自由锻，所以应简化锻件外形以便锻造。 根据《锻造手册》——《圆环类自由锻件机械加工余量与公差（GB/T 15826-1995）》查得：锻件水平方向的双边余量和公差为a=(12±5)mm,锻件高度方向双边余量与公差为b=(7±2)mm,内孔双边余量和公差为：c=(16±7)mm,因此绘制齿轮的锻件图 2。 图—2齿轮锻件图 2.确定变形工步及中间坯料尺寸 由锻件图—2知 D=292mm,凸肩部分D肩=198mm，d=104mm,H=57mm.凸肩部分高度H肩=30mm,得到D肩/d=,H/d=.参照课本图3—48变形工序为：镦粗—冲孔—冲子扩孔。根据锻件形状特点，各工步坯料尺寸如下： （1）镦粗由于锻件带有单面凸肩，需用垫环镦粗，如图—2，则应确定垫环尺寸。垫环孔腔体积V垫应比锻件凸肩体积V肩大10%～15%，取13%，由式V肩=π（D肩2- d2）.H肩/4 计算得V肩=.于是V垫=×= 因冲孔时会使坯料产生拉缩，所以H垫应比锻件凸肩高度H肩增大15%～35%，取20%为宜。 H垫=肩=×30=36mm 垫环内径d垫根据体积不变原则得： d垫=√（V垫/H垫）= 垫环内壁应有斜度（7'），上孔直径定为164mm，下端孔定位为155mm.
为除去氧化皮，在垫环镦粗之前应进行自由镦粗，工艺过程如图—3所示。自由镦粗后坯料的直径应略小于垫环内径，而经垫环镦粗后上端法兰部分应比锻件最大直径略小。 （2）冲孔冲孔时应注意两个问题，1、冲孔芯料损失小2、扩孔次数不能太多。冲孔直径d冲应小于D/3,即d冲≤D/3=198/3=66mm.实际选用d冲=60mm。（3）扩孔总扩孔量为锻件孔径减去冲孔直径，即104—60=44mm.按课本表3—4每次扩孔量为25～30mm，分配各次扩孔量，各次扩孔为 20mm,24mm。 （4）修整锻件按锻件图—2进行最后修整。 图—3齿轮锻造工艺过程 1—下料；2—镦粗；3—垫环局部镦粗；4—冲孔；5—冲子扩孔；6—修整3.计算原坯料尺寸 原坯料体积V0包括锻件体积V锻和冲孔芯料体积V芯，以及加热过程的烧损体积，即 V0=（V锻+V芯）×（1+△） 锻件体积按锻件图公称尺寸计算：V锻=。 冲孔芯料体积：冲孔芯料厚度与毛坯厚度有关，因冲孔毛坯高度H孔坯=锻=×57=,H芯=（～）H孔坯，此处取。则H芯=×=。于是 V芯=π（d冲2H芯）/4=. 烧损率△取%。则 V0=2361297mm3. 由于第一道工步为镦粗，为防坯料失稳，则按一下公式计算坯料直径 D0=（～）3√V0=107～133mm。 取D0=120mm H0=V0/(π D02/4)= 取210mm
铸造工艺设计步骤
铸造工艺设计： 就是根据铸造零件的结构特点,技术要求,生产批量和生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程.设计依据： 在进行铸造工艺设计前,设计者应掌握生产任务和要求,熟悉工厂和车间的生产条件,这些是铸造工艺设计的基本依据.设计内容： 铸造工艺设计内容的繁简程度,主要决定于批量的大小,生产要求和生产条件.一般包括下列内容： 铸造工艺图,铸件(毛坯)图,铸型装配图(合箱图),工艺卡及操作工艺规程.设计程序： 1零件的技术条件和结构工艺性分析;2选择铸造及造型方法;3确定浇注位置和分型面;4选用工艺参数;5设计浇冒口,冷铁和铸肋;6砂芯设计;7在完成铸造工艺图的基础上,画出铸件图;8通常在完成砂箱设计后画出;9综合整个设计内容.铸造工艺方案的内容： 造型,造芯方法和铸型种类的选择,浇注位置及分型面的确定等.铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置.分型面是指两半铸型相互接触的表面.确定砂芯形状及分盒面选择的基本原则,总的原则是： 使造芯到下芯的整个过程方便,铸件内腔尺寸精确,不至造成气孔等缺陷,使芯盒结构简单.1保证铸件内腔尺寸精度;2保证操作方便;3保证铸件壁厚均匀;4应尽量减少砂芯数目;5填砂面应宽敞,烘干支撑面是平面;6砂芯形状适应造型,制型方法.铸造工艺参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据.1铸件尺寸公差： 是指铸件各部分尺寸允许的极限偏差,它取决于铸造工艺方法等多种因素.2主见重量公差定义为以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值.3机械加工余量： 铸件为保证其加工面尺寸和零件精度,应有加工余量,即在铸件工艺设计时预先增加的,而后在机械加工时又被切去的金属层厚度,称为机械加工余量,简称加工余量.代号用MA，由精到粗分为ABCDEFGH和J9个等级。
锻造工艺缺陷
锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种 1.大晶粒 大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降， 2.晶粒不均匀 晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。 3.冷硬现象 变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。 4.裂纹 裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。 5.龟裂 龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。③燃料含硫量过高，有硫渗人钢料表面， 6.飞边裂纹 飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。飞边裂纹产生的原因可能是：①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。②镁合金模锻件切边温度过低；铜合金模锻件切边温度过高。 7.分模面裂纹 分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多，模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。 8.折叠 折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两股（或多股）金属对流汇合而形成；也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动，两者汇合而形成的；也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成；还可以是部分金属局部变形，被压人另一部分金属内而形成。折叠与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作等有关折叠不仅减少了零件的承载面积，而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源 9.穿流 穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区，原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流，并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。穿流产生的原因与折叠相似，是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成的，但穿流部分的金属仍是一整体 穿流使锻件的力学性能降低，尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时，性能降低较明显。 10.锻件流线分布不顺 锻件流线分布不顺是指在锻件低倍上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象。如果模具设计不当或锻造方法选择不合理，预制毛坯流线紊乱；工人操作不当及模具磨损而使金属产生不均匀流动，都可以使
(完整word版)自由锻工艺设计
制定自由锻工艺规程 零件图 图示的为一轴类零件，制定自由锻工艺规程。该零件使用材料为45钢，采用自由锻制坯，设计过程如下： （1）绘制锻件图，根据零件图并考虑余量和公差绘出锻件图（参考李尚建—《锻造工艺及模具》） ⅠⅡⅢⅣⅤ （2）制定变形工艺 （3）由锻件图可知，该轴最大轴径D2=296mm，轴向长度L=1425mm。参照类似锻件锻造工艺确定工艺方案如下： 坯料——预拔长——压肩——拔长制成品 （4）工序尺寸的计算 ①预拔长：考虑拉缩问题，取保险量△=30mm，因此预拔长直径D拔=296+30=326mm ②分段压痕压肩： 轴Ⅰ，Ⅴ段，考虑到拔长后端面不平，切除料头质量， 下料体积 VⅠ0=1/4xπDⅠ2xL1+0.21D3 =12585218mm3 下料长度 LⅠ0= 4VⅠ0/(πD2拔)=150mm
轴ⅡⅣ段，根据经验应按大于工程尺寸并小于正公差下料 VⅡ0=1/4xπDⅡ2xLⅡ=8772435mm3 下料长度 LⅡ0= 4VⅡ0/(πD2拔)=105.2mm 轴Ⅲ段 VⅢ0=1/4xπDⅢ2xLⅢ=20286598mm3 下料长度 LⅢ0= 4VⅢ0/(πD2拔)=243.2mm 压肩深度按下时确定 h=（1/3~1/4）x（D-d）=（1/3~1/4）x（296-212）=21~28mm ⑸计算坯料尺寸 原坯料尺寸包括锻件尺寸及烧损，即 V0=(V锻+V切)x（1+δ） V锻=59000168 mm3 V切=4001813 mm3 取烧损率δ=3.5% 得V0=65207051 mm3 选择圆柱坯料Φ340，即D0=340mm H0=4V0/(πD20)=718mm 锻件重量G坯=ρx V0=515Kg ⑹选择设备吨位 根据锻件形状尺寸，查表3—10，选用3.0吨自由锻锤 ⑺确定锻造火次及温度范围 45钢始锻温度为1200℃终锻温度为800℃ ㈧热处理 为方便机加工，锻件热处理定为退火，随炉冷却
锻造工艺
一、自由锻 只用简单的通用性工具，或在锻造设备上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件，称为自由锻。 1、基本工序可分为拔长、镦粗、冲孔、弯曲等。 拔长：也称为延伸，它是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。 镦粗：是使毛坯高度减小，横断面积增大的锻造工序。 冲孔：是利用冲头在镦粗后的坯料上冲出透也或不透孔的锻造方法。 弯曲：采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序。 2、自由锻的特点及应用 特点：工艺灵活性较大，生产准备的时间较短； 生产率低，锻件精度不高，不能锻造形状复杂的锻件。 应用：自由锻是大型锻件的主要生产方法。这是因为自由锻可以击碎钢锭中粗大的铸造组织，锻合钢锭内部气孔、缩松等空洞，并使流线状组织沿锻件外形合理分布。 二、胎模锻 胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具（胎模）生产模锻件的一种锻造方法。 特点：与自由锻相比较优点 ①由于坯料在模膛内成形，所以锻件尺寸比较精确，表面比较光洁，流线组织的分布比较合理，所以质量较高。 ②由于锻件形状由模膛控制，所以坯料成形较快，生产率比自由锻高1～5倍。 ③胎模锻能锻出形状比较复杂的锻件。 ④锻件余块少，因而加工余量较小，既可节省金属材料，又能减少机加工工时。 缺点：需要吨位较大的锻锤；只能生产小型锻件；胎模的使用寿命较低；工作时一般要靠人力搬动胎模，因而劳动强度较大。 应用：胎模锻用于生产中、小批量的锻件。 三、锤上模锻 简称模锻，它是在模锻外向锤上利用模具（锻模）使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。 特点：与自由锻、胎模锻比较有如下优点 ①生产效高 ②表面质量高，加工余量小，余块少甚至没有，尺寸准确，锻件公差比自由锻小2/3～3/4，可节省大量金属材料和机械加工工时。 ③操作简单，劳动强度比自由锻和胎模锻都低。 缺点： ①模锻件的重量受到一般模锻设备能力的限制，大多在50～70kg以下； ②锻模需要贵重的模具钢，加上模膛的加工比较困难，所以锻模的制造周期长、成本高； ③模锻设备的投资费用比自由锻大。 应用：一般用于生产大批量锻件。
自由锻造工艺规程的编制及举例
自由锻造工艺规程的编制及举例 制定自由锻工艺规程的过程就是自由锻工艺设计的过程。主要有以下内容 : （一）绘制锻件图 自由锻件的锻件图是在零件图的基础上考虑了加工余量、锻造公差、工艺余块等之后绘制的图。绘制自由锻件的锻件图可按以下步骤进行 : 1.简化锻件形状为了简化锻造工艺，零件上的小孔、凹档、台阶等部分，可加上余块而不予锻出，如图a。是否加余块要根据零件的形状、尺寸、锻造技术水平和经济效果来确定。 2. 确定加工余量和锻件公差 (1)机械加工余量 【机械加工余量】为使零件具有一定的加工尺寸和表面粗糙度，在零件表面需要加工的部分，在锻件上留一层供作机械加工用的金属，称作机械加工余量 (见上图a)。
(2) 余块 【余块】为简化锻件外形及锻造过程，在锻件的某些地方和添一些大于机械加工余量的金属，这种加添的金属称作余块 (见上图a)。 (3）锻件公差 【锻件公差】锻件实际尺寸与基本尺寸之间所允许的误差。公差值的大小是根据锻件形状、尺寸并考虑生产的具体情况而定的。 3．绘制锻件图在锻件图上，规定用粗实线绘出锻件的形状。为了便于了解零件的形状和检查锻件的实际加工余量，在锻件图上还要用双点划线绘出零件的主要形状，如图10-27b。 （二）计算坯料质量与尺寸 【坯料质量】坯料质量可按下式计算 G 坯料 =G 锻件 +G 烧损 +G 料头 式中 G 坯料——坯料质量 G 锻件——锻件质量 G 烧损——加热时由于坯料表面氧化而烧损的质量。第一次加热取被加热金属的2~3%，以后每次加热取1.5~2.0% G 料头——在锻造过程中冲掉或切掉的那部分金属的质量。如冲孔时坯料中部的料芯，修切端部的料头等。 当锻造大型锻件时，如采用钢锭作坯料，还要考虑应切掉的钢锭头部和尾部的质量。 2．坯料尺寸根据坯料质量即可确定坯料尺寸。在计算坯料尺寸前，先要考虑锻造比。 【锻造比】是指坯料在锻造前后的断面积的比值。 对于拔长工序来说，其锻造比 R d 可按下式计算:
锻造工艺的设计说明书
阶梯轴锻造工艺 设计说明书 题目：阶梯轴锻造工艺设计 专业：机械设计制造及其自动化班级：机设1301 学生：亮学号： 7 指导教师：浩舸 完成日期： 机械工程学院 2016年9月
目录 1.引言 (1) 2.设计方法与步骤 (2) 2.1绘制锻件图 (3) 2.2 确定变形工艺 (3) 2.2.1镦粗 (3) 2.2.2冲孔 (4) 2.2.3扩孔 (4) 2.2.4修整锻件 (4) 2.3 计算坯料质量和尺寸 (4) 2.4选定设备及规 (5) 2.5确定锻造温度及规 (5) 2.6确定冷却方法及规 (5) 3.工艺流程卡 (6) 4.结论 (8) 5.致 (8) 6.参考文献 (8)
1. 引言 锻造的目的是使坯料成形及控制其部组织性能达到所需的几何形状，尺寸以及品质的锻件。轴是现代工业大量使用的零件，本文讨论阶梯轴的自由锻生产。 2. 设计方法与步骤 2.1绘制锻件图 锻件图是根据零件图的基本图样，结合锻造工艺特点考虑余块、锻件余量和锻造公差等因素绘制而成。 阶梯轴材料为40Cr，生产批量小，采取自由锻锻造轴坯。 轴上的键槽等部分，采用自由锻方法很难成形这些部位，因此考虑到技术上的可行性和经济性，决定不锻出，并采用附加余块简化锻件外形，以利于锻造。锻造出轴坯后可以进一步进行切削加工，最后成形。 根据零件图的尺寸规格，对照表所列中零件的高度和直径围，可以查出齿环锻件加工余量和公差。由L=203，Φ=46，对照《金属成形工艺设计》中表3-3中所列的零件总长为0∽315mm、最大直径0∽50mm，可查得锻造精度为F级的锻件余量及公差为7±2mm。，然后按查得的公差数值，可绘阶梯轴的锻件图。阶梯轴锻件图见图1。 图1 阶梯轴锻件图 2.2确定变形工艺
锻造工艺及模具技术期末考试综合复习
锻造工艺及模具技术期末考试综合复习 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
《锻造工艺及模具技术》考试复习绪论 一、锻造加工金属零件的优势 1. 锻造的定义 锻造——借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属零件的方法 2. 特点：生产率高，锻件形状尺寸稳定、加工余量少，能消除内部缺陷和提 高综合力学性能。 3. 优势：锻件韧性高、金属纤维组织合理、性能与内在质量稳定。 二、锻造方法分类、作用、应用范围 分类：自由锻、模锻、特种锻。 作用：提高生产率，降低成本，提高质量。 应用范围：汽车、飞机、重机等有质量与特殊性能要求的零件。 第一章锻造用材料 锻造用材料：主要有碳素钢、合金钢、有色金属及其合金 按加工状态分：钢锭（大型锻件），轧材、挤压棒材和锻坯（中小型锻件） 锻造用钢锭与型材 钢锭主要缺陷： 偏析——成分与杂质分布不均匀现象 夹杂——不溶于金属机体的非金属化合物（非金属夹杂物） 气体——残留在钢锭内部或表皮下形成的气泡 缩孔和疏松——钢液冷凝收缩形成的收缩空洞、晶间空隙和气体析出的孔隙 溅疤——浇注时钢液冲击模底飞溅并附着在模壁上的溅珠，与钢锭不能凝固成一体形成的疤痕锻造工艺在很大程度上可以消除上述缺陷，提高 其综合力学性能。 型材主要缺陷： 表面缺陷——划痕、折叠、发状裂纹、结疤、粗晶环等 内部缺陷——碳化物偏析、非金属夹杂、白点等 上述表面缺陷应在锻前去除，内部缺陷则应避免。 第二章锻前加热 锻前加热的目的及方法
目的：提高金属塑性，降低变形抗力，增加可锻性，使金属易于流动成型，使 锻件获得良好的锻后组织与力学性能。 方法： 1. 燃料（火焰）加热 利用固体（煤、焦炭）、液体（重油、柴油）或气体（煤气、天然气）等燃料 燃烧产生的热能加热。 燃料在燃烧炉内通过高温炉汽对流（650゜C ）、炉围辐射（650～1000゜C ）、 炉底传导（1000゜C 以上）等方式使金属锻坯获得热量而被加热。 2. 电加热 将电能转换成热能对锻坯加热。 加热方式： 1）电阻加热 （1）电阻炉：利用电流通过电热体产生热量加热（P14图2-1） （2）接触电加热：坯料接入电路利用自身电阻产生热量加热（P15图2-2） （3）盐浴炉加热：通过盐液导电产生热量加热（P15图2-3） 2）感应加热 感应器通入交变电流产生交变磁场，置于感应器中的锻坯内产生交变电势并形 成交变涡流，进而通过锻坯的电阻产生的涡流发热和磁滞损失发热加热锻坯。 感应加热存在肌肤效应，电流密度大的表层厚度即电流透入深度： f 5030μρδ= （cm ） 与电流频率f （Hz ）、相对导磁率μ（居里点760 ℃ 以上μ =1）、电阻率ρ（Ω﹒cm ）有关； 调整f 的作用：（P16）对不同直径坯料加热的影响。 感应加热分：工频（f=50Hz ），中频（f=50～1000Hz ），高频（f >1000Hz ） 金属加热时产生的变化 1. 氧化和脱碳 氧化 —— 金属原子失去电子与氧结合生成氧化物的化学反应 结果导致：形成氧化皮剥落 脱碳 —— 钢料加热时，表层的碳和炉气中的某些气体发生化学反应，使含碳 量降低的现象 结果导致：表层变软，强度、耐磨性和耐疲劳性降低 2. 过热与过烧 过热 —— 金属加热温度过高，时间过长而引起晶粒过分长大的现象
铸造工艺设计基础
铸造工艺设计基础 铸造生产周期较长，工艺复杂繁多。为了保证铸件质量，铸造工作者应根据铸件特点，技术条件和生产批量等制订正确的工艺方案，编制合理的铸造工艺流程，在确保铸件质量的前提下，尽可能地降低生产成本和改善生产劳动条件。本章主要介绍铸造工艺设计的基础知识，使学生掌握设计方法，学会查阅资料，培养分析问题和解决问题的能力。 §1-1 零件结构的铸造工艺性分析 铸造工艺性，是指零件结构既有利于铸造工艺过程的顺利进行，又有利于保证铸件质量。 还可定义为：铸造零件的结构除了应符合机器设备本身的使用性能和机械加工的要求外，还应符合铸造工艺的要求。这种对铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性称为铸件的铸造工艺性。 另定义：铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺过程和降低成本。 铸造工艺性不好，不仅给铸造生产带来麻烦，不便于操作，还会造成铸件缺陷。因此，为了简化铸造工艺，确保铸件质量，要求铸件必须具有合理的结构。 一、铸件质量对铸件结构的要求 1．铸件应有合理的壁厚 某些铸件缺陷的产生，往往是由于铸件结构设计不合理而造成的。采用合理的铸件结构，可防止许多缺陷。 每一种铸造合金，都有一个合适的壁厚范围，选择得当，既可保证铸件性能（机械性能）要求，又便于铸造生产。在确定铸件壁厚时一般应综合考虑以下三个方面：保证铸件达到所需要的强度和刚度；尽可能节约金属；铸造时没有多大困难。 （1）壁厚应不小于最小壁厚 在一定的铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小壁厚称为该铸造合金的最小壁厚。为了避免铸件的浇不足和冷隔等缺陷，应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。各种铸造工艺条件下，铸件最小允许壁厚见表7-1～表7-5 合金种类铸件最大轮廓尺寸为下列值时/㎜ ﹤200200-400400-800800-12501250-2000﹥ 2000 碳素铸钢 低合金钢 高锰钢 不锈钢、耐热钢灰铸铁 孕育铸铁 （HT300以上）球墨铸铁8 8-9 8-9 8-11 3-4 5-6 3-4 9 9-10 10 10-12 4-5 6-8 4-8 11 12 12 12-16 5-6 8-10 8-10 14 16 16 16-20 6-8 10-12 10-12 16～18 20 20 20-25 8-10 12-16 12-14 20 25 25 - 10-12 16-20 14-16铸件最大轮廓为下列值时mm
不锈钢的锻造工艺
不锈钢的锻造工艺（马氏体、奥氏体）
一、奥氏体不锈钢的锻造 1.概述 奥氏体不锈钢的碳质量分数小于0.25%，铬的质量分数17~19%，镍的质量分数为 8%~18%，如12Cr18Ni9等。 为节镍，用锰或氮代替部分镍而获得的Cr-Ni-Mn或Cr-Ni-Mn-N不锈钢。 奥氏体不锈钢不发生组织转变，不能用热处理强化，只能通过热锻成形和再结晶获得高的强度。奥氏体不锈钢通常在固溶状态下使用，具有最佳的塑性、韧性、良好的加工成型性及良好的耐蚀性和抗氧化性，因此一般用于要求耐腐蚀、抗氧化或在较高温度下工作，对强度要求不高，以及在较低温度下使用的零部件。 奥氏体不锈钢在高温下晶粒易长大，但长大倾向不如铁素体不锈钢强烈。 2.锻造温度选择及加热要求 （1）变形温度选择：
奥氏体不锈钢的锻造加热温度受高温铁素体（α-相）形成温度的限制，加热温度过高，α-相铁素体的量会显著增多，使钢塑性降低，使塑性变形不均匀，在两相界面产生裂纹。因此奥氏体不锈钢的始锻温度一般控制在1150~1200℃。 为防止组织中因洗出碳化物使变形抗力增加，产生锻造裂纹。所以终锻温度不应太低，一般不低于850℃。 对于普通18-8型不锈钢始锻温度取1200℃，当含钼或含高硅则取低于1150℃，对于25-12型和25-20型，始锻温度不高于1150℃，终端温度不低于925℃。 （2）加热要求： 不锈钢导热性差，加热时要严格按照温度和速度进行：800℃下缓慢加热(0.3~0.5mm/min)，到920℃后可快速加热。 为确保耐蚀性，加热时应严格避免渗碳，因此奥氏体不锈钢不宜在还原性气氛或过分氧化气氛中加热，也不许火焰直接喷射在毛坯上，否则使钢增碳或使晶界区贫铬，提高钢的晶间腐蚀敏感性。 锻件在高温区停留时间不宜过长，否则易造成严重过氧化、元素贫化和晶粒粗化，具体可按锻压手册P217表2-3-15选择，一般不少于10~20min。
铸造工艺流程介绍
铸造生产的工艺流程 铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序： 1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图； 2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备； 3）造型与制芯； 4）熔化与浇注； 5）落砂清理与铸件检验等主要工序。 成形原理 铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。
图1 铸造成形过程 铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。 型砂的性能及组成 1、型砂的性能 型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。 2、型砂的组成 型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、锯末、纸浆等。型砂结构，如图2所示。
图2 型砂结构示意图 工艺特点 铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。 2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。 3）铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。 4）铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。 5）铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。 铸件的手工造型 手工造型的主要方法 砂型铸造分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）。手工造型是指造型和制芯的主要工作均由手工
锻造工艺规范
锻造工艺规范 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
盘锦辽河油田天都实业有限公司 锻造工艺规范 TD/QD-ZJ-01，B/0 编制：周强日期：20 审核：任文松日期：20 批准：考立龙日期：20 受控状态: 受控发放编号： 修改状态：第1次 1 主题内容及适用范围 本规范规定了承压件和压力控制件用锻钢件（含轧材）的化学成份、性能、熔炼、锻造、热处理及试验等内容。 本规范规定了承压件和压力控制件用锻钢件（含轧材，以下简称锻钢件）的生产、采购。 2 引用标准 GB9452热处理炉有效加热区测定方法 JB4249-1986锤上钢质自由锻件机械加工余量和公差 JB4250锤上钢质胎模锻件机械加工余量和公差 3 总则 锻钢件应符合本规范要求并按照经规定程序批准的技术文件和图样制造。 4 化学成份 4.1锻钢件用钢的化学成份应以抽样分析结果为依据。 4.2锻钢件材料化学成份极限应不超过表1、表2规定。 4.3锻钢件各元素的最大偏差应符合表3规定。 4.4常用锻钢件化学成份及允差应符合附录A或附录B的要求。 注：附录A给出了我国材料的化学成份及允差，附录B给出了相对应的美国材料的化学成份及允差，如用户要求，按用户要求选择，如用户无要求，则按附录A执行。 表1 表2 5 工艺要求 5.1熔炼方法 5.1.1制造厂必须制定规范的熔炼工艺指导生产。 5.1.2锻钢厂(含轧材)用钢熔炼一般采用碱性电弧炉可感应电弧炉进行，酸性电弧炉熔炼的钢不接 表3 合金元素最大偏差范围 注：表3中各元素的最大偏差应当使元素的合金含量不超过表1规定的值。