金工实习锻压部分Word格式文档下载.docx

金工实习锻压部分Word格式文档下载.docx

《金工实习锻压部分Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金工实习锻压部分Word格式文档下载.docx（36页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

图1-2曲轴纤维分布示意图

a）纤维被切断b）纤维完整分布

第二节金属的加热与锻件的冷却

一、金属的加热

加热的目的是提高金属的塑性和降低其变形抗力，即提高金属的可锻性。

除少数具有良好塑性的金属可在常温下锻造成形外，大多数金属在常温下的可锻性较低，造成锻造困难或不能锻造。

但将这些金属加热到一定温度后，可以大大提高可锻性，并只需要施加较小的锻打力，便可使其发生较大的塑性变形，这就称热锻。

加热是锻造工艺过程中的一个重要环节，它直接影响锻件的质量。

加热温度如果过高，会使锻件产笾加热缺焰，甚至造成废品。

因此，为了保证金属在变形时具有良好的塑性，又不致产生加热缺陷，锻造必须在合理的温度范围内进行。

各种金属材料锻造时允许的最高加热温度称为该材料的始锻温度；

终止锻造的温度称为该材料的终锻温度。

1.加热设备

按所用能源和形式的不同，锻造炉

有多种分类。

在锻工实习中常用的是以

烟煤为燃料的手锻炉，如图2-1所示。

由炉膛、炉罩、烟筒、风门和风管等组

成。

它结构简单，操作容易，但生产率

低，加热质量不高，在小件生产和维修

工作中应用较多。

手锻炉点燃步骤如下：

先关闭风门

然后合闸开动鼓风机，将炉膛内的碎木

或油棉纱点燃；

逐渐打开风门，向火苗

四周加干煤；

待烟煤点燃后覆以湿煤并

图2-1手锻炉结构示意图

1-烟筒2-炉罩3-炉膛4-风门5-风管

加大风量，待煤烧旺后，即可放入坯料

进行加热。

（1）反射炉

反射炉也是以煤为燃料的火焰加热炉，结构如图2-2所示。

燃烧室中产生的高温炉气越过火墙进入加热室（炉膛）加热坯料，废气经烟道排出，坯料从炉门装取。

反射炉的点燃步骤如下：

先小开风门，依次引燃木材、煤焦和新煤后，再加大风门。

（3）油炉和煤气炉

此两种炉分别以重油和煤气为燃料，结构基本相同，仅喷嘴结构有异。

油炉和煤气炉的结构形式很多，有室式炉、

开隙式炉、推杆式连续炉和转底

炉等。

图2-3为室式重油加热炉

示意图，由炉膛、喷嘴、炉门和

烟道组成。

其燃烧室和加热室合

为一体，即炉膛。

坯料码放在炉

底板上。

喷嘴布置在炉膛两侧，

燃油和压缩空气分别进入喷嘴。

压缩空气由喷嘴喷出时，将燃油

图2-2反射炉结构示意图

1-一次送风管道2-水平炉篦3-燃烧室

4-二次送风管道5-火墙6-加热室（炉膛）

7-装出炉料门8-鼓风机9-烟囱

10-烟闸11-烟道12-换热器

带出并喷成雾状，与空气均匀混

合并燃烧以加热坯料。

用调节喷

油量及压缩空气的方法来控制炉

温的变化。

（4）电阻炉

电阻炉是利用电流通过布置在炉膛围壁上的电热元件产生的电阻热为热源，通过辐射和对流将坯料加热的。

炉子通常作成箱形，分为中温箱式电阻炉和高温箱式电阻炉。

中温箱式电阻炉如图2-4所示，以电阻丝为电热元件，通常做成丝状或带状，放在炉内的砖槽中或搁板上，最高使用温度为1000℃；

高温电阻炉通常以硅碳棒为电热元件，最高使用温度为1350℃。

箱式电阻炉结构简单，体积小，操作简便，炉温均匀并易于调节，小批量生产或科研实验中广泛采用。

图2-3室式重油炉示意图图2-4箱式电阻炉示意图

1-踏杆（控制炉门升降）2-炉门

3-装料、出料炉口4-电热体5-加热室

（5）电接触加热装置

如图2-5所示，坯料的两端由触头

夹持，施以一定的夹紧力，使触头紧紧

贴合在坯料表面上，将工频电流通过触

头引入被加热的坯料。

由于坯料本身具

有电阻，产生的电阻热将其自身加热。

电接触加热是直接在被加热的坯料上将

电能转换成热能，因而具有设备结构简

单、热效率高（75％～85％）等优点，特

别适于细长棒料加热和棒料局部加热。

但它要求被加热的坯料表面光洁，下料图2-5接触电加热原理

规则，端面平整。

（6）感应加热设备

如图2-6所示，当感应线圈中通入

交流电时，则在线圈周围空间建立交变

磁场，位于线圈中部的工件表面产生感

应电流，密集于工件表面的交变电流使

工件表面被迅速加热至800～1000℃，

而其心部温度只接近于室温。

感应器中

一般通入中频或高频交流电，线圈中交

流电的频率越高，工件受热层越薄。

工

件在加热的同时旋转向下运动，此时可

立即喷水冷却加热好的部位。

该设备可

加热、冷却连续进行，主要用于轴类零

件表面的快速加热、冷却，以实现表面

淬火的要求。

感应电加热设备复杂，但图2-6感应加热原理

加热速度快，加热规范稳定，具有良好的重复性，适于大批量生产。

2.锻造温度范围

坯料开始锻造的温度（始锻温度）和终止锻造的温度（终锻温度）之间的温度间隔，称为锻造温度范围（见表2-1）。

在保证不出现加热缺陷的前提下，始锻温度应取得高一些，以便有较充裕的时间锻造成形，减少加热次数。

在保证坯料还有足够塑性的前提下，终锻温度应定得低一些，以便获得内部组织细密、力学性能较好的锻件，同时也可延长锻造时间，减少加热火次。

但终锻温度过低会使金属难以继续变形，易出现锻裂现象和损伤锻造设备。

表2-1常用钢材的锻造温度范围:

钢类

始锻温度

终锻温度

碳素结构钢

合金结构钢

碳素工具钢

合金工具钢

1200-1250

1150-1200

1050-1150

800

800-850

750-800

高速工具钢

耐热钢

弹簧钢

轴承钢

1100-1150

1080

900

3.锻造温度的控制方法

（1）温度计法通过加热炉上的热电偶温度计，显示炉内温度，可知道锻件的温度；

也可以使用光学高温计观测锻件温度。

（2）目测法实习中或单件小批生产的条件下可根据坯料的颜色和明亮度不同来判别温度，即用火色鉴别法。

见表2-2。

表2-2碳钢温度与火色的关系

火色

黄白

淡黄

黄

淡红

樱红

暗红

赤褐

温度（℃）

1300

1200

1100

700

600

4.碳钢常见的加热缺陷

由于加热不当，碳钢在加热时可出现多种缺陷，碳钢常见的加热缺陷见表2-3。

表2-3碳钢常见的加热缺陷

名称

实质

危害

防止（减少）措施

氧化

坯料表面铁元素氧化

烧损材料；

降低锻件精度和表面质量；

减少模具寿命

在高温区减少加热时间；

采用控制炉气成分的少无氧化加热或电加热等

脱碳

坯料表面碳分氧化

降低锻件表面硬度，表层易产生龟裂

过热

加热温度过高，停留时间长造成晶粒大

锻件力学性能降低，须再经过锻造或热处理才能改善

控制加热温度，减少高温加热时间

过烧

加热温度接近材料熔化温度，造成晶粒界面杂质氧化

坯料一锻即碎，只得报废

裂纹

坯料内外温差太大，组织变化不匀造成材料内应力过大

坯料产生内部裂纹，报废

某些高碳或大型坯料，开始加热时应缓慢升温

二、锻件的冷却

锻件冷却是保证锻件质量的重要环节。

通常，锻件中的碳及合金元素含量越多，锻件体积越大，形状越复杂，冷却速度越要缓慢，否则会造成表面过硬不易切削加工、变形甚至开裂等缺陷。

常用的冷却方法有三种。

1．空冷

锻后在无风的空气中，放在干燥的地面上冷却。

常用于低、中碳钢和合金结构钢的小型锻件。

2．坑冷

锻后在充填有石灰、砂子或炉灰的坑中冷却。

常用于合金工具钢锻件，而碳素工具钢锻件应先空冷至650～700℃，然后再坑冷。

3．炉冷

锻后放入500～700℃的加热炉中缓慢冷却。

常用于高合金钢及大型锻件。

表2-5锻件常用的冷却方式

方式

特点

适用场合

空冷

锻后置空气中散放，冷速快，晶粒细化

低碳、低合金中小件或锻后不直接切削加工件

坑冷（堆冷）

锻后置干沙坑内或箱内堆在一起，冷速稍慢

一般锻件，锻后可直接切削

炉冷

锻后置原加热炉中，随炉冷却，冷速极慢

含碳或含合金成分较高的中、大件，锻后可切削

三、锻件的热处理

在机械加工前，锻件要进行热处理，目的是均匀组织，细化晶粒，减少锻造残余应力，调整硬度，改善机械加工性能，为最终热处理做准备。

常用的热处理方法有正火、退火、球化退火等。

要根据锻件材料的种类和化学成分来选择。

第三节自由锻造

自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。

自由锻造分手工自由锻和机器自由锻两种。

一、自由锻的特点

⑴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；

⑵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；

⑶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。

工序是指在一个工作地点对一个工件所连续完成的那部分工艺过程。

无论是手工自由锻、锤上自由锻以及水压机上自由锻，其工艺过程都是由一些锻造工序所组成。

根据变形的性质和程度不同，自由锤工序可分为：

基本工序，如镦粗、拔长、冲孔、扩孔、芯轴拔长、切割、弯曲、扭转、错移、锻接等，其中镦粗、拔长和冲孔三个工序应用得最多；

辅助工序，如切肩、压痕等；

精整工序，如平整、整形等三类。

二、自由锻的基本工序

1.镦粗

镦粗是使坯料的截面增大，高度减小的锻造工序。

镦粗有完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等三种方式。

局部镦粗按其镦粗的位置不同又可分为端部镦粗和中间镦粗两种。

如图3-1所示。

镦粗主要用来锻造圆盘类（如齿轮坯）及法兰等锻件，在锻造空心锻件时，可作为冲孔前的预备工序，镦粗可作为提高锻造比的预备工序。

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3-2a）。

工件镦弯后应将其放平，轻轻锤击矫正（图3-2b）。

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。

（a）（b）（a）（b）

图3-1镦粗图3-2镦弯的产生和矫正

a）完全镦粗b）局部镦粗a）镦弯的产生b）镦弯的矫正

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3-3）。

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，如图3-4a所示。

若不及时纠正，继续锻打下去，则可能产生夹层，使工件报废，如图3-4b所示。

（a）（b）（c）（a）（b）

图3-3镦歪的产生和矫正图3-4细腰形及夹层的产生

a）细腰形b）夹层

2.拔长

拔长是使坯料长度增加，横截面减少的锻造工序，又称延伸或引伸，如图3-5所示。

拔长用于锻制长而截面小的工件，如轴类、杆类和长筒形零件。

（a）（b）（c）

图3-5拔长

a）拔长b）局部拔长c）心轴拔长

拔长的一般规则，操作方法及注意事项：

⑴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，如图3-6a所示。

螺旋式翻转拔长如图3-6b所示，是将毛坯沿一个方向作90°

翻转，并沿轴向送进的操作。

单面顺序拔长如图3-6c所示，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。

图3-6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，坯料应沿抵铁的宽度方向送进，每次的送进量应为抵铁宽度的0.3～0.7倍（图3-7a）。

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3-7b）。

送进量太小，又容易产生夹层（图3-7c）。

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。

图3-7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

⑶由大直径的坯料拔长到小

直径的锻件时，应把坯料先锻成

正方形，在正方形的截面下拔长，

到接近锻件的直径时，再倒棱，

滚打成圆形，这样锻造效率高，

质量好。

如图3-8所示。

图3-8大直径坯料拔长时的变形过程

⑷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。

如图3-9所示。

（a）（b）

图3-9压肩

a）方料压肩b）圆料压肩

⑸锻件拔长后须进行修整，修整方形或矩形锻件时，应沿下抵铁的长度方向送进，如图3-10a所示，以增加工件与抵铁的接触长度。

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锤或摔子修整。

如图3-10b所示。

图3-10拨长后的修整

a）方形、矩形面的修整b）圆形截面的修整

3.冲孔

冲孔是用冲子在坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序。

一般规定：

锤的落下部分重量在0.15～5t之间，最小冲孔直径相应为Φ30～Φ100mm；

孔径小于100mm，而孔深大于300mm的孔可不冲出；

孔径小于150mm，而孔深大于500mm的孔也不冲出。

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。

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。

4.扩孔

扩孔是空心坯料壁厚减薄而内径和外径增加的锻造工序。

其实质是沿圆周方向的变相拔长。

扩孔的方法有冲头扩孔、马杠扩孔和劈缝扩孔等三种。

扩孔适用于锻造空心圈和空心环锻件。

5.错移

将毛坯的一部分相对另一部分上、下错开，但仍保持这两部分轴心线平行的锻造工序，错移常用来锻造曲轴。

错移前，毛坯须先进行压肩等辅助工序，如图3-13所示。

图2-13错移

a）压肩b）锻打c）修整

6.切割

切割是使坯料分开的工序，如切去料头、下料和切割成一定形状等。

用手工切割小毛坯时，把工件放在砧面上，錾子垂直于工件轴线，边錾边旋转工件，当快切断时，应将切口稍移至砧边处，轻轻将工件切断。

大截面毛坯是在锻锤或压力机上切断的,方形截面的切割是先将剁刀垂直切入锻件,至快断开时,将工件翻转180°

再用剁刀或克棍把工件截断，如图2-14a所示。

切割圆形截面锻件时，要将锻件放在带有圆凹槽的剁垫上，边切边旋转锻件，如图2-14b所示。

图2-14切割

a）方料的切割b）圆料的切割

7.弯曲

使坯料弯成一定角度或形状的锻造工序称为弯曲。

弯曲用于锻造吊钩、链环、弯板等锻件。

弯曲时锻件的加热部分最好只限于被弯曲的一段，加热必须均匀。

在空气锤上进行弯曲时，将坯料夹在上下砥铁间，使欲弯曲的部分露出，用手锤或大锤将坯料打弯，如图2-15a所示。

或借助于成型垫铁、成型压铁等辅助工具使其产生成型弯曲，如图2-15b所示。

图2-15弯由

a）角度弯曲b）成形弯曲

8.扭转

扭转是将毛坯的一部分相对于另一部分绕其轴心线旋转一定角度的锻造工序，称为扭转，如图2-16所示。

锻造多拐曲轴、连杆、麻花钻等锻件和校直锻件时常用这种工序。

扭转前，应将整个坯料先在一个平面内锻造成形，并使受扭曲部分表面光滑，然后进行扭转。

扭转时，由于金属变形剧烈，要求受扭部分加热到始锻温度，且均匀热透。

扭转后，要注意缓慢冷却，以防出现扭裂。

图2-16扭转

9.锻接

锻接是将两段或几段坯料加热后，用锻造的方法连接成牢固整体的一种锻造工序，又称锻焊。

锻接主要用于小锻件生产或修理工作，如：

锚链的锻焊；

刃具的夹钢和贴钢，它是将两种成份不同的钢料锻焊在一起。

典型的锻接方法有搭接法、咬接法和对接法。

搭接法是最常用的，也易于保证锻件质量，而交错搭接法操作较困难，用于扁坯料。

咬接法的缺点是锻接时接头中氧化溶渣不易挤出。

对接法的锻接质量最差，只在被锻接的坯料很短时采用。

锻接的质量不仅和锻接方法有关，还与钢料的化学成分和加热温度有关，低碳钢易于锻接，而中、高碳钢则困难，合金钢更难以保证锻接质量。

第四节模型锻造

一、模锻

将加热后的坯料放到锻模

的模腔内，经过锻造，使其在

模腔所限制的空间内产生塑性

变形，从而获得锻件的锻造方

法叫做模型锻造，简称模锻。

如图4-1所示。

模锻的生产率

高，并可锻出形状复杂、尺寸

准确的锻件，适宜在大批量生

产条件下，锻造形状复杂的中、

小型锻件。

目前常用的模锻设备有蒸

图4-1模锻工作示意图

1-上模用键2-下模用键3-砧座

4-模座用楔5-模座6-下模用楔

7-下楔8-上模9-上模用楔10-锤头

汽-空气模锻锤、摩擦压力机

等。

蒸汽-空气模锻锤的规格也

以落下部分的重量来表示，常

用的为1～10t。

二、胎模锻

胎模锻是在自由锻设备上使用简单的模具（称为胎模）生产锻件的方法。

胎模的结构形式较多，如图4-2为其中一种，它由上、

下模块组成，模块上的空腔称为模膛，模块上

的导销和销孔可使上、下模膛对准，手柄供搬

动模块用。

胎模锻的模具制造简便，在自由锻锤上即

可进行锻造，不需模锻锤。

成批生产时，与自

由锻相比较，锻件质量好，生产效率高，能锻

造形状较复杂的锻件，在中小批生产中应用广

泛。

但劳动强度大，只适于小型锻件。

胎模锻造所用胎模不固定在锤头或砧座上，

图4-2胎模

1-上模块2-手柄3-下模块

4-模膛5-导销6-销孔

按加工过程需要，可随时放在上下砥铁上进行

锻造。

锻造时，先把下模放在下砥铁上，再把

加热的坯料放在模膛内，然后合上上模，用锻

锤锻打上模背部。

待上、下模接触，坯料便在模膛内锻成锻件。

胎模锻时，锻件上的孔也不能冲通，留有冲孔连皮；

锻件的周围亦有一薄层金属，称为毛边。

因此，胎模锻后也要进行冲孔和切边，以去除连皮和毛边。

其过程如图4-3所示。

常用的胎模结构形式主要套筒模和合模两种。

套筒模有开式筒模、闭式筒模和组合式筒模，主要用于锻造齿轮、法兰盘等回转体锻件。

合模主要用于锻造连杆、叉形件等形状较复杂的非回转体锻件。

图4-3胎模锻的生产过程

a）用胎模锻出的锻件b）用切边模切边c）冲掉连皮d）锻件

第五节板料冲压

一、冲压生产概述

利用冲压设备和冲模使金属或非金属板料产生分离或变形的压力加工方法称冲压，也称为板料冲压。

这种加工方法通常是在常温下进行的，所以又称冷冲压。

板料冲压的原材料是具有较高塑性的金属材料，如低碳钢、铜及其合金、镁合金等。

非金属（如石棉板、硬橡皮、胶木板、皮革等）的板材、带材或其他型材。

用于加工的板料厚度一般小于6mm。

冲压生产的特点。

①可以生产形状复杂的零件或毛坯。

②冲压制品具有较高的精度、较低的表面粗糙度，质量稳定，互换、性