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1、Seite 1鍛造工藝學鍛造工藝學Release: 12.08.10 Prepared by:RD何为 锻 为何 ？ 什么是锻造？金属塑性加工方法之一锻造是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对 加热的金属坯料施力，使金属材料在不分离条 件下产生塑性变形，以获得形状、尺寸和性能 符合要求的零件。为了使金属材料在高塑性下 成型，通常锻造是在热态下进行，因此锻造也 称为热锻。你知道古时候有哪些成语是和“锻造”有关的吗？三、锻造工艺的发展简史及其发展趋势（一）锻造技术的发展简史人类在新石器时代末期，已开始以锤击天然红铜来制造装饰品和小用品。中国约在公元前2000多年已应用冷锻工艺制造工具，如甘肃武威皇娘
2、娘台齐家文化遗址出土的红铜器物，就有明显的锤击痕迹。最初，人们靠抡锤进行锻造，后来出现通过人拉绳索和滑车来提起重锤再自由落下的方法锻打坯料。14世纪以后出现了畜力和水力落锤锻。 Seite 7为锻铜浮雕。是 手工锻造作品。 手工锻造是一种 古老的金属加工 工艺，是以手工 锻打的方式，在 金属板上锻锤出 各种高低凹凸不 平的浮雕效果。1842年，英国的内史密斯制成第一台蒸汽锤，使锻造进入应用动力的时代。以后陆续出现锻造水压机、电机驱动的夹板锤、空气锻锤和机械压力机。夹板锤最早应用于美国内战(18611865)期间，用以模锻武器的零件，随后在欧洲出现了蒸汽模锻锤，模锻工艺逐渐推广。到19世纪末已形
3、成近代锻压机械的基本门类。 20世纪初期，随着汽车开始大量生产，热模锻迅速发展，成为锻造的主要工艺。 锻造是一种通过模具和工具利用压力使工件成 型的工艺方法，它是最古老的金属加工方法之一 ，可以追溯到公元前4000年甚至8000年。 锻压经过100多年的发展，今天已成为一门综合 性学科。 它以塑性成形原理、金属学、摩擦学为理论基 础，同时涉及传热学、物理化学、机械运动等相 关学科，以锻造、冲压等为技术，与其它学科一 起支撑机器制造业。锻造生产广泛应用于机械、 冶金、造船、航空、航天、兵器以及其它许多工 业部门。航空航天武器装备交通运输中国动车组列车全 铝 汽 车Seite 14齿轮 曲轴连杆1
4、任务：解决锻件的成形及其内部组织性能的 控制，以获得所需形状、尺寸和质量的锻件。2目的：锻造的根本目的是利用外加载荷（冲 击载荷或静载荷）通过锻压设备或模具使金属 毛坯产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸 的锻件，同时使锻件机械性能和内部组织符合 一定的技术的要求。实质：锻造工艺的实质是如何利用金属的 塑性使金属毛坯改变形状和性能而成为合 格锻件的加工过程。一、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用 （一）锻造生产的优点和缺点1优点：优质、高产、低消耗、灵活。1) 优质 指可以改善金属组织性能。金属零件的传统生产过程是：冶炼制坯切削加工热处理制坯有三条途径：铸造毛坯、轧制型材、锻造毛坯。铸造毛坯
5、的组织性能差，只适用于性能要求低的零、部件锻造：纤维组织变形后 的杂质仍具有方向性，呈 现纤维状条纹锻造流线变形后 杂质的纤维分布，使组织 、 性能呈方向性钢锭锻造过程中纤维组织形成的示意500X表面500X表面 锻造后表面显微组织仍保持等轴奥氏体晶粒；相对于O材而言，锻造组织内孪 晶增加。 锻造后截面近表面未观察到明显的锻造织构，仍为等轴奥氏体晶粒；心部组 织保留O材的轧制织构，奥氏体晶粒变形不明显。2) 高产 指机械化生产，生产率高二、三百件/小时，现在更高了，一百多件/分，1.2万件/小时。据统计，每模锻100万吨钢，由于提高了生产率，可比切削加工减少23万工人，少用15000台机床。在
6、现今技术水平条件下，几乎任何一种金属材料都可用锻造方法制成半成品零件，只是难易程度不同而已。今天，锻造生产率提高，其锻件精度也愈来愈高，可以达 到甚至超过机械加工的一般精度水平，如各种冷温挤压标 准件、精锻齿轮、精锻叶片、精锻轴类件等。西航建成国内最大航空发动机叶片精锻生产线3) 低消耗 指少、无切削，省工省料。 4) 灵活 指锻造可以锻制形状简单的锻件（如模块、齿轮坯 等），也可锻制形状复杂、不需或只需少量切削加工的精密 锻件（如曲轴、精锻齿轮等）锻件的重量小的不到1公斤 大的可达几百吨单件小批量生产 大批量生产。万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环2
7、缺点：1)模具成本高，加工周期长。2)受锻造设备吨位的限制。（二）锻造业的地位锻造在工业生产中占有举足轻重的地位。 锻造生产能力及其工艺水平，对一个国家的工 业、农业、国防和科学技术的影响，难以估量 。锻造生产的能力在一定程度上标志着一个国家 的工业水平。二、锻件生产的分类及其工艺流程根据所用工具和生产工艺的不同可分为自由锻造、模锻和特 种锻造。1自由锻造 把加热好的坯料放在自由锻造设备的平砧之 间或简单的工具中进行锻造的方法称为自由锻。一般由锻工控制金属的变形方向和形状尺寸。手工锻造自由锻 机械（锤上自由锻和水压机上自由锻）Seite 27u自由锻造主要用于锻制钢锭和形状简单、粗糙 度要求较
8、低、加工余量较大的锻件生产。u使用的是形状简单的通用工具，灵活性大，生 产准备周期短，所以使用范围广。u锻件力学性能和表面质量受操作工人的影响较 大，不易保证，生产效率低。自由锻还可以借助简单的模具进行锻造，称胎模锻。胎模锻造是把加热好的坯料用自由锻方法预锻成近似锻件的形状，然后在自由锻设备上 用胎模终锻成形（形状简单的锻件可直接把坯 料放入胎模内成形），这种锻造方法称为胎模 锻造。 2模锻 把加热好的坯料放在固定于模锻设备 上的模具内进行锻造的方法称为模锻。由于模具型槽限制金属的变形，而获得与型槽 形状一致的锻件。根据变形特点，分为开式模锻和闭式模锻。根据设备结构特性和工艺特性的不同，分为锤
9、上模锻（自 由锻锤上模锻、高速锤上模锻）、摩擦压力机上模锻、热 模锻压力机上模锻、液压机上模锻、平锻机上模锻、专用 锻压机上模锻等。模锻适用于形状复杂，尺寸精度较高，加工余量小，批量 生产的中、小型锻件。形状和尺寸靠模具保证，人为影响因素小。精密锻件的成形也要通过模锻来实现。3特种锻造 即在专用锻压设备上或在特殊模 具型槽内使坯料成形的一种特殊锻造工艺。一般锻造方法很难达到要求时，可用特种锻造 工艺。如精密模锻，温热挤压，辊锻，电镦，摆动辗 压，粉末锻造，液态模锻，等温模锻和超塑性 模锻等。业界塑性成型生产过程简述：锻造流程案例挤型/裁切锻造退火T4撒打锻造T5清洗/烘烤全检后制程清洗/烘干整
10、修一般来说，一种锻件选用哪一种锻造方法生产，与形状 、尺寸、技术要求和生产批量大小等很多因素有关。通常，单件、小批量生产 自由锻方法大批量 模锻方法 生产但有些航空重要产品上的锻件，虽然批量不大，但由 于流线和性能等方面的要求，要求工艺的一致性等，通 常也采用模锻方法生产。我国的锻造生产与世界先进国家的水平相比还有 一定差距。表现在：1) 工业发达国家的模锻件已占全部锻件的70 以上，而我国尚不足30。 2) 国外有成千条锻造自动生产线，大型自由锻造水 压机普遍配备了锻造操作机等。而我国在这些方法还很 薄弱。（二）锻造生产的发展趋势1) 总趋势是使锻件形状、尺寸和表面质量最大限度地与产品零件相
11、接近，以达到少、无切削加工的目的，为此应逐步发展和 完善精密成形新技术，发展高效精密的锻压设备。2) 为适应大批量生产的需要，应发展专业化的连续生产线，建立地区性的专门化锻造中心，如齿轮精锻中心、连杆锻造中心 、标准件锻造中心等，以利于进行技术改造及采用最新设备和 先进工艺。锻造模具示意图锻造模具示意图我国自行研制的万吨级水压机我国自行研制的万吨级水压机整平後平面度：0.357(mm)整平前平面度：0.494(mm)鍛壓參數：( 以素材表面為基準面) 往下 1.03mm 572T 素材變形量 0mm（三）目前，我国锻造业面临的问题可以归纳 为如下l 装备水平低，其主要表现是设备老化、精确度低l 管理体制亟待理顺，生产厂点过多，力量分散l 厂家封闭式经营l 研究和生产不平衡课程回顾锻造工艺学是研究如何利用各种锻造方法有效地控 制锻件的成型和内部组织性能生产出高质量锻件的一门 技术学科。锻造工艺学任务是通过本课程的教学，达到如下要求：1) 基本掌握自由锻工艺设计、模锻工艺设计和锻模设计的方法2) 具有初步的进行锻造工艺分析的能力3) 具有初步分析和解决锻件质量问题的能力。何为 锻 为何 ？
