1、第第3章章 金屬的塑性成形金屬的塑性成形軋制擠壓拉拔靜壓力自由鍛模鍛沖壓沖擊力壓力加工分類3、 壓力加工的特點（與鑄造比） （1） 優點： a）結構致密，組織細化，力學性能提高（強度、硬度、韌性）； b）少無切削加工，材料利用率高； c）可以獲得合理的流線分布； d）生產效率高。（如：曲軸 、螺釘） （2） 缺點： a）一般工藝表面質量差（氧化）。 b）不能形成形狀復雜件（相對） c）設備龐大、價格昂貴。 d）勞動條件差（強度高、噪音大） 第一節 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 一、金屬塑性變形的實質金屬塑性變形的實質 塑性：金屬在外力作用下，產生永久變形而不破壞的能力。 金屬變形過程： a）金

2、屬材料在外力作用下發生彈性變形，e b）當外力超過s后產生塑性變形 c）外力繼續加大，發生斷裂 金屬塑性變形的實質： a）晶粒內部滑移和孿生（單晶體） b）晶間滑移和晶粒轉動1、單晶體的塑性變形（1）單晶體滑移 單晶體受力后，外力在任單晶體受力后，外力在任何晶面上都可分解為何晶面上都可分解為正應力正應力和和切應力切應力。正應力只能引起。正應力只能引起彈性變形及脆性斷裂。只有彈性變形及脆性斷裂。只有在切應力的作用下金屬晶體在切應力的作用下金屬晶體才能產生塑性變形。才能產生塑性變形。 理論上，整體剛性滑移滑移困難鋅單晶理論計算：s=350kg/mm2 實測：s=0.1kg/mm2 實際上，位錯的運

3、動引起滑移滑移容易位錯的運動引起滑移刃位錯的產生及運動刃位錯的產生及運動多多 腳腳 蟲蟲 的的 爬爬 行行滑移面上位錯的運動類似多腳蟲爬行運動滑移面上位錯的運動類似多腳蟲爬行運動整體切變與位錯移整體切變與位錯移動消耗能量對比動消耗能量對比 晶體產生滑移的最小切應力稱晶體產生滑移的最小切應力稱臨臨界切應力界切應力. 通過位錯運動產生滑移時，通過位錯運動產生滑移時，只在位錯中心的少數原子發生移動，只在位錯中心的少數原子發生移動，移動距離遠小于一個原子間距，因而移動距離遠小于一個原子間距，因而所需臨界切應力小。所需臨界切應力小。滑移：晶體的一部分相對于另一部分沿一定晶面及此晶面上的一定晶向產生相對移

4、動的現象。原子密度最原子密度最大的晶面和晶向之間原子間距最大，結合力最弱，產生大的晶面和晶向之間原子間距最大，結合力最弱，產生滑移所需切應力最小。滑移所需切應力最小。 滑移面：原子排列最緊密的面 滑移方向：原子排列最緊密的方向 一個滑移面和其上的一個滑移方向構成一個一個滑移面和其上的一個滑移方向構成一個滑移系滑移系三種典型金屬晶格的滑移系三種典型金屬晶格的滑移系 滑移系越多，金屬發生滑移的可能性越大，塑性也滑移系越多，金屬發生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向對塑性的貢獻比滑移面更大。越好，其中滑移方向對塑性的貢獻比滑移面更大。 金屬的塑性：金屬的塑性：面心立方晶格面心立方晶格 體心立

5、方晶格體心立方晶格 密排六方晶格。密排六方晶格。（面心立方）（面心立方）（密排六方）（密排六方） 滑移時，晶體兩部分的相對位移量是原子間距的滑移時，晶體兩部分的相對位移量是原子間距的整數倍整數倍. 滑移的結果在晶體表面形成臺階，稱滑移的結果在晶體表面形成臺階，稱滑移線滑移線， 若干條滑移線組成一個若干條滑移線組成一個滑移帶滑移帶。 滑移后滑移后, 滑移面兩側晶體的位向關系未發生變化。滑移面兩側晶體的位向關系未發生變化。（2）孿生：）孿生：在切應力作用下，晶體的一部分沿一定在切應力作用下，晶體的一部分沿一定晶面和晶向相對于另一部分產生一定角度的切變。晶面和晶向相對于另一部分產生一定角度的切變。

6、發生切變的部分稱發生切變的部分稱孿生帶或孿晶孿生帶或孿晶，發生孿生的，發生孿生的晶面稱晶面稱孿生面孿生面。 孿生的結果：使孿生面兩側的晶體呈鏡面對稱。孿生的結果：使孿生面兩側的晶體呈鏡面對稱。 與滑移相比：與滑移相比：孿生使晶格位向發生改變；所需切孿生使晶格位向發生改變；所需切應力比滑移大得多應力比滑移大得多, 變形速度極快變形速度極快, 接近聲速接近聲速;孿生時相孿生時相鄰原子面的相對位移量小于一個原子間距鄰原子面的相對位移量小于一個原子間距. 密排六方晶格金屬滑移系少，常以孿生方式變形。密排六方晶格金屬滑移系少，常以孿生方式變形。體心立方晶格金屬只有在低溫或沖擊作用下才發生孿生體心立方晶格

7、金屬只有在低溫或沖擊作用下才發生孿生變形。變形。面心立方晶格金屬，一般不發生孿生變形，但常面心立方晶格金屬，一般不發生孿生變形，但常發現有孿晶存在，是由于相變過程中原子重新排列時發發現有孿晶存在，是由于相變過程中原子重新排列時發生錯排而產生的，稱生錯排而產生的，稱退火孿晶退火孿晶。、多晶體的塑性變形 工業中實際使用的金屬大多是多晶體。 1）多晶體的特征： a）晶粒的形狀和大小不等 b）相鄰晶粒的位向不同 c）多晶體內存在大量晶界 2）多晶體的塑性變形： 多晶體中單個晶粒變形與單晶體相似，多晶體變形多晶體中單個晶粒變形與單晶體相似，多晶體變形比單晶體復雜。比單晶體復雜。 晶界對多晶體變形的影響：

8、晶界對多晶體變形的影響： 多晶體中當位錯運動到晶界附近多晶體中當位錯運動到晶界附近時，受到晶界的阻礙而堆積起來時，受到晶界的阻礙而堆積起來,稱稱位錯的塞積位錯的塞積。要使變形繼續進行要使變形繼續進行, 則則必須增加外力必須增加外力, 從而使金屬的變形抗從而使金屬的變形抗力提高。力提高。 晶粒位向對多晶體變形的影響：晶粒位向對多晶體變形的影響： 多晶體中各相鄰晶粒位向不同多晶體中各相鄰晶粒位向不同，當一個晶粒發生塑性變形時，當一個晶粒發生塑性變形時，為了保持金屬的連續性，周圍的晶粒若不發生塑性變形，則必為了保持金屬的連續性，周圍的晶粒若不發生塑性變形，則必以彈性變形來與之協調。這種彈性變形便成為

9、塑性變形晶粒的以彈性變形來與之協調。這種彈性變形便成為塑性變形晶粒的變形變形阻力。由于晶粒間的這種相互約束，使得多晶體金屬的塑阻力。由于晶粒間的這種相互約束，使得多晶體金屬的塑性變形抗力提高。性變形抗力提高。 多晶體中首先發生滑移的是滑移系與外力夾角等于多晶體中首先發生滑移的是滑移系與外力夾角等于或接近于或接近于45的晶粒。的晶粒。當塞積位錯前端的應力達到一當塞積位錯前端的應力達到一定程度，加上相鄰晶粒的轉動，使相鄰晶粒中原來處定程度，加上相鄰晶粒的轉動，使相鄰晶粒中原來處于不利位向滑移系上的位錯開動，從而使滑移由一批于不利位向滑移系上的位錯開動，從而使滑移由一批晶粒傳遞到另一批晶粒，晶粒傳遞

10、到另一批晶粒，當有大量晶粒發生滑移后，當有大量晶粒發生滑移后，金屬便顯示出明顯的塑性變形。金屬便顯示出明顯的塑性變形。 因此，多晶體的因此，多晶體的塑性變形可以看成是塑性變形可以看成是各個晶粒內部滑移和孿生的總和。各個晶粒間的變形，是產生內應力和開裂的原因。晶粒越細，單位體積內同時參與變形的晶粒數目越晶粒越細，單位體積內同時參與變形的晶粒數目越多，滑移系越多，塑性變形可分散在更多的晶粒內多，滑移系越多，塑性變形可分散在更多的晶粒內進行，變形越均勻，在斷裂前發生的塑性變形量越進行，變形越均勻，在斷裂前發生的塑性變形量越大，塑性越好。而且晶粒越細小，晶界面積越大，大，塑性越好。而且晶粒越細小，晶界

11、面積越大，位錯障礙越多，金屬塑性變形的抗力越大，強度、位錯障礙越多，金屬塑性變形的抗力越大，強度、硬度越高；同時晶界面積越大，對裂紋擴展的阻礙硬度越高；同時晶界面積越大，對裂紋擴展的阻礙作用越大，金屬在斷裂前消耗的功越大，韌性就越作用越大，金屬在斷裂前消耗的功越大，韌性就越好，因此好，因此細化晶粒既可以提高材料的強度和硬度，細化晶粒既可以提高材料的強度和硬度，又可以提高塑性和韌性。又可以提高塑性和韌性。結合多晶體的塑性變形過程，解釋為什么細化晶粒既可以提高材料的強度和硬度，又可以提高塑性和韌性？二、二、塑性變形后金屬的組織和性能塑性變形后金屬的組織和性能 1 1、組織、組織 （1 1）金屬發生

12、塑性變形時，不僅外形發生變化，金屬發生塑性變形時，不僅外形發生變化，內部的內部的晶粒也相應地被拉長或壓扁晶粒也相應地被拉長或壓扁 ； （2 2）當變形量很大時，晶粒將被拉長為纖維狀，晶界變得當變形量很大時，晶粒將被拉長為纖維狀，晶界變得模糊不清。模糊不清。晶格、晶粒均發生扭曲，產生內應力；晶格、晶粒均發生扭曲，產生內應力； （3 3）塑性變形還使晶粒破碎塑性變形還使晶粒破碎產生碎晶。產生碎晶。 工業純鐵在塑性變形前后的組織變化工業純鐵在塑性變形前后的組織變化(a) 正火態正火態(b) 變形變形40%(c) 變形變形80% 2、性能：加工硬化 金屬經過塑性變形后，強度和硬度上升，而塑性和韌性下降

13、的現象。 是冷軋、噴丸等強化金屬的理論根據。 原因：隨變形量增加隨變形量增加, 位錯密度增加，使變形抗力位錯密度增加，使變形抗力增加；增加；產生碎晶；空位密度增加；空位密度增加；晶格扭曲，增大滑移阻力。 加工硬化是強化金屬的重要手段之一，對于不能熱加工硬化是強化金屬的重要手段之一，對于不能熱處理強化的金屬和合金尤為重要。處理強化的金屬和合金尤為重要。 3、殘余內應力殘余內應力 l內應力內應力是指平衡于金屬內部的應力。是由于金屬受力是指平衡于金屬內部的應力。是由于金屬受力時，內部變形不均勻而引起的。時，內部變形不均勻而引起的。l金屬發生塑性變形時，外力所做的功只有金屬發生塑性變形時，外力所做的功

14、只有10%轉化為轉化為內應力殘留于金屬中。內應力殘留于金屬中。 內應力分為三類：內應力分為三類：第一類內應力平衡于表面與心部之間第一類內應力平衡于表面與心部之間 (宏觀內應力宏觀內應力).第二類內應力平衡于晶粒之間或晶粒內不同區域之第二類內應力平衡于晶粒之間或晶粒內不同區域之間間 (微觀內應力微觀內應力)。第一、二類內應力都使金屬強度降低。第一、二類內應力都使金屬強度降低。第三類內應力是由晶格缺陷引起的第三類內應力是由晶格缺陷引起的畸變應力畸變應力。是形。是形變金屬中的主要內應力，也是金屬強化的主要原因。變金屬中的主要內應力，也是金屬強化的主要原因。l內應力的存在，使金屬耐蝕性下降，引起零件加

15、內應力的存在，使金屬耐蝕性下降，引起零件加工、淬火過程中的變形和開裂。因此，金屬在塑性工、淬火過程中的變形和開裂。因此，金屬在塑性變形后，通常要進行退火處理，以消除或降低內應變形后，通常要進行退火處理，以消除或降低內應力。力。 金屬經冷變形后金屬經冷變形后, 組織處于不穩定狀態組織處于不穩定狀態, 有自發恢有自發恢復到穩定狀態的傾向。復到穩定狀態的傾向。在常溫下，原子擴散能力小在常溫下，原子擴散能力小,不穩定狀態可長時間維持。不穩定狀態可長時間維持。加熱可使原子擴散能力增加，金屬將依次發生回復、加熱可使原子擴散能力增加，金屬將依次發生回復、再結晶和晶粒長大。再結晶和晶粒長大。加熱溫度加熱溫度

16、黃銅黃銅 4、回復回復 冷變形后的金屬，在加熱過程中，冷變形后的金屬，在加熱過程中，隨溫度的上升，原子熱運隨溫度的上升，原子熱運動加劇，動加劇，晶格扭曲被消除晶格扭曲被消除，內應力、電阻率等明顯下降內應力、電阻率等明顯下降的現象。的現象。 t回回（0.250.3）t熔熔 回復只能部分消除加工硬化回復只能部分消除加工硬化 。 5、再結晶再結晶 冷變形后的金屬，加熱到一定溫度時，開始以某些碎晶或雜冷變形后的金屬，加熱到一定溫度時，開始以某些碎晶或雜質為核心生長成新的晶粒，加工硬化完全消除。質為核心生長成新的晶粒，加工硬化完全消除。 （1 1）再結晶過程特點）再結晶過程特點: : a a）原子熱振動

17、加劇）原子熱振動加劇 b b）以某些質點為核心重新結晶）以某些質點為核心重新結晶 c c）加工硬化全部消除）加工硬化全部消除 （2 2）再結晶溫度）再結晶溫度 再結晶不是恒溫過程，而是自某一溫度開始，在一定溫度范再結晶不是恒溫過程，而是自某一溫度開始，在一定溫度范圍內連續進行的過程。圍內連續進行的過程。金屬經大量塑性變形后開始再結晶的最低金屬經大量塑性變形后開始再結晶的最低溫度，稱為溫度，稱為再結晶溫度再結晶溫度。 t再再=0.4t熔熔 鐵素體變形鐵素體變形80%670加熱加熱650加熱加熱塑性變形的工業純鐵塑性變形的工業純鐵再結晶后的組織變化再結晶后的組織變化 再結晶也是晶核再結晶也是晶核形

18、成和長大的過程，形成和長大的過程，但不是相變過程。但不是相變過程。再結晶前后晶粒的晶再結晶前后晶粒的晶格類型和成分完全相格類型和成分完全相同。同。冷變形黃銅組織性能隨溫度的變化冷變形黃銅組織性能隨溫度的變化 由于再結晶后由于再結晶后組織復原，因而金組織復原，因而金屬的強度、硬度下屬的強度、硬度下降，塑性、韌性提降，塑性、韌性提高，加工硬化消失。高，加工硬化消失。 生產中，把消生產中，把消除加工硬化的熱處除加工硬化的熱處理稱為理稱為再結晶退火再結晶退火。再結晶退火溫度比再結晶退火溫度比再 結 晶 溫 度 高再 結 晶 溫 度 高100200。（3）影響再結晶后晶粒大小的因素： a）變形程度 實質

19、上是變形均勻實質上是變形均勻 程度的影響程度的影響 當變形度很小時，晶格當變形度很小時，晶格畸變小，不足以引起再結晶畸變小，不足以引起再結晶； 當變形達到當變形達到210%時，只有部分晶粒變形，變形極不均勻，時，只有部分晶粒變形，變形極不均勻，再結晶晶粒大小相差懸殊，易互相吞并和長大再結晶晶粒大小相差懸殊，易互相吞并和長大,再結晶后晶粒特再結晶后晶粒特別粗大，這個變形度稱別粗大，這個變形度稱臨界變形度臨界變形度。 當超過臨界變形度后，隨變形程度增加，變形越來越均勻，當超過臨界變形度后，隨變形程度增加，變形越來越均勻，再結晶時形核量大而均勻，使再結晶后晶粒細而均勻，達到一再結晶時形核量大而均勻，

20、使再結晶后晶粒細而均勻，達到一定變形量之后，晶粒度基本不變。定變形量之后，晶粒度基本不變。 b）再結晶后狀態）再結晶后狀態 金屬在高溫下停留，晶粒長大，力學性能變差金屬在高溫下停留，晶粒長大，力學性能變差 三、三、冷變形和熱變形冷變形和熱變形 1 1、冷變形（冷加工）：、冷變形（冷加工）：在再結晶溫度以下進在再結晶溫度以下進行的變形。行的變形。 （1 1）生產方法：冷沖壓、冷擠壓、冷軋、）生產方法：冷沖壓、冷擠壓、冷軋、冷拔等冷拔等 （2 2）特點：）特點： a a）位錯密度上升）位錯密度上升顯著加工硬化，強度、顯著加工硬化，強度、硬度上升，塑性、韌性下降；硬度上升，塑性、韌性下降； b b）

21、尺寸精度高、表面質量好；）尺寸精度高、表面質量好； c c）變形程度不宜過大，避免破裂。變形程度不宜過大，避免破裂。冷變形后的工件若繼續進行冷加工，要進冷變形后的工件若繼續進行冷加工，要進行再結晶退火，因此金屬壓力加工主要采用熱變行再結晶退火，因此金屬壓力加工主要采用熱變形來進行。形來進行。 2、熱變形（熱加工）：、熱變形（熱加工）：在再結晶溫度以上進行在再結晶溫度以上進行的變形。的變形。 如如 fe 的熔點的熔點1538，其再結晶溫度為，其再結晶溫度為451，其在其在400以下的加工仍為冷加工。而以下的加工仍為冷加工。而 pb (熔點為熔點為327) 的再結晶溫度為的再結晶溫度為-33，則其

22、在室溫下的加工，則其在室溫下的加工為熱加工。為熱加工。 熱加工時產生的加工硬化很快被再結晶產生的熱加工時產生的加工硬化很快被再結晶產生的軟化所抵消，因而熱加工不會帶來加工硬化效果。軟化所抵消，因而熱加工不會帶來加工硬化效果。 （1）生產方式：熱鍛、熱軋、熱擠壓）生產方式：熱鍛、熱軋、熱擠壓 （2）特點：）特點： a a）加工硬化和再結晶同時發生；）加工硬化和再結晶同時發生；b b）冶金缺陷得到改善或消除；）冶金缺陷得到改善或消除；c c）最終得到細小的等軸晶；）最終得到細小的等軸晶；d d）組織致密，力學性能顯著提高）組織致密，力學性能顯著提高e e）變形程度大。變形程度大。四、纖維組織 1、

23、組織特征 金屬在塑性變形過程中，晶界上的雜質隨晶粒一起沿變形方向被拉長后呈流線狀分布，這種流線體現的組織稱纖維組織。 a）脆性雜質，被打碎并順著金屬主要伸長方向呈碎粒狀或鏈狀分布 b）塑性雜質，隨著金屬變形沿主要伸長方向呈帶狀分布 c）晶粒，顯著地沿同一方向被拉長。 2、性能特點：具有各向異性 a）縱向（平行于纖維方向），抗拉強度提高 b）橫向（垂直于纖維方向），塑性、韌性降低但抗剪切能力顯著增強 3、纖維組織的應用 纖維組織穩定性很高，不能用熱處理方法消除，只有經過鍛壓使金屬變形，才能改變其方向和形狀。 為提高零件機械性能，纖維組織的分布應遵循的原則： （1）零件最大拉應力方向應與纖維組織平

24、行； （2）零件最大剪切應力方向應與纖維組織垂直； （3）零件外形輪廓應與纖維組織的分布相符合，纖維組織不被切斷。滾壓成型后螺紋內部的纖維分布滾壓成型后螺紋內部的纖維分布吊鉤中的纖維組織吊鉤中的纖維組織五、金屬的可鍛性 可鍛性是金屬經受塑性成型的難易程度，是綜合衡量材料在壓力加工時獲得優質零件的一項工藝性能。塑性好、變形抗力小，金屬的可鍛性就好 影響金屬可鍛性的因素：1）化學成分 a）純金屬比合金的可鍛性好 b）含合金元素少的合金比多的好 2）組織 a）單相組織（純金屬或固溶體）比多相好 b）鋼中碳化物呈彌散分布比網狀分布好 c）晶粒細化組織比粗大組織好）變形條件 （1）加熱溫度 a）滑移力減

25、小 加熱溫度高： b）再結晶過程加速 可鍛性好 c）多相狀態向單相轉變 但是，溫度過高，會引起過燒或過熱。過燒會破壞晶粒間的連接，過熱會使晶粒過分長大。 始鍛溫度：鍛造溫度的上限 終鍛溫度：鍛造溫度的下限 碳素鋼的鍛造溫度范圍1150/1250-800/850度（區）（2）變形速度：金屬材料在單位時間內的變形程度 一方面隨變形速度的增大，回復和再結晶不能及一方面隨變形速度的增大，回復和再結晶不能及時克服加工硬化現象，金屬則表現出塑性下降、變形時克服加工硬化現象，金屬則表現出塑性下降、變形抗力增大，可鍛性下降。抗力增大，可鍛性下降。 另一方面，金屬在變形過程中，消耗于塑性變形另一方面，金屬在變形

26、過程中，消耗于塑性變形的能量有一部分轉化為熱能，使金屬溫度升高的能量有一部分轉化為熱能，使金屬溫度升高(稱為稱為熱熱效應現象效應現象)。變形速度越大，熱效應現象越明顯，使金。變形速度越大，熱效應現象越明顯，使金屬的塑性提高、變形抗力下降屬的塑性提高、變形抗力下降(圖中圖中a點以后點以后)，可鍛性，可鍛性提高。提高。（3）應力狀態 ）擠壓時，金屬呈三向壓應力；）擠壓時，金屬呈三向壓應力；）拉拔時，變形材料呈兩向壓應力和一向拉應力。）拉拔時，變形材料呈兩向壓應力和一向拉應力。 壓應力下變形，對塑性有利，阻止裂紋擴展，焊合孔、壓應力下變形，對塑性有利，阻止裂紋擴展，焊合孔、縫等缺陷；縫等缺陷； 拉應

27、力下變形，對塑性不利，氣孔、裂紋等缺陷處易拉應力下變形，對塑性不利，氣孔、裂紋等缺陷處易引起應力集中，缺陷擴展，導致破裂。引起應力集中，缺陷擴展，導致破裂。 a a）壓應力越多，材料的塑性越好；）壓應力越多，材料的塑性越好； b b）拉應力越多，塑性越差）拉應力越多，塑性越差 。第二節第二節 鍛造技術鍛造技術一、金屬塑性變形的流動規律1、最小阻力定律最小阻力定律 在金屬塑性變形過程中，質點流動總是沿著阻力最小的方向進行（變形功最小）。 確定金屬變形中質點的移動方向應用： 控制金屬坯料變形的流動方向 降低能耗，提高生產率。 2、體積不變定律體積不變定律 金屬在塑性變形前后的體積相等，即體積為常數

28、，也稱為不可壓縮定律。3、臨界切應力定律臨界切應力定律 晶體滑移的驅動力是外力在滑移系上的分切應力。只有當滑移系上分切應力()達到一定值時，該滑移系才能開動。二、自由鍛二、自由鍛 利用沖擊力或壓力使金屬在上、下砧鐵之間產生變形，從而獲得得所需形狀和尺寸的鍛件的鍛造方法。 1、自由鍛的特點、自由鍛的特點（1）坯料變形時，只有部分表面變形受到限制，其余表面可自由流動； （2）所用設備及工具簡單，適應性強，鍛件重量不受限制； （3）由人工控制鍛件的形狀和尺寸，鍛件的精度低，生產率低； （4）適用于單件、小批生產。是大型鍛件的唯一鍛造方法。 2、自由鍛的分類 （1）手工鍛造 （2）機器鍛造 a）鍛錘自

29、由鍛 利用沖擊力使坯料產生塑性變形， 常用設備有： 空氣錘，鍛件重量范圍是50-1000公斤； 蒸汽-空氣錘，鍛件重量范圍是20-1500公斤。 b）液壓機自由鍛 利用靜壓力使坯料變形， 常用設備是水壓機，適用于大型鍛件。 3、自由鍛的幾個主要工序 1） 鐓粗：使坯料的橫截面增大，高度減小的工序。 應用 a）小截面變成大截面，高度減小件。 b）沖孔前，平整端面。 c）提高機械性能（細化組織、破碎碳化物）（與拔長配合） 2） 拔長：鍛造時使坯料的長度增加，橫截面減小的工序。 應用 a）減小截面，增加長度。 b）提高機械性能（與鐓粗反復進行） 3） 沖孔： 利用沖頭在坯料上沖出通孔或盲孔的工序。

30、應用：主要用于鍛造空心件。 4、自由鍛工藝規程的制訂、自由鍛工藝規程的制訂 自由鍛工藝規程包括以下內容：自由鍛工藝規程工藝性分析參數選擇繪制鍛件圖選擇設備確定工序坯料質量鍛后熱處理加熱規范1）自由鍛鍛件結構工藝性： 選用自由鍛加工零件時，在保證使用要求的性能、結構的條件下，應充分考慮自由鍛設備和工藝特點，使所設計的零件具有較好的自由鍛工藝性，以達到鍛造方便、節約金屬、保證質量及提高生產率的效果。鍛件結構設計原則：（1）盡量避免錐體或斜面；（2）鍛件由幾個簡單幾何體構成時，交接處不應形成空間曲線；避免交接處形成空間曲線避免錐體或斜面（3）鍛件不應設計凸臺、筋板；（4）避免橢圓形、工字形等；（5）

31、截面變化不宜太大；（6）外表面不宜復雜。橫截面有急劇變化或形狀較復雜時，橫截面有急劇變化或形狀較復雜時，應設計成有幾個簡單件構成的組合體，應設計成有幾個簡單件構成的組合體，再進行焊接或機械連接再進行焊接或機械連接避免凸臺、筋板2） 繪制鍛件圖鍛件圖1. 敷料(余塊)為簡化鍛件形狀、便于進行鍛造而增加的一部分金屬。2. 加工余量為保證切削加工的精度而增加的尺寸。3. 鍛件公差允許鍛件尺寸的變化范圍。鍛件圖3） 坯料質量及尺寸計算 質量：g坯料=g鍛+g燒+g料頭 按鍛造比、坯料截面形狀及尺寸確定鍛件截面及尺寸。 鍛造比：金屬的變形程度。 y拔 = f0 /f y鐓 = h0 / h 鍛造比選擇合

32、適時，則毛坯內部缺陷被壓合，樹枝晶被打碎，晶粒顯著細化，力學性能得到提高。 鍛造比過小，達不到性能要求；過大則增大工作量，引起各向異性。 一般情況下，鑄錠作為坯料時，鍛造比不小于2.53；軋制型材作為坯料時，鍛造比選擇1.31.5。4） 選擇鍛造工序 基本工序：用來改變坯料的形狀和尺寸的工序輔助工序：為完成基本工序而進行的預先變形工序修整工序：用來減少鍛件表面缺陷的工序 根據鍛件技術要求，坯料情況，生產批量等確定鍛造工序。 一般情況下 盤類：鐓粗、（或拔長、鐓粗）沖孔。 軸類：拔長（拔+鐓粗）、壓肩。 筒類：鐓粗（鐓+拔）、沖孔、在心軸上拔長。 環類：鐓粗（拔+鐓）、沖孔。 5）選擇鍛造設備

33、根據鍛件的尺寸、形狀、材料等條件來選擇設備種類及其規格，既保證鍛透工件、有較高的生產率，又不浪費動力，并使操作方便 。三、模鍛 使金屬坯料在鍛模模膛內產生塑性流動，獲得與模膛形狀相符的鍛件的加工方法。1、模鍛的特點 a）鍛件形狀復雜，尺寸精確，表面光潔； b）加工余量小，節約材料和工時； c）鍛造流線分布符合外形結構，力學性能高； d）生產效率高。 e）模具費用高，生產周期長； f）鍛件重量小，一般小于150公斤。 2、分類 按所用設備不同可分為錘上模鍛、壓力機上模鍛、平鍛機上模鍛和旋轉壓力機上模鍛等。 3、錘上模鍛 工作原理與自由鍛相似，區別在于上模固定在鍛錘上。（1）鍛模結構與模膛 a）鍛

34、模一般由上模和下模兩部分組成，上下模合攏形成模膛。 b）模膛按其功用不同分為制坯模膛、預鍛模膛和終鍛模膛。 預鍛模膛：使坯料變形接近鍛件的形狀和尺寸，有利于坯料充滿終鍛模膛，并減少終鍛模膛磨損，延長終鍛模膛的使用壽命。 終鍛模膛：使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀、尺寸。 尺寸比鍛件尺寸放大一個收縮量，鋼件約為1.5%。 四周有飛邊槽，用以增加金屬從模膛中流出阻力，促使金屬充滿模膛，容納多余的金屬。飛邊由專門的切邊模切除。 制坯模膛：對形狀復雜的模鍛件,為使坯料形狀基本接近模鍛件形狀,使金屬能合理分布并能很好地充滿模鍛模膛，首先在制坯模鏜內制坯，因而設制坯模膛。 i) 拔長模膛：增加某一部分長度

35、。 ii)滾壓模膛：減小某部分橫截面積,以增大另一部分橫截面積，坯料長度基本不變。 iii)彎曲模膛：彎曲工件。 iv)切斷模膛：切斷金屬。 此外還有成型模鏜，鐓粗臺，擊扁面等制坯模鏜。4、模鍛工藝規程制定：1）根據鍛件類型及具體生產條件確定合理工藝方案。2）由零件圖及工藝方案繪制鍛件圖。（1）分模面是上下鍛模在模鍛件上的分界面。關系到出模、成型、材料利用率等。選擇原則：a 保證鍛件能完整地從模膛中取出；b 使模膛淺而寬，便于加工、利于金屬流動；c 應使上、下模膛沿分模面的輪廓一致，便于檢查上、下模錯移；d 分模面應使鍛件上敷料最少；e 分模面盡量選平面；f 有流線要求時，依受載情況確定。（2

36、） 確定敷料、余量、公差敷料-為了簡化零件的形狀和結構、便于鍛造而增加的一部分金屬。余量-在零件的加工表面上為切削加工而增加的尺寸。余量的大小與零件的形狀、尺寸、結構的復雜程度和鍛造方法有關。一般14mm。 鍛件公差-是鍛件名義尺寸的允許變動量。其數值按鍛件形狀、尺寸、鍛造方法等因素查表確定，一般0.33mm （3） 確定模鍛斜度 模鍛件上平行于錘擊方向(垂直于分模面)的表面必須具有斜度，以便于從模膛中取出鍛件。 斜度大小與鍛件形狀尺寸、材料性質（摩擦系數）、鍛造方法等有關。一般鋼件外模鍛斜度 =515內斜度比外斜度大 23內壁斜度內壁斜度2應比外壁應比外壁斜度斜度1大大 （4）確定模鍛圓角：

37、鍛件兩平面交接處均要做成圓角。作用： a. 金屬易于充滿模膛； b. 避免鍛模凹角處應力集中，產生裂紋； c. 減輕尖角處磨損，提高模具壽命； d. 避免拉斷流線； （5）沖孔連皮：模鍛無法鍛出通孔，需在孔中留出沖孔連皮以保護模具和設備 3）確定工步，進行模膛設計和工步設計4）計算毛坯質量、尺寸、確定設備噸位5）設計鍛模6）確定切邊、沖孔工序并設計相應模具7）加熱、冷卻、熱處理規范8） 確定校正、清理工藝及設備5、模鍛零件結構工藝性： 設計模鍛件時，應根據模鍛特點和工藝要求，使零件結構符合下列原則，以便于模鍛生產，降低成本。（1） 必須具有合理的分模面（鍛件易取出，敷料少，鍛模易加工）；（2

38、）模鍛斜度、圓角；（3） 非加工面尺寸精度要符合模鍛生產工藝，加工面留余量；（4）鍛件形狀盡量簡單對稱，各截面差不可太大。（5）盡量避免深孔、多孔（簡化模具制造、提高壽命）；（6） 若形狀復雜，用鍛焊結構，減少敷料。 采用組合件，簡化鍛件結構四、胎模鍛 胎模鍛是在自由鍛設備上使用胎模生產模鍛件的工藝方法。胎模一般不固定在鍛錘上。 與自由鍛比較具有的特點：（1）操作簡便，生產率高，對工人技術要求不高。（2）鍛件形狀、尺寸精度高，敷料少、加工余量小。（3）內部組織致密，纖維組織分布更符合性能要求。 與模鍛比較具有的特點：（1）設備簡單。（2）工藝靈活，可以局部成形。（3）胎具簡單，制造容易。 按胎

39、模的結構特點分為： （1）扣模：用于非回轉體鍛件的成形或制坯 （2）筒模 ：圓筒形鍛模，主要用于齒輪、法蘭盤等回轉體和盤類鍛件 （3）合模：由上下模組成，主要用于生產形狀較復雜的非回轉體鍛件第三節第三節 板料沖壓板料沖壓 板料沖壓-利用沖模使板料產生變形或分離，從而獲得具有一定形狀和尺寸的鍛件的工藝方法。 加工范圍-冷態下8毫米； 熱態沖壓8-10毫米。 設備及模具-沖床、剪床 常見沖壓材料-低碳鋼、銅合金、鋁合金、鎂合金及塑性高的合金鋼。非金屬材料如橡膠、皮革、毛氈、硬紙板等一、板料沖壓的特點：（1）可以沖壓出形狀復雜的零件，廢料少；（2） 產品具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度；（3）能獲

40、得質量輕、材料消耗少、強度和剛度較高的零件；（4 ）操作簡單，便于自動化，生產率高。（5 ） 模具復雜，適于大批量生產。 二、板料沖壓的基本工序1、分離工序-使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序。落料、沖孔、切斷1）落料及沖孔：使坯料沿封閉輪廓分離的一種工序 落料：被分離的部分為工件，周邊為廢料 沖孔：被分離的部分為廢料，周邊是成品 （1）沖裁變形過程：a）彈性變形階段：沖頭接觸后，繼續向下運動，產生彈性壓縮、拉伸、彎曲等。b）塑性變形階段： s 產生塑變（冷態）加工硬化，b 微裂紋c）斷裂分離階段：沖頭繼續壓入，裂紋上、下擴展，重合。(2）凸凹模刃口尺寸的確定： 落料模： 凹模刃口尺寸 = 工件要求尺寸； 凸模刃口尺寸 = 凹模刃口尺寸 - 間隙值 沖孔模： 凸模刃口尺寸 = 工件要求尺寸； 凹模刃口尺寸 = 凸模刃口尺寸 + 間隙值2)切斷-用剪床或沖模將板料沿不封閉輪廓進行分離的工序。2、變形工序-使板料的一部分相對于另一部分產