04 第4章 自由锻主要工序分析.pptx

第1页：第四章自由锻主要工序分析

第四章自由锻主要工序分析

第2页：4.1 自由锻工艺过程特征

4.1 自由锻工艺过程特征

自由锻工艺过程特征和工序分类4.1.1自由锻工艺过程特征（1）工具简单，通用性强，灵活性大，适合单件和小批锻件的生产。

（2）工具与坯料部分接触，逐步变形，所需设备功率比模锻小，可锻造大型锻件。

（3）靠人工操作控制锻件的形状和尺寸，效率低、劳动强度大。

第3页：4.1.2 自由锻工序分类

4.1.2 自由锻工序分类

自由锻工序分类（1)基本工序：镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲﹑切割﹑错移﹑扭转、锻接等。

（2)辅助工序：钢锭倒棱、预压钳把、分段压痕等。

（3)修整工序：鼓形滚圆、端面平整、弯曲校正等。

第4页：自由锻工序

自由锻工序

自由锻工序1

原表为粘连文本，未还原真表格，建议人工核对后补充。

第5页：自由锻工序

自由锻工序

预压钳把钢锭倒棱分段压痕辅助工序表4—1自由锻工序2

原表为粘连文本，未还原真表格，建议人工核对后补充。

第6页：自由锻工序

自由锻工序

弯曲校正鼓形滚圆端面平整修整工序表4—1自由锻工序3

原表为粘连文本，未还原真表格，建议人工核对后补充。

第7页：4.2 镦粗

4.2 镦粗

镦粗定义

使坯料高度减小而横截面积增大的锻造工序。用途:1.将高径（宽）比大的坯料锻成高径（宽）比小的饼块件；2.锻造空心锻件在冲孔前使坯料横截面增大和平整；3.锻造轴杆锻件可以提高后续拔长工序的锻造比；4.提高锻件的力学性能等。

第8页：4.2.1 平砧镦粗

4.2.1 平砧镦粗

平砧镦粗主要方法

平砧镦粗、垫环镦粗和局部镦粗。

第9页：平砧镦粗变形分布与应力状态分析

平砧镦粗变形分布与应力状态分析

1.平砧镦粗变形分析IIIIIIIIIIII图4.2平砧镦粗变形分布与应力状态分析

第10页：平砧镦粗变形分布与应力状态分析

平砧镦粗变形分布与应力状态分析

• 区域Ⅰ：难变形区；区域Ⅱ：大变形区；区域Ⅲ：小变形区，变形程度介于区域Ⅰ与区域Ⅱ之间。
• 变形结果：变形不均匀，易出现缺陷。根据镦粗后网格的变形程度分为三个变形区:

第11页：镦粗坯料容易出现的缺陷

镦粗坯料容易出现的缺陷

2.镦粗坯料容易出现的缺陷：(１)坯料侧面出现鼓形，可能引起表面纵裂；(２)坯料上下两端出现粗大的铸造组织；

(３)坯料内部变形不均匀，晶粒大小不均匀，锻件性能也不均匀；(４)高径比较大的坯料，易产生纵向弯曲,变形失稳。

第12页：铆镦与端面碾压

铆镦与端面碾压

3.为减少缺陷采取的措施１.预热模具，使用润滑剂：如玻璃粉、石墨粉等；

２.凹形毛坯镦粗；

图4.5铆镦与端面碾压

第13页：软金属垫镦粗

软金属垫镦粗

３.软金属垫镦粗；

图4.6软金属垫镦粗

第14页：叠料镦粗

叠料镦粗

4.铆镦、叠镦、套环内镦粗；

5.反复镦粗、拔长；

图4.7叠料镦粗

第15页：叠料镦粗

叠料镦粗

6.限制坯料的高径比ⅠⅡⅢⅣⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅣH0/D0=2.5HO/D0=1.45H0/D0=1～0.67H0/D0=0.22图4.3不同髙径比坯料镦粗的变形情况

第16页：4.2.2 垫环镦粗

4.2.2 垫环镦粗

垫环镦粗

单个垫环镦粗、两个垫环镦粗。单垫环镦粗双垫环镦粗

第17页：•垫环镦粗的关键

•垫环镦粗的关键

垫环镦粗的关键

能否锻出所要求的凸肩高度。

第18页：•垫环镦粗的关键

•垫环镦粗的关键

• 坯料高度与直径之比（H0/D0）、环孔与坯料直径之比(d/D0)、变形程度（εH）、环孔斜度（α）及摩擦条件等。
• 分流面的位置与下列因素有关：α图4.9单垫环镦粗

第19页：4.2.3 局部镦粗

4.2.3 局部镦粗

• 局部镦粗:
• 作用：锻造凸肩直径和高度较大的饼块锻件，或端部带有较大法兰的轴杆锻件。
• 特点：与平砧镦粗相似，但受“刚端”的影响。

第20页：4.2.3 局部镦粗

4.2.3 局部镦粗

局部镦粗

第21页：4.3 拔长

4.3 拔长

拔长定义

使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序。用途:成形轴杆类锻件；改善锻件内部质量。

第22页：4.3 拔长

4.3 拔长

1.变形程度表示：以坯料拔长前后截面积之比——锻造比KL表示，KL=A0∕A２.变形参数：设拔长前变形区的长、宽、高分别为l0、b0、h0，拔长后变形区的长、宽、高分别为l、b、h，送进量l0，相对送进量l0/h0，压下量Δh＝h0－h，展宽量Δb＝b－b0,拔长量Δl＝l－l0。

4.3.1矩形截面坯料和圆形截面坯料的拔长

第23页：4.3 拔长（续）

4.3 拔长（续）

影响拔长效率的因素1.送进量l：通常取l=（0.4～0.8）b；2.压下量Δh：Δh大，效率高，在材料塑性允许的前提下，尽量提高。

拔长变形实质：一系列镦粗工序的叠加组合。3．拔长工序分析图4.11矩形截面拔长

第24页：4.3 拔长（续）

4.3 拔长（续）

4.影响拔长质量因素

1)送进量：相对送进量l0/h0＝0.5～0.8较为合适，绝对送进量常取l＝(0.4～0.8)B；2)压下量：Δh大，强化心部变形，有利锻合内部缺陷。如坯料的塑性允许，尽量采取大压下量拔长。

第25页：拔长送进量对变形

拔长送进量对变形

拔长送进量对变形和应力分布的影响

第26页：拔长砧子形状及其对变形区分布的影响

拔长砧子形状及其对变形区分布的影响

3)砧子形状

图4.13拔长砧子形状及其对变形区分布的影响a)上下V形砧b)上平下V砧c)上下平砧

第27页：平砧拔长圆形截面坯料时的变形区

平砧拔长圆形截面坯料时的变形区

平砧拔长圆形截面坯料时的变形区和横向应力的分布图4.15平砧拔长圆形截面坯料时截面变化过程

第28页：4)拔长操作

4)拔长操作

4)拔长操作

4.16拔长操作方法

第29页：4.3.2 空心件拔长

4.3.2 空心件拔长

空心件拔长

减小空心坯料外径而增加长度的锻造工序，用以锻造各种长筒锻件。

第30页：心轴拔长1坯料2锻件

心轴拔长1坯料2锻件

心轴拔长1坯料2锻件3心轴4砧子

第31页：4.4.1 冲孔

4.4.1 冲孔

• 冲孔：采用冲子将坯料冲出透孔或盲孔的锻造工序。
• 冲孔方法：1.实心冲子冲孔；图4.19实心冲子冲孔1毛坯2冲垫3冲子4心料4.4自由锻其他主要工序

第32页：4.4.1 冲孔

4.4.1 冲孔

• 当D0/d≤2～3时：拉缩严重，外径明显增大；当D0/d＝3～5时：几乎无拉缩，外径有所增大；当D0/d＞5时：多余金属挤向端面形成凸台。
• 冲孔坯料的形状与坯料直径D0与孔径d之比有关:

第33页：空心冲子冲孔1坯料2冲垫3冲子4心料

空心冲子冲孔1坯料2冲垫3冲子4心料

2.空心冲子冲孔图4.20空心冲子冲孔1坯料2冲垫3冲子4心料

第34页：在垫环上的冲孔1冲子2坯料3垫环4心料

在垫环上的冲孔1冲子2坯料3垫环4心料

3.在垫环上冲孔图4.21在垫环上的冲孔1冲子2坯料3垫环4心料

第35页：4.4.2 扩孔

4.4.2 扩孔

扩孔

减小空心坯料壁厚而增加其内外径的锻造工序，用以锻造各种圆环锻件。1.冲子扩孔图4.22冲子扩孔

第36页：心轴扩孔

心轴扩孔

2.心轴扩孔

相当于使坯料沿圆周方向拔长。图4.23心轴扩孔(马架扩孔）

第37页：4.4.3 弯曲

4.4.3 弯曲

弯曲

将坯料弯成所规定外形的锻造工序，用以锻造各种弯曲类锻件。图4.24弯曲时坯料的形状变化

第38页：4.4.4 错移

4.4.4 错移

错移

将坯料的一部分相对另一部分相互平行错移的锻造工序。用以锻造曲轴类锻件，错移前坯料需要压肩。图4.25错移a)在一个平面内的错移b)在两个平面内的错移