锻造工艺学(完整版)课件.ppt

锻锻 造造 工工 艺艺 学学材料科学与工程学院Seite 2 第一章第一章 绪绪 论论Seite 3 塑性成型生产过程简述Seite 4 什么是锻造？什么是锻造？——金属塑性加工方法之一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，因此锻造也祢为热锻常锻造是在热态下进行，因此锻造也祢为热锻 Seite 5 锻造是一种通过模具和工具利用压力使工件成型的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，可以追溯到公元前追溯到公元前4000年年——甚至甚至8000年锻造生产广泛应用于机械、冶金、造船、航空、航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。

天、兵器以及其它许多工业部门Seite 6 航空航天航空航天Seite 7 武器装备武器装备Seite 8 交通运输交通运输中国动车组列车中国动车组列车Seite 9 全全 铝铝 汽汽 车车Seite 10 　　　　               齿轮　　　　齿轮　　　　                        　　曲轴　　曲轴　　　　           　　　　                             连杆连杆Seite 11 1．．任任务务：：解解决决锻锻件件的的成成形形及及其其内内部部组组织织性性能能的的控制，以获得所需形状、尺寸和质量的锻件控制，以获得所需形状、尺寸和质量的锻件2．．目目的的：：锻锻造造的的根根本本目目的的是是利利用用外外加加载载荷荷（（冲冲击击载载荷荷或或静静载载荷荷））通通过过锻锻压压设设备备或或模模具具使使金金属属毛毛坯坯产产生生塑塑性性变变形形，，从从而而获获得得所所需需形形状状和和尺尺寸寸的的锻锻件件，，同同时时使使锻锻件件机机械械性性能能和和内内部部组组织织符符合合一一定定的的技术的要求技术的要求Seite 12 实质实质：锻造工艺的实质是如何利：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状和性能而成为合格锻件的加工过程。

过程Seite 13 一、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用一、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用（一）锻造生产的优点和缺点（一）锻造生产的优点和缺点   1．优点：．优点：优质、高产、低消耗、灵活优质、高产、低消耗、灵活     1) 优质优质  指可以改善金属组织性能指可以改善金属组织性能    金属零件的传统生产过程是：金属零件的传统生产过程是：                  冶炼冶炼─制坯制坯─切削加工切削加工─热处理热处理    制坯有三条途径：铸造毛坯、轧制型材、锻造毛坯制坯有三条途径：铸造毛坯、轧制型材、锻造毛坯铸造毛坯铸造毛坯的组织性能差，只适用于性能要求低的零、部件的组织性能差，只适用于性能要求低的零、部件Seite 14 锻造：锻造：        纤纤维维组组织织－－－－变变形形后后的的杂杂质质仍仍具具有有方方向向性性，，呈呈现现纤纤维维状状条纹条纹        锻锻造造流流线线－－－－变变形形后后杂杂质质的的纤纤维维分分布布，，使使组组织织、、 性性能能呈呈方向性方向性Seite 15 钢锭锻造过程中纤维组织形成的示意钢锭锻造过程中纤维组织形成的示意Seite 16 2) 高产高产      指机械化生产，生产率高指机械化生产，生产率高         二、三百件二、三百件/小时，现在更高了，一百多件小时，现在更高了，一百多件/分，分，1.2万件万件/小时。

据统计，每模锻小时据统计，每模锻100万吨钢，由于提高万吨钢，由于提高了生产率，可比切削加工减少了生产率，可比切削加工减少2~3万工人，少用万工人，少用15000台机床在现今技术水平条件下，几乎任何一种金属材台机床在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Seite 17 今天，锻造生产率提高，其锻件精度也愈来愈高，可以达到今天，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、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西航建成国内最大航空发动机叶片精锻生产线Seite 18 3) 低消耗低消耗      指少、无切削，省工省料指少、无切削，省工省料 4) 灵活灵活      指锻造可以锻制形状简单的锻件（如模块、齿轮坯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（如曲轴、精锻齿轮等）锻件的重量小的不到锻件的重量小的不到1公斤公斤           大的可达几百吨大的可达几百吨单件小批量生产单件小批量生产              大批量生产。

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Seite 19 2．缺点：．缺点：1)模具成本高，加工周期长模具成本高，加工周期长                  2)受锻造设备吨位的限制受锻造设备吨位的限制Seite 20 （二）锻造业的地位（二）锻造业的地位锻造在工业生产中占有锻造在工业生产中占有举足轻重举足轻重的地位 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锻造生产的能力在一定程度上标志标志着一个国着一个国家的家的工业水平工业水平Seite 21 二、锻件生产的分类及其工艺流程二、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．．自自由由锻锻造造   把把加加热热好好的的坯坯料料放放在在自自由由锻锻造造设设备备的的平平砧砧之之间间或简单的工具中进行锻造的方法称为自由锻。

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一般由锻工控制金属的变形方向和形状尺寸               手工锻造手工锻造自由锻自由锻   机械（锤上自由锻和水压机上自由锻）机械（锤上自由锻和水压机上自由锻）Seite 22 Seite 23 u自由锻造主要用于锻制钢锭和形状简单、粗糙度自由锻造主要用于锻制钢锭和形状简单、粗糙度要求较低、加工余量较大的锻件生产要求较低、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，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，生产效率低不易保证，生产效率低Seite 24         自由锻还可以借助简单的模具进行锻造，称自由锻还可以借助简单的模具进行锻造，称胎模锻胎模锻        胎模锻造是把加热好的坯料用自由锻方法预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。

胎模内成形），这种锻造方法称为胎模锻造 Seite 25 2．模锻．模锻    把加热好的坯料放在固定于模锻设备上的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一致的锻件根据根据变形特点变形特点，分为开式模锻和闭式模锻分为开式模锻和闭式模锻Seite 26 根根据据设设备备结结构构特特性性和和工工艺艺特特性性的的不不同同，，分分为为锤锤上上模模锻锻（（自自由由锻锻锤锤上上模模锻锻、、高高速速锤锤上上模模锻锻））、、摩摩擦擦压压力力机机上上模模锻锻、、热热模模锻锻压压力力机机上上模模锻锻、、液液压压机机上上模模锻锻、、平平锻锻机机上模锻、专用锻压机上模锻等上模锻、专用锻压机上模锻等模模锻锻适适用用于于形形状状复复杂杂，，尺尺寸寸精精度度较较高高，，加加工工余余量量小小，，批量生产的中、小型锻件批量生产的中、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精密锻件的成形也要通过模锻来实现。

Seite 27 3．．特特种种锻锻造造 即即在在专专用用锻锻压压设设备备上上或或在在特特殊殊模模具具型槽内使坯料成形的一种特殊锻造工艺型槽内使坯料成形的一种特殊锻造工艺一一般般锻锻造造方方法法很很难难达达到到要要求求时时，，可可用用特特种种锻锻造造工艺如如精精密密模模锻锻，，温温热热挤挤压压，，辊辊锻锻，，电电镦镦，，摆摆动动辗辗压压，，粉粉末末锻锻造造，，液液态态模模锻锻，，等等温温模模锻锻和和超超塑塑性性模锻等Seite 28 锻造工艺流程锻造工艺流程是指生产一个锻件所经过的是指生产一个锻件所经过的锻造生产过程锻造生产过程以模锻为例，其锻造工艺流程是：以模锻为例，其锻造工艺流程是：备料－－加热－－模锻－－切边、冲孔－备料－－加热－－模锻－－切边、冲孔－－热处理－－酸洗、清理－－校正－热处理－－酸洗、清理－－校正Seite 29 一一般般来来说说，，一一种种锻锻件件选选用用哪哪一一种种锻锻造造方方法法生生产产，，与与形形状状、、尺尺寸、技术要求和生产批量大小等很多因素有关寸、技术要求和生产批量大小等很多因素有关通常，单件、小批量生产通常，单件、小批量生产        自由锻方法自由锻方法            大批量大批量        模锻方法模锻方法    生产生产     但但有有些些航航空空重重要要产产品品上上的的锻锻件件，，虽虽然然批批量量不不大大，，但但由由于于流流线线和和性性能能等等方方面面的的要要求求，，要要求求工工艺艺的的一一致致性性等等，，通通常常也也采采用用模锻方法生产。

模锻方法生产Seite 30 三、锻造工艺的发展简史及其发展趋势三、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（一）锻造技术的发展简史      人人类类在在新新石石器器时时代代末末期期，，已已开开始始以以锤锤击击天天然然红红铜铜来来制制造造装装饰饰品品和和小小用用品品中中国国约约在在公公元元前前2000多多年年已已应应用用冷冷锻锻工工艺艺制制造造工工具具，，如如甘甘肃肃武武威威皇皇娘娘娘娘台台齐齐家家文文化化遗遗址址出出土土的的红红铜器物，就有明显的锤击痕迹铜器物，就有明显的锤击痕迹最最初初，，人人们们靠靠抡抡锤锤进进行行锻锻造造，，后后来来出出现现通通过过人人拉拉绳绳索索和和滑滑车车来来提提起起重重锤锤再再自自由由落落下下的的方方法法锻锻打打坯坯料料14世世纪纪以以后后出出现了畜力和水力落锤锻现了畜力和水力落锤锻  Seite 31 Seite 32 为锻铜为锻铜浮雕是手浮雕是手工工锻锻造作品手工造作品手工锻锻造是一种古老的造是一种古老的金属加工工金属加工工艺艺，是，是以手工以手工锻锻打的方式打的方式，在金属板上，在金属板上锻锤锻锤出各种高低凹凸不出各种高低凹凸不平的浮雕效果。

平的浮雕效果Seite 33 18421842年年，，英英国国的的内内史史密密斯斯制制成成第第一一台台蒸蒸汽汽锤锤，，使使锻锻造造进进入入应应用用动动力力的的时时代代以以后后陆陆续续出出现现锻锻造造水水压压机机、、电电机机驱驱动动的的夹夹板板锤锤、、空空气气锻锻锤锤和和机机械械压压力力机机夹夹板板锤锤最最早早应应用用于于美美国国内内战战(1861(1861～～1865)1865)期期间间，，用用以以模模锻锻武武器器的的零零件件，，随随后后在在欧欧洲洲出出现现了了蒸蒸汽汽模模锻锻锤锤，，模模锻锻工工艺艺逐逐渐渐推推广广到到1919世世纪纪末末已已形形成成近近代代锻锻压压机机械械的的基基本本门门类   20世世纪纪初初期期，，随随着着汽汽车车开开始始大大量量生生产产，，热热模模锻锻迅迅速发展，成为锻造的主要工艺速发展，成为锻造的主要工艺Seite 34 Ø锻压经过锻压经过100多年的发展，今天已成为一多年的发展，今天已成为一门综合性学科门综合性学科Ø它以塑性成形原理、金属学、摩擦学为它以塑性成形原理、金属学、摩擦学为理论基础，同时涉及传热学、物理化学、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技术，与其它学科一起支撑机器制造业机器制造业。

Seite 35 我国的锻造生产与世界先进国家的水平相比我国的锻造生产与世界先进国家的水平相比还有一定还有一定差距差距表现在：表现在：1) 工业发达国家的模锻件已占全部锻件的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％以上，而我国尚不足30％          2) 国国外外有有成成千千条条锻锻造造自自动动生生产产线线，，大大型型自自由由锻锻造造水水压压机机普普遍遍配配备备了了锻锻造造操操作作机机等等而而我我国国在在这这些些方法还很薄弱方法还很薄弱    Seite 36 3) 精锻技术和大型锻件的生产水平与一些工业发精锻技术和大型锻件的生产水平与一些工业发展国家相比较低，一些航空产品上的精锻件和重展国家相比较低，一些航空产品上的精锻件和重要的大型自由锻件还常常需从国外进口要的大型自由锻件还常常需从国外进口4) 在在CAD/CAM方面，一些发达国家已进入实用方面，一些发达国家已进入实用阶段，在这些方面，我国还刚刚起步阶段，在这些方面，我国还刚刚起步 Seite 37 （二）锻造生产的发展趋势（二）锻造生产的发展趋势1) 总总趋趋势势是是使使锻锻件件形形状状、、尺尺寸寸和和表表面面质质量量最最大大限限度度地地与与产产品品零零件件相相接接近近，，以以达达到到少少、、无无切切削削加加工工的的目目的的，，为为此此应应逐逐步步发发展展和和完完善善精精密密成成形形新新技技术术，，发发展展高高效效精精密密的的锻锻压压设备。

设备2) 为为适适应应大大批批量量生生产产的的需需要要，，应应发发展展专专业业化化的的连连续续生生产产线线，，建建立立地地区区性性的的专专门门化化锻锻造造中中心心，，如如齿齿轮轮精精锻锻中中心心、、连连杆杆锻锻造造中中心心、、标标准准件件锻锻造造中中心心等等，，以以利利于于进进行行技技术术改改造造及采用最新设备和先进工艺及采用最新设备和先进工艺   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Seite 38       3) 为为适适应应新新产产品品开开发发，，缩缩短短研研制制周周期期，，应应发发展展柔柔性性加加工技术和工技术和CAD/CAM 技术技术     锻模的锻模的CAD/CAM的主要优点有：的主要优点有：        ①①设设计计的的速速度度快快、、准准确确性性高高，，且且可可将将设设计计人人员员从从繁繁重重的的重重复复性性劳动中解脱出来劳动中解脱出来        ②②可可以以把把多多方方面面的的经经验验和和研研究究成成果果集集中中起起来来，，方方便便地地应应用用于于设设计加工，提高设计质量计加工，提高设计质量。

        ③③可以实现多方案比较设计，达到优化的目的可以实现多方案比较设计，达到优化的目的    Seite 39     4) 提高锻件的内在提高锻件的内在质量质量    5) 提高机械化、提高机械化、自动化自动化水平    6) 发发展展以以煤煤气气、、油油、、电电等等为为热热源源的的先先进进加加热热技技术，改善劳动条件术，改善劳动条件Seite 40 （（三三））目目前前，，我我国国锻锻造造业业面面临临的的问问题题可可以以归归纳纳为如下为如下l       装备水平低，其主要表现是设备老化、精确度低装备水平低，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       厂家封闭式经营厂家封闭式经营l       研究和生产不平衡研究和生产不平衡Seite 41 四、本课程的性质和任务四、本课程的性质和任务《《锻锻造造工工艺艺学学》》是是研研究究如如何何利利用用各各种种锻锻造造方方法法有有效效地地控控制制锻锻件件的的成成型型和和内内部部组组织织性性能能生生产产出出高高质质量量锻锻件件的的一一门门技技术术学科。

学科《锻造工艺学》任务是通过本课程的教学，达到如下《锻造工艺学》任务是通过本课程的教学，达到如下要求要求：：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具有初步分析和解决锻件质量问题的能力Seite 42 五、主要参考书简介五、主要参考书简介⒈⒈姚泽坤主编，锻造工艺学，西北工业大学出版社，姚泽坤主编，锻造工艺学，西北工业大学出版社，1998⒉⒉张志文主编：锻造工艺学，机械工业出版社，张志文主编：锻造工艺学，机械工业出版社，1983⒊⒊杨振恒、陈镜清等编：锻造工艺学，西北工业大学出版社，杨振恒、陈镜清等编：锻造工艺学，西北工业大学出版社，1986⒋⒋锻件质量分析编写组编：锻件质量分析，机械工业出版社，锻件质量分析编写组编：锻件质量分析，机械工业出版社，1983⒌⒌锻工手册编写组编：锻工手册，机械工业出版社，锻工手册编写组编：锻工手册，机械工业出版社，1978⒍⒍李尚健主编，锻造工艺及模具设计资料，机械工业出版社，李尚健主编，锻造工艺及模具设计资料，机械工业出版社，1991⒎⒎张振纯编：锻模图册，机构工业出版社，张振纯编：锻模图册，机构工业出版社，1980材料科学与工程学院第二章 锻造用原材料及下料方法 Seite 44 一、分类一、分类锻造用原材料的分类：钢锭和型材锻造用原材料的分类：钢锭和型材C％低于％低于0.25%——低碳钢低碳钢C％在％在0.25%～～0.6%——中碳钢中碳钢C％大于％大于0.6%——高碳钢高碳钢§2-1  锻造用原材料锻造用原材料Seite 45 二、冶炼二、冶炼1、、冶冶炼炼的的任任务务：：化化学学成成分分，，金金属属液液体体的的纯净度，减少夹杂和气体的含量。

纯净度，减少夹杂和气体的含量2、、主主要要方方法法：：碱碱性性平平炉炉、、酸酸性性平平炉炉、、碱碱性性电电炉炉、、双双联联法法、、真真空空冶冶炼炼法法、、电电渣渣重重熔法等Seite 46 三、钢锭的内部结构三、钢锭的内部结构钢钢锭锭是是由由冒冒口口、、锭锭身身和和底底部部组组成成钢钢锭锭表表层层为为细细小小等等轴轴结结晶晶区区，，向向里里为为柱柱状状结结晶晶区区，，枝枝状状结结晶晶区区，，心心部部为为粗大等轴结晶区粗大等轴结晶区Seite 47 由金属学所学内容知，钢锭的内部缺陷主要集中在由金属学所学内容知，钢锭的内部缺陷主要集中在冒口、底部和中心部分其中冒口和底部作为废料冒口、底部和中心部分其中冒口和底部作为废料应予切除但冒口有补缩和容纳夹杂物、气体以纯应予切除但冒口有补缩和容纳夹杂物、气体以纯净锭身的作用，因此应占钢锭的一定比例冒口切净锭身的作用，因此应占钢锭的一定比例冒口切除除15％～％～20％Seite 48 四、大型钢锭的主要缺陷四、大型钢锭的主要缺陷    钢钢锭锭的的常常见见缺缺陷陷有有：：偏偏析析、、夹夹杂杂、、气气体、气泡、缩孔、疏松、裂纹和溅疤体、气泡、缩孔、疏松、裂纹和溅疤。

这这些些缺缺陷陷的的形形成成与与冶冶炼炼、、浇浇注注和和结结晶晶过过程紧密相关，并且不可避免程紧密相关，并且不可避免Seite 49 ⑴⑴偏偏析析  包包括括枝枝晶晶偏偏析析（（指指钢钢锭锭在在晶晶体体范范围围内内化化学学成成分分的的不不均均匀匀性性））和和区区域域偏偏析析（（钢钢锭锭在在宏宏观观范范围围内内的不均匀性）的不均匀性）        造造成成力力学学性性能能不不均均匀匀和和裂裂纹纹缺缺陷陷枝枝晶晶偏偏析析现现象象可可以以通通过过锻锻造造、、再再结结晶晶、、高高温温扩扩散散和和锻锻后后热热处处理理得得到到消消除除区区域域偏偏析析只只有有通通过过反反复复镦镦—拔拔变变形形工工艺艺才能使其化学成分趋于均匀化才能使其化学成分趋于均匀化Seite 50 ⑵⑵夹杂夹杂  分为分为内在夹杂和外来夹杂内在夹杂和外来夹杂        内内在在夹夹杂杂指指冶冶炼炼时时产产生生的的氧氧化化物物、、硫硫化化物物、、硅硅酸酸盐盐等等非非金金属属夹夹杂杂，，外外来来夹夹杂杂是是耐耐火火材材质质、、炉炉渣渣碎碎粒粒等等它它破破坏坏金金属属的的连连续续性性，，夹夹杂杂处处产产生生应应力力集集中中，，引引发发显显微微裂裂纹纹，，成成为为疲疲劳劳源源，，低低熔熔点点夹夹杂杂在在晶晶界界上上分分布布易易引引起起热热脆脆现现象象。

可可见见夹夹杂杂降降低低铸铸锭锭的的锻锻造造性性能和锻后的力学性能能和锻后的力学性能Seite 51 ⑶⑶气气体体  常常见见的的残残存存气气体体是是氧氧、、氮氮、、氢氢等等氢氢是是钢钢中中危危害害最大的气体最大的气体对对于于白白点点敏敏感感钢钢，，当当氢氢含含量量达达到到一一定定数数值值后后，，冷冷却却时时易易产产生生白白点点缺缺陷陷氢氢含含量量高高还还会会引引起起氢氢脆脆现现象象，，钢钢的的塑塑性性显显著著下下降降只只要要气气泡泡不不是是敞敞开开的的或或气气泡泡内内壁壁没没有有被被氧氧化化，，通通过过锻造可以焊合，但皮下气泡常常容易引起裂纹锻造可以焊合，但皮下气泡常常容易引起裂纹    Seite 52 ⑷⑷缩孔和疏松缩孔和疏松          缩缩孔孔在在冒冒口口区区，，由由于于冷冷却却时时钢钢液液补补充充不不足足而而形形成成，，含有大量杂质，必须将缩孔与冒口一起切除含有大量杂质，必须将缩孔与冒口一起切除        疏疏松松集集中中在在中中心心部部位位，，降降低低组组织织的的致致密密度度，，破破坏坏了金属的连续性，锻造时用大变形才能消除了金属的连续性，锻造时用大变形才能消除。

    Seite 53 ⑸⑸溅溅疤疤  当当采采用用上上注注法法浇浇注注时时，，钢钢液液将将冲冲击击钢钢锭锭模模底底而而飞飞溅溅至至模模壁壁上上，，溅溅珠珠和和钢钢锭锭不不能能凝凝为为一一体体，，在在钢钢锭锭表表面面形形成成溅溅疤疤锻锻前前应应铲铲除除，，否否则则会会在在锻锻件件上上形成夹层形成夹层          一一般般来来说说，，钢钢锭锭越越大大，，产产生生上上述述缺缺陷陷的的可能性就越大，缺陷性质就越严重可能性就越大，缺陷性质就越严重Seite 54 五、型材的常见缺陷五、型材的常见缺陷1、表面缺陷：、表面缺陷： ⑴⑴划痕划痕 轧制中的意外原因在其表面划出伤痕，深度达轧制中的意外原因在其表面划出伤痕，深度达0.2~0.5mm，会影响锻件的质量，会影响锻件的质量 ⑵⑵折迭折迭 已氧化的表层金属被压入金属内部而形成折迭，折已氧化的表层金属被压入金属内部而形成折迭，折缝内有氧化物而不能锻合在折迭处易产生应力集中，影响缝内有氧化物而不能锻合在折迭处易产生应力集中，影响锻件质量锻件质量 ⑶⑶发裂发裂 钢锭皮下气泡被轧扁、拉长、破裂形成发状裂纹，钢锭皮下气泡被轧扁、拉长、破裂形成发状裂纹，深度约为深度约为0.5~1.5mm。

在高碳钢和合金钢中易产生此缺陷在高碳钢和合金钢中易产生此缺陷Seite 55 ⑷⑷结疤结疤 浇注时，钢液飞溅而凝固在钢锭表面，轧制过程中浇注时，钢液飞溅而凝固在钢锭表面，轧制过程中被轧成薄膜而附于轧材表面，其深度约为被轧成薄膜而附于轧材表面，其深度约为1.5mm ⑸⑸粗晶环粗晶环 铝合金、镁合金挤压棒材，在其圆断面的外层区铝合金、镁合金挤压棒材，在其圆断面的外层区域，常出现粗大晶粒，称为粗晶环主要原因为挤压时金属域，常出现粗大晶粒，称为粗晶环主要原因为挤压时金属与挤压筒间摩擦太大而形成的死区锻造时易开裂，或留在与挤压筒间摩擦太大而形成的死区锻造时易开裂，或留在锻件表层降低锻件性能因此，锻前应将粗晶环切除锻件表层降低锻件性能因此，锻前应将粗晶环切除Seite 56 2、材料内部缺陷：、材料内部缺陷：     ⑹⑹碳碳化化物物偏偏析析  在在高高碳碳合合金金钢钢中中易易产产生生原原因因是是碳碳化化物物在在开开坯坯和和轧轧制制时时未未被被打打碎碎和和不不均均匀匀分分布布造造成成的的碳碳化化物物偏偏析析容容易易引引起起锻锻件件开开裂裂等等消消除除碳碳化化物物偏偏析析，，其其最最有有效效的的办办法法是是采采用用反反复复镦镦—拔拔工工艺艺，，彻彻底底打打碎碎碳碳化化物物并并均均匀分布。

匀分布⑺⑺非非金金属属夹夹杂杂 夹夹杂杂物物被被轧轧成成带带状状，，破破坏坏金金属属的的连连续续性性，，严重时，会引起锻件开裂严重时，会引起锻件开裂Seite 57  ⑻⑻白白点点  隐隐藏藏在在锻锻坯坯内内部部，，在在纵纵向向断断口口上上呈呈圆圆形形或或椭椭圆圆形形的的银银白白色色斑斑点点，，在在横横向向断断口口上上呈呈细细小小裂裂纹纹，，显显著著降降低低钢钢的的韧韧性性白白点点的的大大小小不不一一，，长长度度为为1~20mm不不等等或或更更长长其其原原因因是是钢钢中中氢氢含含量量太太高高和和各各种种内内应应力力共共同同作作用用下下产产生生的的当钢中氢含量较多和热加工后冷却太快时容易产生白点当钢中氢含量较多和热加工后冷却太快时容易产生白点存在白点的金属存在白点的金属必须切除必须切除，不能再使用不能再使用Seite 58 总之总之 表面缺陷，锻前应去除，以免影响锻件质量表面缺陷，锻前应去除，以免影响锻件质量 内部缺陷，严重时不应投入生产内部缺陷，严重时不应投入生产 Seite 59 §2-2  下料方法下料方法        在在加加热热和和锻锻造造之之前前，，将将原原材材料料切切成成所所需需长度或所需几何尺寸的工序，称为下料。

长度或所需几何尺寸的工序，称为下料             大大铸铸锭锭下下料料属属于于自自由由锻锻的的任任务务，，通通常常用用自自由由锻锻方方法法进进行行开开坯坯，，然然后后将将锭锭料料两两端端切切除除，，并并按按一一定定尺尺寸将坯料分割开来寸将坯料分割开来Seite 60 其它材料的下料工作，一般都在其它材料的下料工作，一般都在锻造车间的下料工段锻造车间的下料工段进行常用的下料方法有：剪切、冷折、锯切、车削、砂轮常用的下料方法有：剪切、冷折、锯切、车削、砂轮切割、剁断及特殊精密下料等切割、剁断及特殊精密下料等Ø各种下料方法都有其特点，它们的毛坯质量、材料各种下料方法都有其特点，它们的毛坯质量、材料利用率、加工效率等往往有很大不同选用何种方法，利用率、加工效率等往往有很大不同选用何种方法，应视材料性质、尺寸大小、批量和对下料质量的要求应视材料性质、尺寸大小、批量和对下料质量的要求而定Seite 61 一、剪切法一、剪切法    1. 剪剪切切下下料料的的特特点点：：生生产产率率高高、、操操作作简简单单，，断断口口无无金金属属损损耗耗、、工工具具简简单单，，模模具具费费用用低低等等；；但但端端面面质质量量较较冲冲床床下下料料和和切切削削加加工工方方法法下下料料差差。

适适用用于于成成批批大量生产，被普遍采用大量生产，被普遍采用Seite 62     2. 剪剪切切过过程程  是是通通过过上上下下两两刀刀片片作作用用给给坯坯料料以以一一定定压压力力F，，在在坯坯料料内内产产生生弯弯曲曲和和拉拉伸伸变变形形，，当当应应力力超超过过材材料料的剪切强度时发生断裂的剪切强度时发生断裂    剪剪切切三三阶阶段段：：一一、、刀刀刃刃压压进进棒棒料料，，塑塑性性变变形形区区不不大大，， 由由于于加加工工硬硬化化的的作作用用，，刃刃口口端端处处首首先先出出现现裂裂纹纹；；二二、、裂裂纹纹随随刀刀刃刃的的深深入入而而继继续续扩扩展展；；三三、、在在刀刀刃刃的的压压力力作作用用下下，，上下两裂纹间的金属被拉断，造成上下两裂纹间的金属被拉断，造成S形断面Seite 63 3. 剪切下料可分为两种：剪切下料可分为两种：     ①①专用剪床下料，即在专用剪床上进行；专用剪床下料，即在专用剪床上进行；     ②②其其它它设设备备上上剪剪切切下下料料，，即即在在压压力力机机、、 液液压压机或锻锤上用剪切模具进行下料机或锻锤上用剪切模具进行下料Seite 64 4. 质质量量问问题题：：坯坯料料局局部部被被压压扁扁、、端端面面不不平平整整、、剪剪断断面常有毛刺和裂缝。

面常有毛刺和裂缝5. 剪剪床床上上的的剪剪切切装装置置   棒棒料料2送送进进剪剪床床后后，，用用压压板板3固固紧紧，，下下料料长长度度L0由由可可调调螺螺杆杆5定定位位，，在在上上刀刀片片4和和下刀片下刀片1的作用下将毛坯的作用下将毛坯6剪断    Seite 65 6. 冷冷剪剪切切和和热热剪剪切切：：按按剪剪切切时时坯坯料料温温度度不不同同分分为为冷冷切切和和热切冷冷剪剪切切的的生生产产率率高高，，但但所所需需剪剪切切力力较较大大钢钢中中碳碳含含量量或或合合金金含含量量较较多多时时，，强强度度高高且且塑塑性性差差，，冷冷剪剪切切时时钢钢中中产产生生很很大大的的应应力力而而在在切切口口出出现现裂裂纹纹或或崩崩碎碎，，这这时时，，应应采采用用热热剪剪切切法法下下料料采采用用冷冷剪剪切切或或热热剪剪切切下下料料应应根根据据坯坯料料横横断断面尺寸大小和化学成分而定面尺寸大小和化学成分而定Seite 66 例例：：截截面面大大或或者者直直径径大大于于120mm 的的中中碳碳钢钢，，应应进进行行预预热热剪剪切切；；高高碳碳钢钢和和合合金金钢钢应应按按化化学学成成分分和和尺尺寸寸大大小小确确定定预预热热温温度度，，在在400~700℃范范围围内内选选定定。

 但但剪剪切切较较软软材材料料时时预预热热温温度度不不宜宜过过高高，，利利用用蓝蓝脆脆现现象象（（钢钢材材为为250~350℃）），，可可提提高高剪剪切切质质量量，，获获得光滑的断面得光滑的断面Seite 67 7. 剪切力按下式计算：剪切力按下式计算：                                    F=KτA式中式中  F—计算的剪切力；计算的剪切力；    A—剪切断面积剪切断面积(mm2)；；        τ—材材料料剪剪切切抗抗力力(MPa)，，剪剪切切强强度度比比同同温温度度下下的的强强度度极极限小一些，限小一些，一般为：一般为：τ剪剪=(0.7~0.8)σb     K—考考虑虑到到刃刃口口磨磨钝钝和和间间隙隙Δ变变化化的的系系数数，，一一般般为为K=1.0~1.2Seite 68 二、锯切法二、锯切法        锯锯切切能能切切断断横横断断面面较较大大的的坯坯料料，，虽虽然然生生产产率率较较低低，，锯锯口口损损耗耗大大，，但但因因为为下下料料精精确确，，切切口口平平整整，，特特别别用用在在精精锻锻工工艺艺上上，，仍仍不不失失为为一一种种主主要要的的的的下下料料手手段。

段        对对于于端端面面质质量量、、长长度度精精度度要要求求高高的的钢钢材材下下料料，，也也采采用用锯锯切切下下料料所所以以，，锯锯床床下下料料使使用用仍仍较较普普遍遍金金属属可可以以在在热热态态下下或或冷冷态态下下锯锯切切锻锻造造生生产产中中大大都都采用冷态锯切，只有轧钢厂才采用热态锯切采用冷态锯切，只有轧钢厂才采用热态锯切Seite 69 常用的下料锯床有圆盘锯、带锯和弓形锯等常用的下料锯床有圆盘锯、带锯和弓形锯等圆圆盘盘锯锯：：的的锯锯片片厚厚度度一一般般为为3~8mm，，锯锯屑屑损损耗耗较较大大且且锯锯切切速速度度较较低低，，圆圆周周速速度度约约为为0.5~1.0m/s比比普普通通切切削削加加工工速速度度低低，，故故生生产产率率较较低低锯锯切切直直径径可可达达750mmSeite 70 带带锯锯：：有有立立式式、、卧卧式式、、可可倾倾立立式式等等其其生生产产率率是是普普通通圆圆锯锯床床的的1.5~2倍倍，，切切口口损损耗耗为为2~2.2mm，，主主要用于锯切直径在要用于锯切直径在350mm以内的棒料以内的棒料Seite 71 弓弓形形锯锯：：是是一一种种往往复复锯锯床床，，由由弓弓臂臂及及可可以以获获得得往往复复运运动动的的连连杆杆机机构构等等组组成成。

锯锯片片厚厚度度为为2~5mm，一般用来锯切直径为，一般用来锯切直径为100mm以内的棒料以内的棒料Seite 72 三、砂轮片切割法三、砂轮片切割法    适适用用于于切切割割小小截截面面棒棒料料、、管管料料和和异异形形截截面面材材料料，，以以及及其其它它下下料料方方法法难难于于切切割割的的金金属属 ，，如如高高温温合合金金GH33、、GH37等等优优点点是是设设备备简简单单，，操操作作方方便便，， 下下料料长长度度准准确确，，端端面面质质量量较较好好，，生生产产率率高高于于锯锯片片下下料料而而低低于于剪剪切切和和冷冷折折下下料料，，但但砂砂轮轮片片耗耗量量大大，，且易崩碎，噪声大且易崩碎，噪声大Seite 73 四、折断法（又叫冷折法）四、折断法（又叫冷折法）        其其工工作作原原理理：：先先在在待待折折断断处处开开一一小小缺缺口口，，在在压压力力F作用下，在缺口处产生应力集中使坯料折断作用下，在缺口处产生应力集中使坯料折断原原因因是是当当毛毛坯坯内内的的平平均均应应力力达达到到屈屈服服极极限限时时，，缺缺口口处处的的局局部部应应力力早早已已超超过过强强度度极极限限，，所所以以毛毛坯坯来来不不及及塑性变形就已断裂。

塑性变形就已断裂Seite 74 五、气割法五、气割法其它下料方法还有摩擦锯切割、电机械其它下料方法还有摩擦锯切割、电机械锯割、阳极机械切割法、电火花切割法、锯割、阳极机械切割法、电火花切割法、精密下料方法等，可查阅有关资料精密下料方法等，可查阅有关资料Seite 75 例：电火花切割例：电火花切割  其工作原理为：直流电机通过电阻其工作原理为：直流电机通过电阻R和电容和电容C，使毛，使毛坯接正极，锯片接负极，在电解液（如煤油）中切坯接正极，锯片接负极，在电解液（如煤油）中切割，产生电火花的脉冲电流强度很大，达到数百或割，产生电火花的脉冲电流强度很大，达到数百或数千安培；脉冲功率达到数万瓦而切割处的接触数千安培；脉冲功率达到数万瓦而切割处的接触面积又很小，因而电流密度可能高达数十万面积又很小，因而电流密度可能高达数十万A/mm2因此， 毛坯上局部温度很高，约为毛坯上局部温度很高，约为10000℃，促，促使金属熔化实现下料目的使金属熔化实现下料目的材料科学与工程学院 第三章 锻造的热规范Seite 77 一、加热目的一、加热目的提高金属塑性，降低变形提高金属塑性，降低变形抗力，即抗力，即增加金属的增加金属的可锻可锻性性。

使之易于流动成形并使之易于流动成形并获得良好的锻后组织和力获得良好的锻后组织和力学性能§3-1 锻前加热的目的及方法锻前加热的目的及方法Seite 78 可锻性可锻性衡量指标：金属的塑性和变形抗力金属的塑性和变形抗力影响可锻性的因素：影响可锻性的因素：1 1．金属的本质．金属的本质化化学学成成分分 纯金属的可锻性比合金好而钢的可锻性随碳和合金元素的质量分数的增加而变差组组织织结结构构 固溶体（如奥氏体）的可锻性好，而化合物（如渗碳体）差金属在单相状态下的可锻性比在多相状态下的好细晶粒金属的塑性较粗晶粒的好，可锻性较好但变形抗力较大） Seite 79 2 2．压力加工条件．压力加工条件 1））变形温度变形温度 随着温度的升高，钢的强度下降，塑性上升，即钢的可锻性变好因此，压力加工都力争在高温下进行，即采用热变形即确定锻造温度范围锻造温度范围2 2）变形速度）变形速度1、随变形速度的增大，加工硬化严重，可锻性变坏2、另一方面，在变形过程中，产生热效应现象热效应现象使金属的塑性提高，变形抗力减小，可锻性变好但是，除了高速锤以外，在普通锻压设备上都不可能超过临临界变形速度界变形速度。

所以，一般塑性较差的金属，应以较小的变形速度，在压力机上进行锻造Seite 80 3 3）应力状态）应力状态三个方向中压应力的数目越多，则金属的塑性越好拉应力的数目越多，则金属的塑性越差压应力使各种缺陷受到抑制，不易扩展，故可提高金属的塑性在拉应力作用下，极易扩展，甚至破坏，使金属失去塑性同号应力状态下的变形抗力大于异号应力状态下的变形抗力综上所述，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于加工条件在压力加工过程中，要力求创造最有利的加工条件，提高塑性，降低变形抗力Seite 81 锻前加热是整个锻造过程中的一个重要环锻前加热是整个锻造过程中的一个重要环节，对提高锻造生产率、保证锻件质量以降节，对提高锻造生产率、保证锻件质量以降低能源消耗等都有直接的影响恰当地选择低能源消耗等都有直接的影响恰当地选择加热温度，就可使坯料在塑性较好的状态下加热温度，就可使坯料在塑性较好的状态下进行成形进行成形Seite 82 二、二、加热方法加热方法按所采用的热源不同，可分为按所采用的热源不同，可分为火焰加热火焰加热和和电加热电加热两大类1．．火焰加热火焰加热利用燃料燃烧产生的热能对金属坯料进行加热。

利用燃料燃烧产生的热能对金属坯料进行加热燃料有煤，焦炭，柴油，煤气，天然气燃料有煤，焦炭，柴油，煤气，天然气火焰加热的优点是：燃料来源方便，炉子修造简单，加热费用火焰加热的优点是：燃料来源方便，炉子修造简单，加热费用较低，对坯料的适用范围广等因此，这种加热广泛用于各种较低，对坯料的适用范围广等因此，这种加热广泛用于各种大、中、小型坯料的加热，在锻造生产中获得广泛应用大、中、小型坯料的加热，在锻造生产中获得广泛应用缺点是：劳动条件差，加热速度慢，加热质量难以控制等缺点是：劳动条件差，加热速度慢，加热质量难以控制等Seite 83 2．．电加热电加热是通过把电能转变为热能来加热金属坯料利用是通过把电能转变为热能来加热金属坯料利用电能转变为热能来加热金属的装置称为电炉电能转变为热能来加热金属的装置称为电炉优点是：加热速度快，炉温易控制，氧化脱碳少，便于实现优点是：加热速度快，炉温易控制，氧化脱碳少，便于实现机械化、自动化，劳动条件好机械化、自动化，劳动条件好缺点是：对毛坯的尺寸、形状的变化适应性不强，设备结构缺点是：对毛坯的尺寸、形状的变化适应性不强，设备结构复杂，投资费用较大，操作使用要求高。

复杂，投资费用较大，操作使用要求高电加热法按其传热方式可分为电加热法按其传热方式可分为 电阻加热电阻加热（电阻炉加热、接触电加热、盐浴炉加热）（电阻炉加热、接触电加热、盐浴炉加热） 感应电加热感应电加热Seite 84 ⑴⑴电阻加热电阻加热其传热原理与火焰加热相同根据电阻发热元件的其传热原理与火焰加热相同根据电阻发热元件的不同，有电阻炉加热、接触电加热、盐浴炉加热等不同，有电阻炉加热、接触电加热、盐浴炉加热等 ①电阻炉加热：利用电流通过炉内的电热体产生的热量进行电阻炉加热：利用电流通过炉内的电热体产生的热量进行加热该法受电热体的使用温度的限制，热效率较低在电阻加热该法受电热体的使用温度的限制，热效率较低在电阻炉内辐射传热是加热金属的主要方式炉内辐射传热是加热金属的主要方式Seite 85 ②接触电加热：是以低压大电流直接通过金属坯料，由金属接触电加热：是以低压大电流直接通过金属坯料，由金属坯料自身的电阻在通电时产生的热量而加热常采用低电压坯料自身的电阻在通电时产生的热量而加热。

常采用低电压大电流的方法大电流的方法其优点是：加热速度快、金属烧损少、加热范围不受限制、其优点是：加热速度快、金属烧损少、加热范围不受限制、热效率高、设备简单、操作方便、适用于长坯料的整体或局热效率高、设备简单、操作方便、适用于长坯料的整体或局部加热等优点但对坯料的表面粗糙度和形状尺寸要求严格，部加热等优点但对坯料的表面粗糙度和形状尺寸要求严格，特别是坯料的端部要光洁、平整，下料规则此外，加热温特别是坯料的端部要光洁、平整，下料规则此外，加热温度的测量和控制也比较困难度的测量和控制也比较困难Seite 86 ③盐浴炉加热：是电流通过炉内电极产生的热量把盐浴炉加热：是电流通过炉内电极产生的热量把导电介质熔融，通过高温介质的对流与传导将其中导电介质熔融，通过高温介质的对流与传导将其中的坯料加热内热式电极盐浴炉原理如图的坯料加热内热式电极盐浴炉原理如图3-4所示这种方法的加热速度快，加热温度均匀，可以实现这种方法的加热速度快，加热温度均匀，可以实现坯料的整体或局部的无氧化加热但其热效率低，坯料的整体或局部的无氧化加热但其热效率低，辅助材料消耗大，劳动条件差辅助材料消耗大，劳动条件差Seite 87 ⑵⑵感应电加热感应电加热 坯料放入感应圈中，坯料放入感应圈中，在交变电流的感应电动势的作用下，在交变电流的感应电动势的作用下，坯料表面形成强大的涡流，使坯料坯料表面形成强大的涡流，使坯料内部的电能直接转变为热能而加热。

内部的电能直接转变为热能而加热 感应电加热具有加热速度快、加感应电加热具有加热速度快、加热质量好，温度易于控制、金属烧热质量好，温度易于控制、金属烧损少、操作简单、工作稳定、便于损少、操作简单、工作稳定、便于实现机械化、自动化这些都有利实现机械化、自动化这些都有利于锻件质量的提高其缺点是：设于锻件质量的提高其缺点是：设备投资费用高、每种感应器的尺寸备投资费用高、每种感应器的尺寸范围窄、电能消耗较大范围窄、电能消耗较大(大于接触大于接触电加热，小于电阻炉加热电加热，小于电阻炉加热)Seite 88 感应电加热时，电流密度沿坯料横截面的分感应电加热时，电流密度沿坯料横截面的分布为：中心电流小，表层大，这种现象称为布为：中心电流小，表层大，这种现象称为趋肤效应趋肤效应 由于趋肤效应，为了提高加热速度和电效率，由于趋肤效应，为了提高加热速度和电效率，对大直径坯料，应选用低电流频率，小直径对大直径坯料，应选用低电流频率，小直径坯料可选用较高电流频率坯料可选用较高电流频率Seite 89 §3-2 金属加热时产生的缺陷及防止措施金属加热时产生的缺陷及防止措施由金属学所学内容知，金属在加热时将产生以下的变化：由金属学所学内容知，金属在加热时将产生以下的变化：⒈⒈组织结构组织结构：组织转变，晶粒长大，过热、过烧：组织转变，晶粒长大，过热、过烧⒉⒉力学性能力学性能：塑性提高，变形抗力降低，残余应力消除，但：塑性提高，变形抗力降低，残余应力消除，但也可能产生新的内应力，过大则会引起开裂也可能产生新的内应力，过大则会引起开裂⒊⒊物理性能物理性能：导热系数、导温系统、膨胀系数、密度等均发：导热系数、导温系统、膨胀系数、密度等均发生变化生变化⒋⒋化学变化化学变化：表层发生氧化、脱碳、吸氢等，生成氧化皮与：表层发生氧化、脱碳、吸氢等，生成氧化皮与脱碳层脱碳层Seite 90 一、金属加热过程中的氧化一、金属加热过程中的氧化金属在高温炉内加热时，金属表面的合金金属在高温炉内加热时，金属表面的合金元素将和炉气中的氧化气体（如元素将和炉气中的氧化气体（如O2、、CO2、、H2O、和、和SO2）发生反应，使金属表层生成）发生反应，使金属表层生成氧化皮，这种现象称为氧化，或叫氧化皮，这种现象称为氧化，或叫烧损烧损。

Seite 91 氧化过程实质是氧化过程实质是扩散过程扩散过程即炉气中氧以原子状态吸附到即炉气中氧以原子状态吸附到钢料表层后向内扩散，而钢料表层中的铁则以离子状态由钢料表层后向内扩散，而钢料表层中的铁则以离子状态由内部向表面扩散，扩散的结果使钢的表层变成为内部向表面扩散，扩散的结果使钢的表层变成为氧化铁氧化铁由于氧化皮的熔融和氧化皮与铁的膨胀系数不同，因此在由于氧化皮的熔融和氧化皮与铁的膨胀系数不同，因此在氧化物层内产生很大的内应力会发生氧化皮的机械分离，氧化物层内产生很大的内应力会发生氧化皮的机械分离，从而加速金属的氧化从而加速金属的氧化Seite 92 ⒉⒉ 氧化的影响因素氧化的影响因素 主要有：主要有：炉气性质炉气性质、、加热温度加热温度、、加热时间加热时间、、化学成分化学成分 ①炉气性质炉气性质 火焰加热的炉气通常由氧化性气体（火焰加热的炉气通常由氧化性气体（O2、、CO2、、H2O、、SO2），还原性气体（），还原性气体（CO、、H2）和中性）和中性气体（气体（N2）组成 炉气的性质取决于燃料燃烧时的空气炉气的性质取决于燃料燃烧时的空气供给量当供给空气过多时，炉气的性质为氧化性，那供给量。

当供给空气过多时，炉气的性质为氧化性，那么氧化严重相反，如供给空气不足时，炉气则呈现还么氧化严重相反，如供给空气不足时，炉气则呈现还原性，氧化皮很薄，甚至不产生氧化原性，氧化皮很薄，甚至不产生氧化Seite 93 ②加热温度加热温度 温度越高，氧化扩散速度加快，氧化过程温度越高，氧化扩散速度加快，氧化过程会加剧，结果形成的氧化皮也厚一般，低于会加剧，结果形成的氧化皮也厚一般，低于570~600℃℃时，氧化缓慢；超过时，氧化缓慢；超过900~950℃℃后，氧化急剧增加后，氧化急剧增加 ③加热时间加热时间 时间越长，氧化皮越多因此，采用快速时间越长，氧化皮越多因此，采用快速加热如电加热，缩短加热时间，尤其是在高温下的停留时加热如电加热，缩短加热时间，尤其是在高温下的停留时间，对减少氧化皮的产生具有很大的实际意义间，对减少氧化皮的产生具有很大的实际意义 (以上三者是外因以上三者是外因)Seite 94 ④化学成分化学成分(内因内因) 当钢中当钢中含碳量含碳量大于大于0.3%时，随着钢中含时，随着钢中含碳量的增多，生成的氧化皮将减少这是因为含碳量高时，碳量的增多，生成的氧化皮将减少。

这是因为含碳量高时，钢表面氧化过程中生成了钢表面氧化过程中生成了CO，可削弱氧化性对钢表面的作用可削弱氧化性对钢表面的作用还有一些还有一些金属元素金属元素，如，如Cr、、Ni、、Al、、Mo等，它们在金属表面等，它们在金属表面形成了牢固紧密的薄膜，膨胀系数和钢几乎一致，加热过程形成了牢固紧密的薄膜，膨胀系数和钢几乎一致，加热过程中不易脱落，阻止了氧向内部扩散，因此能防止钢表面继续中不易脱落，阻止了氧向内部扩散，因此能防止钢表面继续氧化，薄膜起保护作用，特别是钢中含氧化，薄膜起保护作用，特别是钢中含Cr及及Ni的量大于的量大于13%~20%时，几乎不产生氧化时，几乎不产生氧化 钢的相对表面积（表面积与质量之比）愈大时，则氧化皮钢的相对表面积（表面积与质量之比）愈大时，则氧化皮愈多Seite 95 ⒊⒊ 氧化皮的危害：氧化皮的危害： ①造成钢材的烧损造成钢材的烧损 烧损量一般为烧损量一般为3~5%与火次有关，与火次有关，一次为一次为1.5~3.0%) ②模锻时氧化皮压入锻件内模锻时氧化皮压入锻件内 降低表面质量和尺寸精度降低表面质量和尺寸精度 ③氧化皮质脆而硬，加剧模具磨损。

氧化皮质脆而硬，加剧模具磨损 ④氧化皮在炉底烧结成块，降低炉衬寿命氧化皮在炉底烧结成块，降低炉衬寿命因此要采取措施减少或消除金属的氧化烧损因此要采取措施减少或消除金属的氧化烧损Seite 96 ⒋⒋防止措施：防止措施： ①在保证锻件质量的前提下，尽量采用快在保证锻件质量的前提下，尽量采用快速加热，缩短加热时间速加热，缩短加热时间 ②在燃料完全燃烧的条件下，避免氧气过在燃料完全燃烧的条件下，避免氧气过剩，并减少燃料的水分剩，并减少燃料的水分 ③采用少无氧化加热采用少无氧化加热Seite 97 二、脱碳二、脱碳 钢在高温加热时，表层中的碳与炉气中的氧化性钢在高温加热时，表层中的碳与炉气中的氧化性气体（如气体（如O2、、CO2、、H2O等）及某些还原性气体（如等）及某些还原性气体（如H2）发生化学反应，生成甲烷或一氧化碳，造成）发生化学反应，生成甲烷或一氧化碳，造成钢钢料表层的含碳量减少料表层的含碳量减少，这种现象称为脱碳这种现象称为脱碳 Fe3C＋＋H2O─→←─3Fe＋＋CO＋＋H2 Fe3C＋＋CO2─→←─3Fe＋＋2CO 2Fe3C＋＋O2─→←─6Fe＋＋2CO Fe3C＋＋2H2─→←─3Fe＋＋CH4Seite 98 脱碳的脱碳的组织特征组织特征：：脱碳层由于碳被氧化，反映在金相组织上是表层渗碳脱碳层由于碳被氧化，反映在金相组织上是表层渗碳体体(Fe3C)的数量减少；的数量减少；反映到化学成分上是表层的含碳量比内部明显降低。

反映到化学成分上是表层的含碳量比内部明显降低Seite 99 影响钢脱碳的因素：与氧化类似影响钢脱碳的因素：与氧化类似 ① 炉气成分炉气成分 脱碳能力最强的是脱碳能力最强的是H2O(汽汽)、其次是、其次是CO2和和O2，较弱是，较弱是H2 ② 加热温度加热温度 加热时间越长，脱碳越严重加热时间越长，脱碳越严重 ③ 加热时间加热时间 时间越长，脱碳层越厚时间越长，脱碳层越厚 ④ 化学成分化学成分 是内因，钢中含碳量越高则脱碳倾向是内因，钢中含碳量越高则脱碳倾向越大W、、Al、、Co等元素使脱碳增加，而等元素使脱碳增加，而Cr、、Mn能阻止脱碳，能阻止脱碳，Si、、Ni和和V对钢的脱碳没有影响对钢的脱碳没有影响Seite 100 脱碳使锻件：表面强度降低脱碳使锻件：表面强度降低 耐磨性降低耐磨性降低 疲劳强度降低疲劳强度降低 可锻性降低，热处理时可能发生开裂可锻性降低，热处理时可能发生开裂Seite 101 三、金属加热过程中的过热三、金属加热过程中的过热(over heat)当金属加热温度过高、加热时间过长而引起晶粒粗大当金属加热温度过高、加热时间过长而引起晶粒粗大的现象称为的现象称为“过热过热”。

晶粒开始急剧长大的温度叫过热温度晶粒开始急剧长大的温度叫过热温度钢中元素如钢中元素如C、、Mn、、S、、P等会增加其过热倾向，而等会增加其过热倾向，而Ti、、W、、V、、N等元素可减小钢的过热倾向等元素可减小钢的过热倾向Seite 102 ⒈⒈ 过热的危害过热的危害u碳钢出现魏氏组织；马氏体钢组织为粗针状，出现过多碳钢出现魏氏组织；马氏体钢组织为粗针状，出现过多的的δ铁素体；铁素体；u工模具钢出现萘状断口；合金结构钢、不锈钢、高速钢、工模具钢出现萘状断口；合金结构钢、不锈钢、高速钢、弹簧钢、轴承钢等除奥氏体晶粒粗大外，还有异相质点沿弹簧钢、轴承钢等除奥氏体晶粒粗大外，还有异相质点沿晶界析出，呈连续网状分布，使晶界变脆晶界析出，呈连续网状分布，使晶界变脆实践证明，过热对金属锻造过程影响并不大，甚至过热得实践证明，过热对金属锻造过程影响并不大，甚至过热得较严重的钢材，只要没有过烧，在足够大的变形程度下，较严重的钢材，只要没有过烧，在足够大的变形程度下，晶粒粗大的组织一般晶粒粗大的组织一般可以消除可以消除Seite 103 过热有不稳定过热和稳定过热：过热有不稳定过热和稳定过热： ①不稳定过热不稳定过热 由于单纯原高温奥氏体晶粒粗大形成的由于单纯原高温奥氏体晶粒粗大形成的过热。

一般可用热处理的方法消除如正火、高温回过热一般可用热处理的方法消除如正火、高温回火、扩散退火、快速升温、快速冷却）火、扩散退火、快速升温、快速冷却） ②稳定过热稳定过热 钢过热后，除原高温奥氏体晶粒粗大外，钢过热后，除原高温奥氏体晶粒粗大外，沿奥氏体晶界大量析出第二相（包括杂质元素组成的化沿奥氏体晶界大量析出第二相（包括杂质元素组成的化合物如硫化物、碳化物、氮化物等）质点或薄膜，这种合物如硫化物、碳化物、氮化物等）质点或薄膜，这种过热用一般热处理方法很难消除，称为稳定过热过热用一般热处理方法很难消除，称为稳定过热Seite 104 ⒉⒉ 防止措施防止措施 ①严格控制金属加热温度，缩短高温保温时间；严格控制金属加热温度，缩短高温保温时间；　　　　②锻造时应保证足够大的变形量锻造时应保证足够大的变形量Seite 105 四、过烧四、过烧(burning)当坯料加热到接近其熔化温度，并在此温当坯料加热到接近其熔化温度，并在此温度下保留时间过长时，将出现过烧现象度下保留时间过长时，将出现过烧现象金属过烧后，金属过烧后，①晶粒粗大，晶粒粗大，②晶界熔化，晶界熔化，③形成氧化物，形成氧化物，④出现裂纹。

出现裂纹部分钢的过烧温度见表部分钢的过烧温度见表3-2Seite 106 ⒈⒈ 过烧的危害过烧的危害 钢断面呈浅灰兰色，无金属光泽；表面粗糙；钢断面呈浅灰兰色，无金属光泽；表面粗糙；晶粒粗大类似豆腐渣状；一锻即裂晶粒粗大类似豆腐渣状；一锻即裂严重过烧的钢，只能报废回炉重新冶炼严重过烧的钢，只能报废回炉重新冶炼局部过烧的钢，当制造不太重要的零件时，可以将过烧部局部过烧的钢，当制造不太重要的零件时，可以将过烧部分切去，其余部分还可使用分切去，其余部分还可使用⒉⒉ 防止措施防止措施 严格控制加热温度，特别要控制高温停留时间严格控制加热温度，特别要控制高温停留时间及出炉温度及出炉温度Seite 107 五、金属加热时导热、导温性的变化五、金属加热时导热、导温性的变化1、导温性、导温性──在加热在加热(或冷却或冷却)时温度在金属内部的传播能力时温度在金属内部的传播能力2、导温性对加热速度的影响、导温性对加热速度的影响 导温性好，温度传播的速度快，坯料内的导温性好，温度传播的速度快，坯料内的瞬时温差就小，因温差造成的膨胀差和温度应力也小，从而可允许较快瞬时温差就小，因温差造成的膨胀差和温度应力也小，从而可允许较快的加热速度，坯料不致受温度应力而破坏。

反之，则可能使坯料开裂的加热速度，坯料不致受温度应力而破坏反之，则可能使坯料开裂3、导温性的变化、导温性的变化 导温性用导温系数导温性用导温系数α来表示：来表示： α=λ/(ρC) 式中式中 λ──导热系数导热系数(W/(m℃℃))；；ρ──密度密度(kg/m3)；； C──比热容比热容(J/(kg℃℃))Seite 108 金属的导热系数表示金属的导热能力，它金属的导热系数表示金属的导热能力，它取决于取决于金属金属的成分、温度和结晶组织在常温下合金钢的导热系的成分、温度和结晶组织在常温下合金钢的导热系数低于相应碳钢的导热系数；当合金元素的数且和份数低于相应碳钢的导热系数；当合金元素的数且和份量增加时，其差别越悬殊在升温时，碳钢的导热系量增加时，其差别越悬殊在升温时，碳钢的导热系数减小，合金钢的导热系数略有增加，但高于数减小，合金钢的导热系数略有增加，但高于900℃℃以后，各种钢的导热系数趋于一致以后，各种钢的导热系数趋于一致 Seite 109 由于金属的导热系数、密度和比热都与温度有关，因由于金属的导热系数、密度和比热都与温度有关，因此金属的导温系数也随温度而变。

此金属的导温系数也随温度而变与导热系数的变化有点相似，在高温阶段，各种钢的与导热系数的变化有点相似，在高温阶段，各种钢的导温系数趋于一致尽管这时的导温性不好，但因这导温系数趋于一致尽管这时的导温性不好，但因这时的塑性好，加热引起的内应力并无危险，所以在时的塑性好，加热引起的内应力并无危险，所以在高高温阶段温阶段，各类钢均可快速加热各类钢均可快速加热Seite 110 六、裂纹六、裂纹(crack)裂纹是由钢在加热过程中所产生的内应力引起的裂纹是由钢在加热过程中所产生的内应力引起的根据其形成的原因，有温度应力、组织应力、残余应根据其形成的原因，有温度应力、组织应力、残余应力1. 温度应力温度应力 钢锭或钢材在加热过程中，由于表面温度高于中心钢锭或钢材在加热过程中，由于表面温度高于中心温度，出现温差，从而必将引起外层与心部的膨胀不均匀，这温度，出现温差，从而必将引起外层与心部的膨胀不均匀，这样产生的内应力称为温度应力（也称热应力），在温度高的表样产生的内应力称为温度应力（也称热应力），在温度高的表层部分，因其膨胀受到中心部分约束，所引起的温度应力为压层部分，因其膨胀受到中心部分约束，所引起的温度应力为压应力。

而中心部分则相反，为拉应力而中心部分则相反，为拉应力Seite 111 温度应力的大小与材料性质、断面温差有关而断面温度应力的大小与材料性质、断面温差有关而断面温差又取决于金属的导热性、断面尺寸、加热速度和温差又取决于金属的导热性、断面尺寸、加热速度和温度头温度头（（temperature head──炉温与坯料表面温度之炉温与坯料表面温度之差）如果金属的导热性差、断面尺寸大、加热速度快、温如果金属的导热性差、断面尺寸大、加热速度快、温度头又大，则断面温差就大，因而温度应力也大反度头又大，则断面温差就大，因而温度应力也大反之温度应力则小所以，在加热断面尺寸大的大型钢之温度应力则小所以，在加热断面尺寸大的大型钢锭和导温性差的高合金钢时，由于会产生较大的温度锭和导温性差的高合金钢时，由于会产生较大的温度应力，低温阶段必须缓慢加热应力，低温阶段必须缓慢加热 Seite 112 2. 组织应力组织应力 具有固态相变的钢，在加热时表层先具有固态相变的钢，在加热时表层先发生相变，内层后发生相变，相变前后组织的比容发生相变，内层后发生相变，相变前后组织的比容发生变化，这样引起的内应力为组织应力。

发生变化，这样引起的内应力为组织应力在钢料加热过程中，组织应力没有危险性在钢料加热过程中，组织应力没有危险性防止方法：防止方法：低温装炉、分段加热低温装炉、分段加热 （装炉温度控制在（装炉温度控制在600℃以下，以较慢以下，以较慢 的速度加热到的速度加热到600℃左右，经一段左右，经一段 时间保温，使内外温度均匀后再快速时间保温，使内外温度均匀后再快速 加热到始锻温度）加热到始锻温度） Seite 113 §3-3 锻造温度范围的确定锻造温度范围的确定锻造温度范围锻造温度范围是指金属开始锻造温度（始是指金属开始锻造温度（始锻温度）和结束锻造温度（终锻温度）之锻温度）和结束锻造温度（终锻温度）之间的一段温度区间间的一段温度区间 始锻温度～终锻温度始锻温度～终锻温度Seite 114 确定锻造温度范围的确定锻造温度范围的基本原则基本原则是：是：要求金属在锻造温度范围内具有良好的塑性要求金属在锻造温度范围内具有良好的塑性和较低的变形抗力；能锻出优质锻件和较低的变形抗力；能锻出优质锻件(所需所需的组织性能的组织性能)；锻造温度范围尽可能宽些，；锻造温度范围尽可能宽些，以便减少加热火次，提高生产效率。

以便减少加热火次，提高生产效率Seite 115 确定锻造温度范围的确定锻造温度范围的基本方法基本方法是：是：运用合金相图、塑性图、抗力图和再结晶图等，运用合金相图、塑性图、抗力图和再结晶图等，从塑性、变形抗力和锻件的组织性能三个方面进从塑性、变形抗力和锻件的组织性能三个方面进行综合分析，确定出合理的锻造温度范围，并在行综合分析，确定出合理的锻造温度范围，并在生产实践中进行验证和修改生产实践中进行验证和修改Seite 116 ⒈⒈ 合金相图合金相图 能直观地表示出合金系中各种成分的合金在不同能直观地表示出合金系中各种成分的合金在不同温度区间的相组成情况一般单相组织比多相的塑性好、抗力温度区间的相组成情况一般单相组织比多相的塑性好、抗力低，所以锻造时应尽可能使合金处于单相状态所以首先应按低，所以锻造时应尽可能使合金处于单相状态所以首先应按相图初选锻造温度范围相图初选锻造温度范围⒉⒉ 从保证变形金属具有较高可锻性出发，运用从保证变形金属具有较高可锻性出发，运用塑性图和抗力塑性图和抗力图图来确定合适的锻造温度范围来确定合适的锻造温度范围⒊⒊ 再结晶图再结晶图 表示变形温度、变形程度与锻件晶粒尺寸之间的表示变形温度、变形程度与锻件晶粒尺寸之间的关系，是通过试验测绘的。

它对确定最后一道变形工序的锻造关系，是通过试验测绘的它对确定最后一道变形工序的锻造温度、变形程度具有重要的参考价值温度、变形程度具有重要的参考价值Seite 117 以以碳钢碳钢为例：为例： 1) 始锻温度的确定始锻温度的确定 应保证钢不产生过热应保证钢不产生过热和过烧一般应低于铁碳平衡图的固相线和过烧一般应低于铁碳平衡图的固相线150~250℃℃始锻温度随含碳量的增加而始锻温度随含碳量的增加而降低降低 2) 终锻温度的确定终锻温度的确定 既要保证金属在终锻既要保证金属在终锻前具有足够的塑性，前具有足够的塑性， 又要使锻件能获得良又要使锻件能获得良好的组织性能因此，好的组织性能因此，终锻温度应高于再终锻温度应高于再结晶温度，结晶温度，以保证锻后再结晶完全，使锻以保证锻后再结晶完全，使锻件得到细晶粒的再结晶组织但过高会使件得到细晶粒的再结晶组织但过高会使锻件在冷却过程中晶粒继续长大，因而降锻件在冷却过程中晶粒继续长大，因而降低机械性能，尤其是冲击韧性降低更多低机械性能，尤其是冲击韧性降低更多因此，必须通过相图和再结晶图综合分析因此，必须通过相图和再结晶图综合分析通过铁碳相图可以分析碳钢的情况。

通过铁碳相图可以分析碳钢的情况Seite 118 3)从保证最小的从保证最小的变形抗力变形抗力出发，根据抗力图来确定合出发，根据抗力图来确定合适的锻造温度范围如果设备吨位够，在保证锻件质适的锻造温度范围如果设备吨位够，在保证锻件质量和塑性的前提下，抗力一般不予考虑然而对于耐量和塑性的前提下，抗力一般不予考虑然而对于耐热合金之类，由于温度的稍许下降，会导致变形抗力热合金之类，由于温度的稍许下降，会导致变形抗力的急剧增加，甚至硬化现象严重，出现冷变形或混合的急剧增加，甚至硬化现象严重，出现冷变形或混合变形机构，这时，在确定锻造温度范围时，变形抗力变形机构，这时，在确定锻造温度范围时，变形抗力应予以足够的重视应予以足够的重视Seite 119 实际生产中，随温度的不同，钢材对外表现出不同的颜色，实际生产中，随温度的不同，钢材对外表现出不同的颜色，锻造时即可以根据钢材的颜色大致估计其温度，称为锻造时即可以根据钢材的颜色大致估计其温度，称为“看火色看火色” 表表3-6 钢材火色和温度钢材火色和温度Seite 120 在保证不出现加热缺陷的前提下，始锻温度应尽量取高一些；在保证不出现加热缺陷的前提下，始锻温度应尽量取高一些；在保证塑性足够的前提下，终锻温度应尽可能定低一些在保证塑性足够的前提下，终锻温度应尽可能定低一些 常用钢材的锻造温度范围常用钢材的锻造温度范围Seite 121 §3-4 金属加热规范金属加热规范加热规范加热规范，就是金属坯料从装炉开始到加热完了整个，就是金属坯料从装炉开始到加热完了整个过程中，对炉温和坯料温度随时间变化的规定。

过程中，对炉温和坯料温度随时间变化的规定为了方便和清晰起见，加热规范是采用为了方便和清晰起见，加热规范是采用炉温炉温-时间时间的变的变化曲线（又称加热曲线或炉温曲线）来表示化曲线（又称加热曲线或炉温曲线）来表示如表如表3-4所示，加热规范有：一段、二段、三段、四段所示，加热规范有：一段、二段、三段、四段及五段之分及五段之分Seite 122 一、制订加热规范的原则和方法一、制订加热规范的原则和方法 1．．内容内容：装料时的炉温、加热各个阶段炉子的升温速度、：装料时的炉温、加热各个阶段炉子的升温速度、各个阶段的加热（保温）时间和总的加热时间、最终的加热各个阶段的加热（保温）时间和总的加热时间、最终的加热温度和允许的加热不均匀性、允许的温度头等温度和允许的加热不均匀性、允许的温度头等 2．．加热规范原则加热规范原则：要保证金属在加热过程中不产生裂纹、：要保证金属在加热过程中不产生裂纹、过热、过烧和熔化现象，加热要均匀，氧化脱碳少，加热时过热、过烧和熔化现象，加热要均匀，氧化脱碳少，加热时间短和节省燃料等即保证高产、优质、低消耗间短和节省燃料等即保证高产、优质、低消耗Seite 123 3．．核心问题核心问题：确定金属在整个加热过程中不同阶：确定金属在整个加热过程中不同阶段的加热温度、加热速度和加热（保温）时间。

段的加热温度、加热速度和加热（保温）时间通常可将加热过程分为预热、加热、均热三个阶通常可将加热过程分为预热、加热、均热三个阶段预热阶段主要是规定装料时的炉温；加热阶段预热阶段主要是规定装料时的炉温；加热阶段关键是正确选择升温加热速度；均热阶段则应段关键是正确选择升温加热速度；均热阶段则应保证金属温度均匀，给定保温时间保证金属温度均匀，给定保温时间Seite 124 （一）（一）装炉温度装炉温度 避免温度应力过大引起裂纹对导避免温度应力过大引起裂纹对导温性好和断面尺寸小的坯料，装料炉温不受限制而温性好和断面尺寸小的坯料，装料炉温不受限制而相反，对于导温性较差和断面尺寸大的坯料就应该限相反，对于导温性较差和断面尺寸大的坯料就应该限制装料炉温了因为在开始预热阶段，钢料温度低、制装料炉温了因为在开始预热阶段，钢料温度低、塑性差，而且在塑性差，而且在200~400℃℃范围内存在蓝脆区，对于范围内存在蓝脆区，对于冷钢锭和大型钢坯，装料炉温一般在冷钢锭和大型钢坯，装料炉温一般在350~650℃℃，因，因为在这个温度范围内，塑性指标为在这个温度范围内，塑性指标δ、、φ显著提高，而显著提高，而且还应在此温度进行保温；高锰钢易出现裂纹，装料且还应在此温度进行保温；高锰钢易出现裂纹，装料炉温为炉温为400~450℃℃。

Seite 125 钢料断面最大允许温差钢料断面最大允许温差[Δｔｔ]的计算公式见书上，的计算公式见书上， 根据计算的根据计算的[Δｔｔ]和金属坯料的热阻和金属坯料的热阻R/λ(坯料半坯料半径径/导热系数导热系数)对照图对照图3-13就可得到允许的装炉温就可得到允许的装炉温度图3-13中是理论计算值，并且此法结果偏低，中是理论计算值，并且此法结果偏低，可查图可查图3-14的实践经验图表修正的实践经验图表修正Seite 126 （二）（二）加热速度加热速度 金属加热速度是指加热时温度升高的快慢通常是指金属加热速度是指加热时温度升高的快慢通常是指金属表面温度的升高的速度，单位金属表面温度的升高的速度，单位℃℃/h，也可用单，也可用单位时间内加热的厚度来表示，也就是金属截面热透的位时间内加热的厚度来表示，也就是金属截面热透的程度，单位程度，单位mm/minSeite 127 在加热规范中有两种不同的加热速度：在加热规范中有两种不同的加热速度：1、技术上可能的加热速度，、技术上可能的加热速度，2、金属允许的加热速度金属允许的加热速度前者为炉子本身可能达到的加热速度后者为保证坯料前者为炉子本身可能达到的加热速度。

后者为保证坯料加热质量及完整性所允许的加热速度，它取决于温度应加热质量及完整性所允许的加热速度，它取决于温度应力的限制而温度应力又与金属的导热性、力学性能、力的限制而温度应力又与金属的导热性、力学性能、坯料尺寸有关坯料尺寸有关Seite 128 对于导温性好、断面尺寸小的钢料，其允许的加热速对于导温性好、断面尺寸小的钢料，其允许的加热速度很大，即使炉子按最大可能的加热速度加热，也不度很大，即使炉子按最大可能的加热速度加热，也不可能达到坯料允许的加热速度，因此，对于这类金属，可能达到坯料允许的加热速度，因此，对于这类金属，如碳素钢和有色金属，其断面小于如碳素钢和有色金属，其断面小于200mm时，根本时，根本不用考虑允许的加热速度不用考虑允许的加热速度Seite 129 然而相反，对于导温性差、断面尺寸大的钢料，允然而相反，对于导温性差、断面尺寸大的钢料，允许的加热速度小，在低温区应不能超过它自身允许许的加热速度小，在低温区应不能超过它自身允许的加热速度，当炉温超过的加热速度，当炉温超过700~850 ℃℃时，可按最时，可按最大允许的加热速度加热大允许的加热速度加热Seite 130 怎么样来提高加热速度呢？怎么样来提高加热速度呢？ 影响加热速度的主要因素是炉温，确切地说是炉影响加热速度的主要因素是炉温，确切地说是炉温和金属表面的温度差，即温和金属表面的温度差，即温度头温度头。

当炉温愈高，温差愈大，则金属得到的热量愈当炉温愈高，温差愈大，则金属得到的热量愈多，加热速度也就愈快多，加热速度也就愈快Seite 131 因此，提高加热速度的措施有：因此，提高加热速度的措施有： ①提高炉温，采用快速加热；提高炉温，采用快速加热； ② 合理布排炉内金属，尽可能多面加热；合理布排炉内金属，尽可能多面加热； ③ 合理设计炉膛尺寸，特别是炉膛高度，造成炉合理设计炉膛尺寸，特别是炉膛高度，造成炉内强烈循环，增加辐射和对流换热等内强烈循环，增加辐射和对流换热等 生产中常采用生产中常采用提高温度头提高温度头的办法来提高加热速度的办法来提高加热速度Seite 132 （三）（三）均热保温均热保温 在五段加热中有三段保温平台，见图在五段加热中有三段保温平台，见图3-12：（：（Ⅰ Ⅰ）装炉温度）装炉温度下保温、（下保温、（Ⅱ Ⅱ））700~800℃℃保温、（保温、（ⅢⅢ）锻造温度下的保温）锻造温度下的保温(均热保温通常对此而言均热保温通常对此而言)这三段保温目的如下：这三段保温目的如下： 在装炉温度下保温（在装炉温度下保温（Ⅰ Ⅰ）目的是：因在）目的是：因在550~650℃℃以前，以前，钢的塑性较差，可能由于温度应力引起破裂。

所以其目的是钢的塑性较差，可能由于温度应力引起破裂所以其目的是防止金属在加热过程中因温度应力而引起破坏防止金属在加热过程中因温度应力而引起破坏Seite 133 （（Ⅱ Ⅱ）段目的是为了减少第一期加热后钢料断面上的温）段目的是为了减少第一期加热后钢料断面上的温差，从而减少钢料断面内的温度应力和使锻造温度下差，从而减少钢料断面内的温度应力和使锻造温度下的保温时间不至过长对于几何尺寸较大的、具有相的保温时间不至过长对于几何尺寸较大的、具有相变的钢，更需要第二段保温变的钢，更需要第二段保温Seite 134 （（ⅢⅢ）段保温目的除了减少坯料断面上的温差以使温）段保温目的除了减少坯料断面上的温差以使温度均匀外，还可借高温扩散作用使钢料组织均匀化度均匀外，还可借高温扩散作用使钢料组织均匀化这样不但有利于锻造均匀变形，而且还能提高钢的塑这样不但有利于锻造均匀变形，而且还能提高钢的塑性和锻件质量但时间要控制好，不能太长，以免引性和锻件质量但时间要控制好，不能太长，以免引起过热或过烧起过热或过烧Seite 135 （四）（四）加热时间加热时间是是总的加热时间总的加热时间，即指坯料装炉后从开始加热到出炉所需，即指坯料装炉后从开始加热到出炉所需要的时间，包括加热各阶段的升温时间和保温时间。

要的时间，包括加热各阶段的升温时间和保温时间确定加热时间的方法可以按传热学理论计算，但在工厂中确定加热时间的方法可以按传热学理论计算，但在工厂中经常采用经验公式、经验数据、试验图线确定加热时间经常采用经验公式、经验数据、试验图线确定加热时间Seite 136 总之，在制定加热规范时，主要从钢料的断面尺寸、总之，在制定加热规范时，主要从钢料的断面尺寸、化学成分、及有关性能（塑性、强度、导温性、线膨化学成分、及有关性能（塑性、强度、导温性、线膨胀系数、组织特点）等方面进行综合考虑，从而制定胀系数、组织特点）等方面进行综合考虑，从而制定出较合理的加热规范出较合理的加热规范Seite 137 二、钢锭的加热规范二、钢锭的加热规范 钢锭装炉时根据温度的高低可分为冷锭与热钢锭装炉时根据温度的高低可分为冷锭与热锭冷、热钢锭的加热工艺差别很大冷、热钢锭的加热工艺差别很大Seite 138 1．冷锭加热规范．冷锭加热规范 冷锭是指室温下开始装炉的锭冷锭是指室温下开始装炉的锭料其加热关键在于低温阶段，因冷锭塑性差，且料其加热关键在于低温阶段，因冷锭塑性差，且内部残余应力与温度应力同向，加上各种组织缺陷内部残余应力与温度应力同向，加上各种组织缺陷造成的应力集中，加热不当易产生裂纹。

所以在低造成的应力集中，加热不当易产生裂纹所以在低温阶段必须缓慢进行，装炉温度不能太高温阶段必须缓慢进行，装炉温度不能太高Seite 139 由于大型冷钢锭因尺寸大，产生的温度应力也大因此由于大型冷钢锭因尺寸大，产生的温度应力也大因此大型冷锭均采用二段、三段、四段或五段的分段加热规大型冷锭均采用二段、三段、四段或五段的分段加热规范实例见图范实例见图3-18和和3-19 小型钢锭因断面尺寸小，加热时温度应力不大，故加热小型钢锭因断面尺寸小，加热时温度应力不大，故加热速度可快一些，可在速度可快一些，可在700~1000℃℃下装炉Seite 140 2．热锭加热规范．热锭加热规范 由炼钢车间直接送到锻压车间，由炼钢车间直接送到锻压车间，表面温度不低于表面温度不低于600℃℃的钢锭称为热锭直接进行加的钢锭称为热锭直接进行加热锻造的热钢锭，可缩短加热时间，节约燃料并且热锻造的热钢锭，可缩短加热时间，节约燃料并且可避免在低温段加热时所产生的温度应力和开裂可避免在低温段加热时所产生的温度应力和开裂由于各种钢在高温时，导热性都很接近，所以热锭的由于各种钢在高温时，导热性都很接近，所以热锭的加热规范，只取决于加热规范，只取决于断面尺寸断面尺寸，而与钢种无关。

而与钢种无关Seite 141 三、钢材与中小钢坯的加热规范三、钢材与中小钢坯的加热规范 一般中小型锻件采用钢材与钢坯为原材料一般中小型锻件采用钢材与钢坯为原材料其特点是断面尺寸小；经过变形，强度和塑性均其特点是断面尺寸小；经过变形，强度和塑性均较高；铸造残余应力已被消除加热时温度应力较高；铸造残余应力已被消除加热时温度应力也小因此，可以进行快速加热因此，可以进行快速加热Seite 142 §3-5 少无氧化加热少无氧化加热 烧损量小于烧损量小于0.5%的锻前加热为的锻前加热为少氧化加热少氧化加热烧损量小于损量小于0.1%的锻前加热为的锻前加热为无氧化加热无氧化加热为了获得表面光洁和尺寸准确的精锻件，坯料在锻前的加得表面光洁和尺寸准确的精锻件，坯料在锻前的加热必须是无氧化或少氧化因此，能否实现坯料的热必须是无氧化或少氧化因此，能否实现坯料的少无氧化加热是决定精锻工艺成败的关键问题之一少无氧化加热是决定精锻工艺成败的关键问题之一Seite 143 实现少无氧化加热常用和较快的方法有：实现少无氧化加热常用和较快的方法有：快速加热快速加热介质保护加热介质保护加热少无氧化火焰加热。

少无氧化火焰加热Seite 144 一、快速加热一、快速加热(rapid heating) 快速加热包括火焰炉中的辐射快速加热和对流快快速加热包括火焰炉中的辐射快速加热和对流快速加热，感应电加热、接触电加热等它由于加热速加热，感应电加热、接触电加热等它由于加热速度快，加热时间锻，所以坯料表面氧化少速度快，加热时间锻，所以坯料表面氧化少Seite 145 二、介质保护加热二、介质保护加热 1．气体介质．气体介质 常用的保护气体有惰性气体、不完全燃常用的保护气体有惰性气体、不完全燃烧的煤气、天然气、石油液化气或分解氨等烧的煤气、天然气、石油液化气或分解氨等 2．液体介质．液体介质 如熔融玻璃、熔融盐玻璃浴炉，盐浴如熔融玻璃、熔融盐玻璃浴炉，盐浴炉等 3．固体介质．固体介质 如玻璃粉、珐琅粉、石墨粉以及金属薄如玻璃粉、珐琅粉、石墨粉以及金属薄膜等Seite 146 三、少无氧化火焰加热三、少无氧化火焰加热 通过控制炉气的成分和性质，利用燃料不完全燃烧通过控制炉气的成分和性质，利用燃料不完全燃烧所产生的中性炉气或还原性炉气，来实现金属的少所产生的中性炉气或还原性炉气，来实现金属的少无氧化加热。

无氧化加热Seite 147 §3-6 金属的锻后冷却金属的锻后冷却锻件的冷却是指锻件从终锻温度出模冷却到室温锻件的冷却是指锻件从终锻温度出模冷却到室温一、锻后冷却一、锻后冷却常见缺陷常见缺陷产生的原因和防止措施产生的原因和防止措施 1．裂纹．裂纹 冷却裂纹是由于锻件冷却过程中的内应力引起冷却裂纹是由于锻件冷却过程中的内应力引起的，它由锻件表面向内部扩展按照冷却时内应力产生的的，它由锻件表面向内部扩展按照冷却时内应力产生的原因，有温度应力、组织应力和残余应力原因，有温度应力、组织应力和残余应力Seite 148 2．白点．白点 银白色斑点属脆性裂纹银白色斑点属脆性裂纹 白点多发生在珠光体类和马氏体类合金钢中，锻白点多发生在珠光体类和马氏体类合金钢中，锻件的尺寸愈大，白点愈容易形成白点形式的原因件的尺寸愈大，白点愈容易形成白点形式的原因是由于钢中氢气和组织应力共同作用的结果冷却是由于钢中氢气和组织应力共同作用的结果冷却速度愈快时，愈容易形成白点速度愈快时，愈容易形成白点Seite 149 3．网状碳化物．网状碳化物 过共析钢和轴承钢如果终锻温度较高过共析钢和轴承钢如果终锻温度较高并在锻后缓冷，特别是在并在锻后缓冷，特别是在Arm→Ar1区间缓冷时，由奥区间缓冷时，由奥氏体中大量析出二次碳化物并扩散到晶界，于是便沿氏体中大量析出二次碳化物并扩散到晶界，于是便沿原奥氏体晶界形成碳化物网。

当网状碳化物较严重时，原奥氏体晶界形成碳化物网当网状碳化物较严重时，材料的冲击韧性下降，淬火时常引起龟裂材料的冲击韧性下降，淬火时常引起龟裂这几种缺陷都与冷却速度有关，因此要确定合适的冷这几种缺陷都与冷却速度有关，因此要确定合适的冷却速度防止这些缺陷的产生却速度防止这些缺陷的产生Seite 150 二、锻件的冷却方法二、锻件的冷却方法按冷却速度分有三种：即按冷却速度分有三种：即空冷、坑冷、炉冷空冷、坑冷、炉冷１．空冷１．空冷 终锻结束后锻件出模就放在静止的空气中冷终锻结束后锻件出模就放在静止的空气中冷却，冷却速度较快对于有色金属（铝合金、镁合金、却，冷却速度较快对于有色金属（铝合金、镁合金、钛合金）锻件，常用钛合金）锻件，常用２．坑（箱）、灰砂冷　一般锻件，砂温度不应低于２．坑（箱）、灰砂冷　一般锻件，砂温度不应低于500℃℃周围蓄砂厚度不能小于周围蓄砂厚度不能小于80mmSeite 151 ３．炉冷３．炉冷 入炉温度一般不低于入炉温度一般不低于600～～650℃℃，出炉温度，出炉温度不应高于不应高于100～～150℃℃这种方法冷却速度很慢，生产率这种方法冷却速度很慢，生产率低。

主要用于中碳钢和低合金钢的大型锻件，和高合金低主要用于中碳钢和低合金钢的大型锻件，和高合金钢的重要锻件钢的重要锻件 空冷，冷却速度较快；坑冷次之；炉冷最慢空冷，冷却速度较快；坑冷次之；炉冷最慢Seite 152 三、锻件的冷却规范三、锻件的冷却规范制定锻件冷却规范的关键是制定锻件冷却规范的关键是冷却速度冷却速度正确的锻造工艺可以得到质量好的锻件，但如正确的锻造工艺可以得到质量好的锻件，但如果锻后冷却不当，将使锻件变形、表面过硬，果锻后冷却不当，将使锻件变形、表面过硬，甚至由于冷却过快而开裂使锻件报废甚至由于冷却过快而开裂使锻件报废Seite 153 一般来说，成分简单的，尺寸小的坯料，允许锻后冷一般来说，成分简单的，尺寸小的坯料，允许锻后冷却速度快；反之，合金化复杂的要缓慢冷却却速度快；反之，合金化复杂的要缓慢冷却另外，含碳量高的（碳素工具钢、合金工具钢、轴承另外，含碳量高的（碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢）应先空冷，后坑冷或炉冷这是因为在锻后初期钢）应先空冷，后坑冷或炉冷这是因为在锻后初期如果缓慢冷却，会析出网状碳化物；如果缓慢冷却，会析出网状碳化物；Seite 154 没有相变的钢，如奥氏体钢，铁素体钢，空冷；没有相变的钢，如奥氏体钢，铁素体钢，空冷；在空冷中容易产生马氏体相变的钢，如高速钢、不锈在空冷中容易产生马氏体相变的钢，如高速钢、不锈钢、高合金工具钢，避免产生裂纹，需要缓慢冷却；钢、高合金工具钢，避免产生裂纹，需要缓慢冷却；对白点敏感的钢，炉冷；对白点敏感的钢，炉冷；铝合金导热性好，可空冷或水冷。

铝合金导热性好，可空冷或水冷Seite 155 课堂作业：根据所示的图分析：（1）始锻温度2）图中三段平台线段各表示什么，目的？（3）[v]，[vM]所示的斜线段代表什么含义？为什么图示的两个斜线斜率不一样，说明理由4）说出该加热曲线的类型材料科学与工程学院第四章 自由锻主要工序分析Seite 157 Seite 158 Seite 159 空气锤空气锤Seite 160 §4-1 概概 述述一、定义一、定义自由锻自由锻——利用冲击力或压力使金属在上下两个平板之利用冲击力或压力使金属在上下两个平板之间产生变形，从而得到所需形状及尺寸的锻件间产生变形，从而得到所需形状及尺寸的锻件或者说：只用简单的工具，或在锻造设备的上下砧间直或者说：只用简单的工具，或在锻造设备的上下砧间直接对坯料施加外力，使坯料产生变形而获得所需形状及接对坯料施加外力，使坯料产生变形而获得所需形状及内部质量的锻件的加工方法内部质量的锻件的加工方法Seite 161 自由锻造：自由锻造：手工手工自由锻造和自由锻造和机械机械自由锻造（自由锻）自由锻造（自由锻）锻锤自由锻锻锤自由锻——产生冲击力使金属坯料变形（中小型）产生冲击力使金属坯料变形（中小型）水压机自由锻水压机自由锻——靠压力使坯料变形（大型）靠压力使坯料变形（大型）优点：所用工具简单，通用性强、灵活性大，因此适合单件优点：所用工具简单，通用性强、灵活性大，因此适合单件和小批锻件。

和小批锻件缺点：锻件精度低，加工余量大，生产率低，劳动强度大缺点：锻件精度低，加工余量大，生产率低，劳动强度大Seite 162 二、自由锻工序分类二、自由锻工序分类 自由锻工序自由锻工序：：基本工序基本工序、、辅助工序辅助工序和和修整工序修整工序⑴⑴基本工序基本工序 指能够大幅度地改变坯料形状和尺寸的指能够大幅度地改变坯料形状和尺寸的工序，是主要变形工序工序，是主要变形工序如镦粗、拔长、冲孔、芯轴拔长、弯曲、错移、扭转、切割、如镦粗、拔长、冲孔、芯轴拔长、弯曲、错移、扭转、切割、芯轴扩孔等芯轴扩孔等 ⑵⑵辅助工序辅助工序 指在坯料进入基本工序前预先变形的指在坯料进入基本工序前预先变形的工序 如钢锭倒棱和缩颈倒棱、预压钳把、阶梯轴分段压痕等如钢锭倒棱和缩颈倒棱、预压钳把、阶梯轴分段压痕等Seite 163 ⑶⑶修整工序修整工序 即后续工序指用来精整锻件尺寸和即后续工序指用来精整锻件尺寸和形状使完全达到锻件图要求的工序一般是在某一形状使完全达到锻件图要求的工序一般是在某一基本工序完成后进行基本工序完成后进行 如镦粗后的鼓形滚圆和截面滚圆，凸起、凹下及不平和如镦粗后的鼓形滚圆和截面滚圆，凸起、凹下及不平和有压痕面的平整，拔长后的弯曲校直和锻斜后的校正等。

有压痕面的平整，拔长后的弯曲校直和锻斜后的校正等自由锻件的成形都是这三类工序的组合自由锻件的成形都是这三类工序的组合Seite 164 Seite 165 辅助工序辅助工序Seite 166 修整工序修整工序Seite 167 三、金属塑性变形及流动的几个问题三、金属塑性变形及流动的几个问题（一）影响金属塑性变形流动的三个因素（一）影响金属塑性变形流动的三个因素 加载情况、受力情况、变形情况加载情况、受力情况、变形情况 整体加载整体加载——整体受力整体受力 如镦粗如镦粗 局部加载局部加载——整体受力整体受力——整体变形整体变形 如冲孔（如冲孔（D/d<5）） 局部加载局部加载——局部受力局部受力——局部变形局部变形 如拔长、冲孔（如拔长、冲孔（D/d>5））Seite 168 （二）金属塑性变形的不均匀性（二）金属塑性变形的不均匀性 实质上是由金属质点的不均匀流动引起的。

实质上是由金属质点的不均匀流动引起的三）塑性变形时金属的流动方向（三）塑性变形时金属的流动方向 最小阻力定律最小阻力定律Seite 169 §4-2 自由锻工序特点自由锻工序特点 定义：在外力作用下，使坯料高度减小，定义：在外力作用下，使坯料高度减小，横截面增大的锻造工序横截面增大的锻造工序一、一、镦粗镦粗Seite 170 （二）镦粗的作用：（二）镦粗的作用：⑴⑴ 获得横截面较大而高度较小的锻件（饼块件）获得横截面较大而高度较小的锻件（饼块件） ⑵⑵ 用作冲孔前的准备工序用作冲孔前的准备工序(增大坯料的横截面积以便于增大坯料的横截面积以便于冲孔冲孔)⑶⑶ “反复镦拔法反复镦拔法”，镦粗与拔长相结合，可提高锻造比，，镦粗与拔长相结合，可提高锻造比，同时击碎合金工具钢中的块状碳化物，并使其分布均匀同时击碎合金工具钢中的块状碳化物，并使其分布均匀以提高锻件的使用性能以提高锻件的使用性能⑷⑷ 提高锻件的横向力学性能以减小力学性能的异向性提高锻件的横向力学性能以减小力学性能的异向性Seite 171 （四）主要质量问题和变形流动特点（四）主要质量问题和变形流动特点 -------针对圆截面坯料的镦粗讨论针对圆截面坯料的镦粗讨论 1．质量问题：侧表面产生纵向或．质量问题：侧表面产生纵向或45º裂纹；裂纹； 侧表面出现鼓形；侧表面出现鼓形； 上下端存留铸态组织；上下端存留铸态组织； 高坯料镦粗易失稳弯曲。

高坯料镦粗易失稳弯曲三）（三）主要方法主要方法: : 平砧镦粗平砧镦粗、、垫环镦粗垫环镦粗和和局部镦粗局部镦粗Seite 172 2．变形流动特点．变形流动特点（（1）镦粗时由于坯料两端面与工具存在摩擦力而导致金属）镦粗时由于坯料两端面与工具存在摩擦力而导致金属变形不均匀变形不均匀 坯料上下端面及其表层金属因受摩擦力影响成为难变形区坯料上下端面及其表层金属因受摩擦力影响成为难变形区（（Ⅰ Ⅰ）；区域（）；区域（Ⅱ Ⅱ）为大变形区）为大变形区; 区域（区域（ⅢⅢ）为小变形区因）为小变形区因此，镦粗结果，坯料由圆柱形变为鼓形另外，（此，镦粗结果，坯料由圆柱形变为鼓形另外，（I）区与工）区与工具接触，温度降低快，也是难变形的原因之一具接触，温度降低快，也是难变形的原因之一i. 这样三个区域的变形不均匀使金属内部晶粒粗细不一大变形区变形这样三个区域的变形不均匀使金属内部晶粒粗细不一大变形区变形充分，得到细晶粒；难变形区，还保留粗大的铸态组织充分，得到细晶粒；难变形区，还保留粗大的铸态组织ii.（（Ⅱ Ⅱ）（）（ⅢⅢ）区变形的不均，又引起了侧表面裂纹的产生区变形的不均，又引起了侧表面裂纹的产生。

Seite 173 IIIIIIIIIIII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Seite 174 （（2））不同高径比不同高径比坯料的镦粗坯料的镦粗 坯料形状和尺寸对镦粗时不均匀变形也有影响坯料形状和尺寸对镦粗时不均匀变形也有影响ⅠⅠⅡⅡⅢⅢⅣⅣⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅣⅣH0/D0=2.5H0/D0=2.5HO/D0=1.45HO/D0=1.45H0/D0=1H0/D0=1～～0.670.67H0/D0=0.22H0/D0=0.22不同髙径比坯料镦不同髙径比坯料镦 粗的变形情况粗的变形情况Seite 175 3．为减少缺陷可采取的．为减少缺陷可采取的措施措施有：有： a 采用润滑，预热工具采用润滑，预热工具 b 用侧凹形毛坯镦粗用侧凹形毛坯镦粗Seite 176 c 使用软金属垫镦粗使用软金属垫镦粗 软金属垫镦粗软金属垫镦粗 Seite 177 d 叠料镦粗叠料镦粗 叠料镦粗叠料镦粗f 反复镦粗拔长工艺反复镦粗拔长工艺Seite 178 单垫环镦粗Seite 179 局部镦粗局部镦粗Seite 180 二、二、拔长拔长 （一）定义：使坯料横截面减小，以增加其长度的（一）定义：使坯料横截面减小，以增加其长度的锻造工序锻造工序（二）拔长作用：（二）拔长作用：⑴⑴ 由横截面积较大的坯料得到横由横截面积较大的坯料得到横截面积较小、而轴向较长的轴类锻件；截面积较小、而轴向较长的轴类锻件； ⑵⑵ 作为辅助工序进行局部变形；作为辅助工序进行局部变形； ⑶⑶“反复镦拔反复镦拔”工序。

工序Seite 181 拔长工序是通过逐次送进和反复转动坯料进行压缩拔长工序是通过逐次送进和反复转动坯料进行压缩变形，耗费工时最多变形，耗费工时最多 拔长操作方法Seite 182 （三）拔长时主要质量问题和变形流动特点：（三）拔长时主要质量问题和变形流动特点： 1．质量问题：裂纹，表面折叠，端面内凹，组织．质量问题：裂纹，表面折叠，端面内凹，组织与性能不均与性能不均 2．拔长时的变形特点．拔长时的变形特点拔长时坯料变形情况与镦粗变形有某些相似之处，拔长时坯料变形情况与镦粗变形有某些相似之处，它是两端带有不变形金属的镦粗它是两端带有不变形金属的镦粗Seite 183 拔长时，最关注的是拔长速度和拔长对锻件质量拔长时，最关注的是拔长速度和拔长对锻件质量的影响影响这两项指标的影响这两项指标的主要因素主要因素有的：送进量有的：送进量L0、压下、压下量量△△h、砧面与坯料的形状、锤击的轻重与操作方、砧面与坯料的形状、锤击的轻重与操作方法以及坯料的加热温度等等法以及坯料的加热温度等等 矩形截面拔长矩形截面拔长Seite 184 （（1））送进量送进量的大小，除影响生产率外，还影响锻件质量的大小，除影响生产率外，还影响锻件质量当送进量太小，而坯料厚度（当送进量太小，而坯料厚度（h0）又比较大，即当）又比较大，即当L0<0.5h0时会出时会出现锻不透的现象，坯料内部变形小而产生轴向拉应力，有可能导现锻不透的现象，坯料内部变形小而产生轴向拉应力，有可能导致锻件内部产生裂纹。

致锻件内部产生裂纹送进量过大又会产生外部横向裂纹和内部纵向裂纹所以，送进送进量过大又会产生外部横向裂纹和内部纵向裂纹所以，送进量还需根据坯料厚度来考虑，一般取量还需根据坯料厚度来考虑，一般取L0=(0.6～～0.8)h0Seite 185 （（2）压下量（）压下量（Δh）是指变形前后坯料厚度之差，）是指变形前后坯料厚度之差，即即Δh=h0-h每次锤击的压下量不宜过大每次锤击的压下量不宜过大一般认为一般认为Δh=(0.1～～0.2)h0，并且压后断面的宽高，并且压后断面的宽高比不应小于比不应小于2～～2.5倍，否则翻转倍，否则翻转90°再压第二次再压第二次时就会产生弯曲以致形成折叠时就会产生弯曲以致形成折叠Seite 186 必须指出：选择压下量时应结合送进量来考虑必须指出：选择压下量时应结合送进量来考虑一般送进量应该足够大，即一般送进量应该足够大，即L0>(0.5～～0.75)Δh否否则，会产生折叠，表面折叠产生主要是送进量与压则，会产生折叠，表面折叠产生主要是送进量与压下量不合适，导致锻件报废下量不合适，导致锻件报废 拔长时坯料温度应适中、均匀锤击须快，锤击拔长时坯料温度应适中、均匀。

锤击须快，锤击的轻重（打击力的大小）以能锻透坯料为准的轻重（打击力的大小）以能锻透坯料为准Seite 187 3．坯料拔长时缺陷的防止措施．坯料拔长时缺陷的防止措施 （（1）表面横向裂纹与角裂，前者是由于送进量过）表面横向裂纹与角裂，前者是由于送进量过大同时压缩量也过大所引起的；后者除了变形原因大同时压缩量也过大所引起的；后者除了变形原因外，主要是由于角部温度散失快，产生温度应力，外，主要是由于角部温度散失快，产生温度应力，引起表面拉力过大引起表面拉力过大(应及时进行倒角应及时进行倒角) （（2）表面折叠）表面折叠 主要是由于送进量太小主要是由于送进量太小Seite 188 （（3）内部横向裂纹）内部横向裂纹 也是由于送进量太小，出现双也是由于送进量太小，出现双鼓形特征，引发轴心拉应力鼓形特征，引发轴心拉应力 （（4）内部纵向裂纹）内部纵向裂纹 送进量过大，压下量较小，所送进量过大，压下量较小，所造成的中心拉应力造成的中心拉应力 （（5）端面内凹）端面内凹 送进量太小，表面金属变形大、轴送进量太小，表面金属变形大、轴心尚未来得及变形引起的心尚未来得及变形引起的 此外还有：对角线裂纹，端面裂纹，端部孔壁裂纹此外还有：对角线裂纹，端面裂纹，端部孔壁裂纹Seite 189 （四）型砧拔长（四）型砧拔长 坯料在坯料在V型砧或圆弧型砧中拔长。

型砧或圆弧型砧中拔长V型砧有两型砧有两种情形：即种情形：即“上平下上平下V”型和型和“上下上下V”型其作用是利用侧压限制型其作用是利用侧压限制金属的横向流动，迫使金属沿轴向伸长金属的横向流动，迫使金属沿轴向伸长在型砧中拔长可提高生产率，防止内部纵向裂纹的产生在型砧中拔长可提高生产率，防止内部纵向裂纹的产生 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Seite 190 （五）空心件拔长（五）空心件拔长(芯轴拔长芯轴拔长) 在拔长时孔中穿一根芯轴，是一种减小空心坯料在拔长时孔中穿一根芯轴，是一种减小空心坯料的壁厚而增加其长度的锻造工序的壁厚而增加其长度的锻造工序适用于锻造长筒形锻件适用于锻造长筒形锻件 主要质量问题：孔内壁开裂和壁厚不均主要质量问题：孔内壁开裂和壁厚不均Seite 191 三、三、冲孔冲孔 （一）定义：采用冲子将坯料冲出透孔或盲孔（一）定义：采用冲子将坯料冲出透孔或盲孔(不不透孔透孔)的锻造工序称为冲孔的锻造工序称为冲孔较薄的坯料通常采用单面冲孔；较薄的坯料通常采用单面冲孔；厚度较大的锻件，一般采用双面冲孔法厚度较大的锻件，一般采用双面冲孔法 实心冲子冲孔 1毛坯 2冲垫 3冲子 4 心料Seite 192 （二）冲孔常用于：（二）冲孔常用于：⑴⑴ 大于大于Ф30的盲孔或透孔锻件；的盲孔或透孔锻件； ⑵⑵ 需要扩孔的锻件需要预冲孔；需要扩孔的锻件需要预冲孔； ⑶⑶ 需拔长的空心件需要预冲孔。

需拔长的空心件需要预冲孔 具有透孔或盲孔的零件，在锻造时应尽量采用冲孔工序将具有透孔或盲孔的零件，在锻造时应尽量采用冲孔工序将孔锻出，以求节约原材料和减少机械加工工作量孔锻出，以求节约原材料和减少机械加工工作量Seite 193 （三）冲孔时主要质量问题和变形特点（三）冲孔时主要质量问题和变形特点 1．冲孔时，在冲头下的圆柱体区（．冲孔时，在冲头下的圆柱体区（A区）的金属受镦粗作区）的金属受镦粗作用，沿水平方向流动，但受到外围环形区金属的阻碍而处于用，沿水平方向流动，但受到外围环形区金属的阻碍而处于三向压应力状态环形区（三向压应力状态环形区（B区）则受到圆柱体区向外扩张区）则受到圆柱体区向外扩张作用而处于切向拉应力状态当切向拉应力超过材料强度时，作用而处于切向拉应力状态当切向拉应力超过材料强度时，锻件孔壁就会产生纵向裂纹锻件孔壁就会产生纵向裂纹 冲孔后，坯料的形状也会走样，即上端面凹进，下端面凸冲孔后，坯料的形状也会走样，即上端面凹进，下端面凸出，高度减小和侧面产生鼓形因此，冲孔后锻件尚需加修出，高度减小和侧面产生鼓形因此，冲孔后锻件尚需加修整工序Seite 194 2．冲孔时易产生的缺陷及防止措施．冲孔时易产生的缺陷及防止措施 ⑴⑴ 走样走样 主要是由于坯料尺寸不合理。

冲孔前将坯主要是由于坯料尺寸不合理冲孔前将坯料镦至料镦至D/d>3（越小，走样越严重）越小，走样越严重） ⑵⑵ 孔偏心孔偏心 主要是由于定位不准或加热不均匀先压主要是由于定位不准或加热不均匀先压一浅印和使温度均匀后再冲一浅印和使温度均匀后再冲 ⑶⑶ 斜孔斜孔 主要是由于操作不当或坯料及工具不规范主要是由于操作不当或坯料及工具不规范 ⑷⑷ 裂纹裂纹 主要是由于材料塑性低，冲头锥度大，冲主要是由于材料塑性低，冲头锥度大，冲孔时走样大等孔时走样大等Seite 195 四、四、扩孔扩孔 减小空心坯料壁厚，而增加其内、外径的锻造工序称为扩孔减小空心坯料壁厚，而增加其内、外径的锻造工序称为扩孔 心轴扩孔(马架扩孔）Seite 196 冲子扩孔Seite 197 五、五、弯曲弯曲（（局部加载，局部受力，局部变形局部加载，局部受力，局部变形）） 弯曲是将坯料弯成所规定形状的锻造工序它同其它工序弯曲是将坯料弯成所规定形状的锻造工序它同其它工序联合使用，可以得到各种弯曲形状的锻件，如吊钩、叉子、联合使用，可以得到各种弯曲形状的锻件，如吊钩、叉子、夹钳等。

夹钳等 弯曲时坯料的形状变化Seite 198 六、六、错移错移 错移是将毛坯的一部分与另一部分错开一定距离而错移是将毛坯的一部分与另一部分错开一定距离而保持轴心平行的锻造工序保持轴心平行的锻造工序制造曲轴时常采用这种方法制造曲轴时常采用这种方法 错移 a) 在一个平面内的错移 b) 在两个平面内的错移第五章第五章  自由锻工艺自由锻工艺材料科学与工程学院Seite 200         自由锻工艺过程的自由锻工艺过程的实质实质是利用简单和通是利用简单和通用的工具逐步改变坯料的形状和尺寸，从用的工具逐步改变坯料的形状和尺寸，从而获得所要求形状和性能的锻件的加工过而获得所要求形状和性能的锻件的加工过程Seite 201 特点：特点：       1．逐步变形方式，其所需设备功率比模锻要小得多，．逐步变形方式，其所需设备功率比模锻要小得多，可以用较小设备锻较大锻件；可以用较小设备锻较大锻件；       2．锻件精度低，生产效率低，适合小批、单件、大．锻件精度低，生产效率低，适合小批、单件、大型锻件的生产。

型锻件的生产自由锻工艺要研究的自由锻工艺要研究的内容内容是：锻件的成形规律和如何提是：锻件的成形规律和如何提高锻件质量两方面高锻件质量两方面在重型机械中，自由锻是生产大型锻件和特大型锻件唯在重型机械中，自由锻是生产大型锻件和特大型锻件唯一成型的方法一成型的方法 Seite 202 Seite 203 §5-1 自由锻件的分类及变形方案的确定自由锻件的分类及变形方案的确定为了便于制订工艺规程，自由锻件可分为以下几类：为了便于制订工艺规程，自由锻件可分为以下几类：1．轴杆类锻件：轴向尺寸远大于横截面尺寸基本工．轴杆类锻件：轴向尺寸远大于横截面尺寸基本工序为：拔长或镦粗＋拔长序为：拔长或镦粗＋拔长2．矩形断面锻件：可归为轴杆类．矩形断面锻件：可归为轴杆类3．曲轴类锻件：不仅沿轴线有截面形状和面积变化，．曲轴类锻件：不仅沿轴线有截面形状和面积变化，而且轴线有多方向弯曲而且轴线有多方向弯曲基本工序为：拔长、错移、扭转基本工序为：拔长、错移、扭转Seite 204 Seite 205 Seite 206 4．盘形类（饼块类）锻件：横向尺寸大于高度尺寸．盘形类（饼块类）锻件：横向尺寸大于高度尺寸。

基本工序为：镦粗基本工序为：镦粗  5．空心类锻件：有中心通孔．空心类锻件：有中心通孔基本工序为：镦粗、冲孔、扩孔、或芯轴拔长等基本工序为：镦粗、冲孔、扩孔、或芯轴拔长等6．弯曲类锻件：具有弯曲的轴线，弯曲可以是对称的，．弯曲类锻件：具有弯曲的轴线，弯曲可以是对称的，也可是不对称的也可是不对称的基本工序为：拔长、弯曲基本工序为：拔长、弯曲  7．复杂形状锻件．复杂形状锻件  不同工序的组合不同工序的组合Seite 207 锻件分类及所需锻造工序锻件分类及所需锻造工序 Seite 208 §5-2 自由锻工艺规程的制定自由锻工艺规程的制定    自由锻工艺规程自由锻工艺规程的内容：的内容：    ⑴⑴ 根据零件图绘制锻件图；根据零件图绘制锻件图；    ⑵⑵ 确定坯料的质量和尺寸；确定坯料的质量和尺寸；    ⑶⑶ 制订变形工艺及选用工具；制订变形工艺及选用工具；    ⑷⑷ 选择设备吨位；选择设备吨位；    ⑸⑸ 确定锻造温度范围，制订坯料加热和锻件冷却规范；确定锻造温度范围，制订坯料加热和锻件冷却规范；    ⑹⑹ 制订锻件热处理规范；制订锻件热处理规范；    ⑺⑺ 提出锻件的技术条件和检验要求；提出锻件的技术条件和检验要求；    ⑻⑻ 填写工艺规程卡片等。

填写工艺规程卡片等Seite 209 一、绘制锻件图一、绘制锻件图锻件图锻件图是以零件图为基础，考虑了加工余量、锻是以零件图为基础，考虑了加工余量、锻件公差、锻造余块、检验试样及工艺夹头等因素件公差、锻造余块、检验试样及工艺夹头等因素绘制而成绘制而成Seite 210  1．．加工余量加工余量   当锻造不能达到零件的尺寸精度和粗糙度要求当锻造不能达到零件的尺寸精度和粗糙度要求时，零件表面需增加一层供切削加工用的金属，称为机械加工时，零件表面需增加一层供切削加工用的金属，称为机械加工余量，简称余量余量，简称余量        零件的公称尺寸零件的公称尺寸＋＋余量后的尺寸余量后的尺寸＝＝锻件公称尺寸锻件公称尺寸锻件的余量、余块锻件的余量、余块Seite 211  2．．余块余块    为了简化锻件的外形或锻造工艺的需要，通常需为了简化锻件的外形或锻造工艺的需要，通常需要添加金属这种加添的金属部分叫做余块要添加金属这种加添的金属部分叫做余块        锻造时，有些零件上的小孔，尺寸不大的凹档或台阶等，锻造时，有些零件上的小孔，尺寸不大的凹档或台阶等，一般不锻出，而加上余块，以简化锻件形状和操作。

但简化一般不锻出，而加上余块，以简化锻件形状和操作但简化后的锻件形状，会增加金属的消耗和机械加工工时因此，后的锻件形状，会增加金属的消耗和机械加工工时因此，是否要加放余块应根据零件的形状、尺寸和锻造技术水平及是否要加放余块应根据零件的形状、尺寸和锻造技术水平及经济效益等具体情况而定经济效益等具体情况而定Seite 212 3．．锻造公差锻造公差     由于设备精度或技术差异，锻件实际尺由于设备精度或技术差异，锻件实际尺寸达不到公称尺寸，允许存在一定的误差，就是锻造公寸达不到公称尺寸，允许存在一定的误差，就是锻造公差确定余量必须保证锻件在机械加工时能获得所需要的零确定余量必须保证锻件在机械加工时能获得所需要的零件尺寸和粗糙度，选择余量和公差时根据工厂的实际情件尺寸和粗糙度，选择余量和公差时根据工厂的实际情况来定Seite 213  4．．检验用试样及工艺夹头检验用试样及工艺夹头   供锻后组织性能检验以及方便供锻后组织性能检验以及方便锻后热处理的吊挂和机械加工的夹持等锻后热处理的吊挂和机械加工的夹持等5．．绘制锻件图绘制锻件图   在锻造余量、公差和各种余块确定后，便可在锻造余量、公差和各种余块确定后，便可绘制锻件图。

绘制锻件图    锻件的外形用锻件的外形用粗实线粗实线描绘，标出锻造公称尺寸和公差，同描绘，标出锻造公称尺寸和公差，同时在公称尺寸后面或下面标出零件尺寸并加上括号以示区别时在公称尺寸后面或下面标出零件尺寸并加上括号以示区别为了帮助了解成品零件的形状和便于锻后检查余量，应在锻为了帮助了解成品零件的形状和便于锻后检查余量，应在锻件图上用件图上用假想线（双点划线或细实线）假想线（双点划线或细实线），，描绘出描绘出零件零件的轮廓的轮廓形状Seite 214          一张完善的锻件图，除必须表明锻件的形状尺寸，余量一张完善的锻件图，除必须表明锻件的形状尺寸，余量公差，材料牌号，锻后热处理方法和要求外，个别重要零件，公差，材料牌号，锻后热处理方法和要求外，个别重要零件，还应在锻件图中表明截取机械性能实验，金相组织试样的方还应在锻件图中表明截取机械性能实验，金相组织试样的方向和位置以及其它特殊要求向和位置以及其它特殊要求典型锻件图 Seite 215 二、坯料重量和尺寸的计算二、坯料重量和尺寸的计算1．坯料重量的计算．坯料重量的计算    坯料的重量包括锻件重量和损耗重量损耗系数指火耗、切坯料的重量包括锻件重量和损耗重量。

损耗系数指火耗、切除料头与冲孔芯料等的损耗即：除料头与冲孔芯料等的损耗即：             G坯坯=(G锻锻+G芯芯+G切切)(1+δ％％)式中式中  G锻锻 ─ 锻件重量锻件重量(kg)，依公称尺寸确定；，依公称尺寸确定；          G芯芯 ─ 冲孔芯料损失，取决于冲孔方式；冲孔芯料损失，取决于冲孔方式；           G切切 ─ 拔长后切除料头的损失，取决于切除部位的尺寸；拔长后切除料头的损失，取决于切除部位的尺寸；         δ ─ 钢料加热烧损率钢料加热烧损率Seite 216 2．坯料尺寸的计算．坯料尺寸的计算                           ⑴⑴头道工序用镦粗法锻造时，为避免弯曲，高径比应小于头道工序用镦粗法锻造时，为避免弯曲，高径比应小于2.5，为便于下料，高径比应大于，为便于下料，高径比应大于1.25即          从而可得从而可得    D0 = (0.8～～1.0)                   a0 = (0.75～～0.9) Seite 217 ⑵⑵当头道工序为拔长时，原坯料直径应按锻件最大截面积当头道工序为拔长时，原坯料直径应按锻件最大截面积S锻锻, 并考虑锻比并考虑锻比KL和修整量等要求来确定：　　　和修整量等要求来确定：　　　                                                    S坯坯＝＝KL·S锻锻                      即即D0 = 1.13√KLS锻锻    再按国家材料规格，选取标准直径或标准边长，然后计算再按国家材料规格，选取标准直径或标准边长，然后计算坯料高度（下料长度）：坯料高度（下料长度）：      圆坯料圆坯料         方坯料方坯料   Seite 218 3．钢锭规格选择．钢锭规格选择      ⑴⑴第一种方法：先根据各种损耗求出利用率第一种方法：先根据各种损耗求出利用率η：：      η = [1-(δ冒口冒口 + δ锭底锭底 + δ烧损烧损)]×100%式中式中  碳素钢钢锭：碳素钢钢锭：δ冒口冒口 = 18%～～25%，，δ锭底锭底 = 5%～～7%           合金钢钢锭：合金钢钢锭：δ冒口冒口 = 25%～～30%，，δ锭底锭底 = 7%～～10%         然后计算钢锭的计算然后计算钢锭的计算G锭锭：：               G锭锭=(G锻锻 + G损损)／／η式中式中  G损损 ─ 除冒口、锭底及烧损外的损耗量。

除冒口、锭底及烧损外的损耗量    最后按最后按G锭参照有关钢锭规格表选取相应规格的钢锭锭参照有关钢锭规格表选取相应规格的钢锭Seite 219   ⑵⑵ 第二种方法第二种方法(经验法经验法)：：根据锻件类型，参照经验资料先定出概略的钢锭利用率根据锻件类型，参照经验资料先定出概略的钢锭利用率η，，然后求得钢锭的计算质量然后求得钢锭的计算质量                               G锭锭 = G锻锻／／η再从有关钢锭规格表中，选取所需的钢锭规格再从有关钢锭规格表中，选取所需的钢锭规格Seite 220 三、变形工艺过程的制订三、变形工艺过程的制订内容：自由锻成形的基本工序、辅助工艺和修整内容：自由锻成形的基本工序、辅助工艺和修整工序，以及各变形工序的顺序和中间坯料尺寸等工序，以及各变形工序的顺序和中间坯料尺寸等 各类锻件变形工序的选择，应根据锻件的形各类锻件变形工序的选择，应根据锻件的形状、尺寸和技术要求，结合各锻造工序的变形状、尺寸和技术要求，结合各锻造工序的变形特点，参考有关典型工艺而具体确定特点，参考有关典型工艺而具体确定Seite 221 各工序坯料尺寸设计和工序选择是同时进行的，在各工序坯料尺寸设计和工序选择是同时进行的，在确定各工序毛坯尺寸时应注意：确定各工序毛坯尺寸时应注意： ⑴⑴ 坯料尺寸必须符合变形规则。

如镦粗时的高径比坯料尺寸必须符合变形规则如镦粗时的高径比小于小于3等 ⑵⑵ 应考虑各工序变形时坯料尺寸的变化规律如冲应考虑各工序变形时坯料尺寸的变化规律如冲孔时坯料高度略有减小，扩孔时坯料高度略有增加等孔时坯料高度略有减小，扩孔时坯料高度略有增加等 ⑶⑶ 锻件最后需要精整时，应留有修整量锻件最后需要精整时，应留有修整量 ⑷⑷ 大锻件须多火次完成时，应考虑中间各火次加热大锻件须多火次完成时，应考虑中间各火次加热的可能性的可能性Seite 222 四、锻造比的确定四、锻造比的确定          锻造比是表示锻造比是表示锻件变形程度锻件变形程度的一种方法，也是保证锻的一种方法，也是保证锻件质量的一个重要指标应合理选择锻造比件质量的一个重要指标应合理选择锻造比         型材一般经过大变形的锻轧，组织性能均得到改善，型材一般经过大变形的锻轧，组织性能均得到改善，一般不须考虑锻造比一般不须考虑锻造比         钢锭的锻造必须考虑锻造比钢锭的锻造必须考虑锻造比   一般要求锻造比大于一般要求锻造比大于3Seite 223 典型锻件的锻造比见表典型锻件的锻造比见表Seite 224       在使用锻锤进行锻造时，必须正确选择合适的设备。

在使用锻锤进行锻造时，必须正确选择合适的设备用小的设备锻造太大的锻件，锻件内部锻不透，而且生用小的设备锻造太大的锻件，锻件内部锻不透，而且生产率低       反之，小型锻件用太大的设备进行锻造速度慢，打反之，小型锻件用太大的设备进行锻造速度慢，打击力不易控制，也是不适宜的击力不易控制，也是不适宜的五、设备吨位的计算与选择五、设备吨位的计算与选择根据作用在坯料上力的性质，自由锻设备根据作用在坯料上力的性质，自由锻设备分为锻锤和液压机两大类分为锻锤和液压机两大类Seite 225 锻锤产生冲击力使金属坯锻锤产生冲击力使金属坯料变形锻锤的吨位是以落下料变形锻锤的吨位是以落下部分的质量来表示的生产中部分的质量来表示的生产中常使用的锻锤是空气锤和蒸汽常使用的锻锤是空气锤和蒸汽－空气锤空气锤利用电动机－空气锤空气锤利用电动机带动活塞产生压缩空气，使锤带动活塞产生压缩空气，使锤头上下往复运动进行锤击它头上下往复运动进行锤击它的特点是结构简单，操作方便，的特点是结构简单，操作方便，维护容易，但吨位较小，只能维护容易，但吨位较小，只能用来锻造用来锻造100kg以下的小型锻以下的小型锻件。

蒸汽－空气锤采用蒸汽和件蒸汽－空气锤采用蒸汽和压缩空气作为动力，其吨位稍压缩空气作为动力，其吨位稍大，可用来生产质量小于大，可用来生产质量小于1500kg的锻件，的锻件， Seite 226        正确选择锻锤的吨位，需要考虑变正确选择锻锤的吨位，需要考虑变形面积、锻件的材质和变形温度精确形面积、锻件的材质和变形温度精确计算选择锻锤的吨位，需要计算材料的计算选择锻锤的吨位，需要计算材料的变形力       在实际工作中采用在实际工作中采用查表法查表法，既快又，既快又方便Seite 227 液压机产生静压力使金属坯料变液压机产生静压力使金属坯料变形目前大型水压机可达万吨以上，形目前大型水压机可达万吨以上，能锻造能锻造300300吨的锻件由于静压力作吨的锻件由于静压力作用时间长，容易达到较大的锻透深用时间长，容易达到较大的锻透深度，故液压机锻造可获得整个断面度，故液压机锻造可获得整个断面为细晶粒组织的锻件液压机是大为细晶粒组织的锻件液压机是大型锻件的唯一成形设备，大型先进型锻件的唯一成形设备，大型先进液压机的生产常标志着一个国家工液压机的生产常标志着一个国家工业技术水平发达的程度。

另外，液业技术水平发达的程度另外，液压机工作平稳，金属变形过程中无压机工作平稳，金属变形过程中无振动，噪音小，劳动条件较好但振动，噪音小，劳动条件较好但液压机设备庞大、造价高液压机设备庞大、造价高 Seite 228 §5-3 大型锻件锻造大型锻件锻造的特点的特点        大型锻件泛指在大吨位锻压设备上锻造的大型锻件泛指在大吨位锻压设备上锻造的外形尺外形尺寸和重量较大寸和重量较大的锻件，其中主要是大型自由锻件，通的锻件，其中主要是大型自由锻件，通常把一万常把一万KN以上的锻造水压机或以上的锻造水压机或5t以上自由锻锤上锻以上自由锻锤上锻造的重型锻件，称为大型锻件造的重型锻件，称为大型锻件Seite 229  大型锻件生产的主要特点：大型锻件生产的主要特点：    ⑴⑴质量要求严格质量要求严格    质量可靠、性能优良等冶金质量、锻质量可靠、性能优良等冶金质量、锻造、热处理技术的优化与控制、质量分析与测试技术等有造、热处理技术的优化与控制、质量分析与测试技术等有关    ⑵⑵工艺过程复杂工艺过程复杂    包括：冶炼、铸锭、加热、锻造、粗包括：冶炼、铸锭、加热、锻造、粗加工、热处理等。

工艺环节多、周期长、连续性强、集体加工、热处理等工艺环节多、周期长、连续性强、集体劳动、生产技术复杂劳动、生产技术复杂    ⑶⑶生产费用高生产费用高    材料、能源、工具、设备等消耗大，所材料、能源、工具、设备等消耗大，所以提高材料利用率、降低消耗、减少废品率，在技术上和以提高材料利用率、降低消耗、减少废品率，在技术上和经济上具有重要的意义经济上具有重要的意义Seite 230 几个主要问题：几个主要问题：一、大型钢锭的加热特点一、大型钢锭的加热特点         横截面尺寸大，加热时内外温度差比中小型锻横截面尺寸大，加热时内外温度差比中小型锻坯大得多，温度应力、组织应力和残余应力等问题坯大得多，温度应力、组织应力和残余应力等问题要充分重视加热时要保证充分均匀热透要充分重视加热时要保证充分均匀热透Seite 231 二、热锻变形对金属组织和性能的影响二、热锻变形对金属组织和性能的影响1．．破碎铸态组织，细化晶粒破碎铸态组织，细化晶粒    变形程度达到一定值，铸变形程度达到一定值，铸态的粗晶、树枝状晶以及晶界物质被击碎，经过随后的态的粗晶、树枝状晶以及晶界物质被击碎，经过随后的再结晶形成新的等轴细晶组织。

这对于某些不能通过热再结晶形成新的等轴细晶组织这对于某些不能通过热处理方式改变晶粒尺寸的钢，如奥氏体钢，可以通过严处理方式改变晶粒尺寸的钢，如奥氏体钢，可以通过严格控制变形温度，并保证足够的变形量，通过锻造来细格控制变形温度，并保证足够的变形量，通过锻造来细化晶粒    2．．降低偏析程度，改善碳化物及夹杂物的分布降低偏析程度，改善碳化物及夹杂物的分布 Seite 232 3．．锻合内部孔隙锻合内部孔隙    钢锭越大，那么内部缺陷越多，致密钢锭越大，那么内部缺陷越多，致密性越低，内部的孔隙多，所以锻合压实孔隙就是大型锻性越低，内部的孔隙多，所以锻合压实孔隙就是大型锻造中存在的一个很重要的内容造中存在的一个很重要的内容通过大量生产经验和模型实验，发现具备以下条件有利通过大量生产经验和模型实验，发现具备以下条件有利于锻合孔隙的：于锻合孔隙的：    ①① 良好的应力状态，如足够的静水压力良好的应力状态，如足够的静水压力    ②② 足够大的变形量足够大的变形量    ③③ 足够高的变形温度足够高的变形温度孔隙锻合的机理孔隙锻合的机理：在上述变形条件下，首先发生屈服、：在上述变形条件下，首先发生屈服、变形，进而闭合，压紧，最后在高温高压作用下焊合、变形，进而闭合，压紧，最后在高温高压作用下焊合、压实。

经过合理的锻压，材料的致密性、连续性、力学压实经过合理的锻压，材料的致密性、连续性、力学性能显著改善性能显著改善Seite 233 4．．形成纤维组织形成纤维组织   变形后，晶粒沿主应变方向拉长，变形后，晶粒沿主应变方向拉长，晶界物质随之变化，造成变形后的组织性能具有一定的晶界物质随之变化，造成变形后的组织性能具有一定的方向性，在低倍显微镜下可以明显的看到这种方向性方向性，在低倍显微镜下可以明显的看到这种方向性其中塑性夹杂呈条状，脆性物质呈链状这种不均匀分其中塑性夹杂呈条状，脆性物质呈链状这种不均匀分布再结晶后也不会消失，这种方向性的热变形组织结构，布再结晶后也不会消失，这种方向性的热变形组织结构，称为称为“纤维组织纤维组织”或或“流线流线”Seite 234        由于沿纤维方向的力学性能要高于垂直于纤由于沿纤维方向的力学性能要高于垂直于纤维方向的力学性能，这就要根据锻件的受力情况维方向的力学性能，这就要根据锻件的受力情况和破坏情况，正确控制流线的分布这样制订出和破坏情况，正确控制流线的分布这样制订出合理的锻造工艺，改善制件的承载能力，防止失合理的锻造工艺，改善制件的承载能力，防止失效破坏，提高使用性能。

效破坏，提高使用性能Seite 235    5．．锻造对锻件性能的影响锻造对锻件性能的影响   经锻造压实、再结晶后，经锻造压实、再结晶后，致密性、均匀性都大有提高，综合力学性能相应提高致密性、均匀性都大有提高，综合力学性能相应提高而锻造比的大小对锻件力学性能影响最大而锻造比的大小对锻件力学性能影响最大        随着锻比的增加，纵向和横向的塑性和强度指标随着锻比的增加，纵向和横向的塑性和强度指标均有明显增长继续增大锻造比，则增长缓慢，并形均有明显增长继续增大锻造比，则增长缓慢，并形成纤维组织，横向塑性、韧性指标开始下降，明显低成纤维组织，横向塑性、韧性指标开始下降，明显低于纵向的，出现异向性于纵向的，出现异向性一般来说，大型锻件的锻造比在一般来说，大型锻件的锻造比在2～～6的范围内的范围内Seite 236 三、大型锻件变形工艺分析三、大型锻件变形工艺分析        生产大锻件必须根据对锻件组织性能的具体要生产大锻件必须根据对锻件组织性能的具体要求恰当地选用变形工艺因此，有必要对大锻件求恰当地选用变形工艺因此，有必要对大锻件锻造中常用变形工艺的特点进行具体分析锻造中常用变形工艺的特点进行具体分析。

材料科学与工程学院第六章 模锻成形工序分析Seite 238 一、模锻特点一、模锻特点定义：把加热好的坯料放在固定于模锻设备上的模具定义：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内进行锻造的方法称为模锻模锻模锻是使用专用锻模进模锻是使用专用锻模进行锻造来获得所需形状和尺寸锻件的主要工艺方法行锻造来获得所需形状和尺寸锻件的主要工艺方法模锻的特点是：在锻压机器动力作用下，热透坯料在模锻的特点是：在锻压机器动力作用下，热透坯料在锻模型腔中被迫塑性流动成形，从而获得比自由锻质锻模型腔中被迫塑性流动成形，从而获得比自由锻质量更高的锻件量更高的锻件 §6-1  概述概述Seite 239 Seite 240 优点：优点：  1．生产率高；．生产率高；  2．锻件形状较复杂，尺寸精度较高；粗糙度也比自由．锻件形状较复杂，尺寸精度较高；粗糙度也比自由锻低；锻低；  3．锻件的机械加工余量较小，材料利用率较高；．锻件的机械加工余量较小，材料利用率较高；  4．可使流线分布更为完整合理，从而进一步提高零件．可使流线分布更为完整合理，从而进一步提高零件的使用寿命；的使用寿命；  5．生产过程操作简便，劳动强度比自由锻小；．生产过程操作简便，劳动强度比自由锻小；  6．锻件达到一定批量后，其成本降低。

．锻件达到一定批量后，其成本降低Seite 241 缺点：缺点：  1．设备投资大；．设备投资大；  2．生产准备周期，尤其是锻模制造周期都比较长，．生产准备周期，尤其是锻模制造周期都比较长，               批量小的锻件在经济上不合算；批量小的锻件在经济上不合算；  3．锻模成本高，且寿命较低；．锻模成本高，且寿命较低；        4．工艺灵活性不如自由锻．工艺灵活性不如自由锻Seite 242 二、工具二、工具(模具模具)形状对变形和金属流动的主要影响形状对变形和金属流动的主要影响1．控制锻件的形状和尺寸：（终锻模膛，终成形模具）．控制锻件的形状和尺寸：（终锻模膛，终成形模具）        为保证锻件的形状和尺寸精度，设计模具时应注意以下为保证锻件的形状和尺寸精度，设计模具时应注意以下两点：两点：        (1) 热锻时应考虑锻件和模具的热收缩；热锻时应考虑锻件和模具的热收缩；        (2) 精密成形时还应考虑模具的弹性变形精密成形时还应考虑模具的弹性变形Seite 243 2．控制金属的流动方向．控制金属的流动方向塑性变形的金属主要沿最大主应力增大的方向流动。

塑性变形的金属主要沿最大主应力增大的方向流动在三向压应力情况下，金属主要沿最小阻力（增大）在三向压应力情况下，金属主要沿最小阻力（增大）的方向流动的方向流动3．控制塑性变形区．控制塑性变形区  靠利用不同工具在坯料内产生不同的应力状态，使靠利用不同工具在坯料内产生不同的应力状态，使部分金属首先满足屈服条件部分金属首先满足屈服条件Seite 244 4．提高金属的塑性：尽量形成三向压应力的应力状态．提高金属的塑性：尽量形成三向压应力的应力状态          静水压力越大，材料的塑性越高静水压力越大，材料的塑性越高            芯轴扩孔、辗压扩孔、挤压，三向压应力芯轴扩孔、辗压扩孔、挤压，三向压应力          冲子、楔扩孔，切向受拉，塑性差冲子、楔扩孔，切向受拉，塑性差5．控制坯料失稳提高成形极限：失稳弯曲，进而会发．控制坯料失稳提高成形极限：失稳弯曲，进而会发展成为折迭展成为折迭      长杆料顶镦时，长杆料顶镦时，D＜＜1.25d0       管子弯曲时，应该用适当的模具或芯轴管子弯曲时，应该用适当的模具或芯轴                         Seite 245 §6-2  开式模锻开式模锻一、概念一、概念        开式模锻开式模锻是变形金属的流动不完全受是变形金属的流动不完全受模腔限制的一种锻造方式。

开式模锻时，模腔限制的一种锻造方式开式模锻时，多余的金属沿垂直于作用力的方向流动形多余的金属沿垂直于作用力的方向流动形成毛边Seite 246 二、飞边槽的作用二、飞边槽的作用1．增大径向阻力，迫使金属充满模膛；．增大径向阻力，迫使金属充满模膛；2．容纳多余的金属；．容纳多余的金属；3．缓冲上、下模的打击，防止模具压塌和开裂．缓冲上、下模的打击，防止模具压塌和开裂Seite 247 三、模锻过程的四个阶段三、模锻过程的四个阶段开式模锻时，金属流动的过程可以分为四个阶段：开式模锻时，金属流动的过程可以分为四个阶段：I．第一阶段是自由变形或镦粗变形阶段；．第一阶段是自由变形或镦粗变形阶段；II．第二阶段为形成毛边阶段；．第二阶段为形成毛边阶段；III．第三阶段为充满型槽阶段；．第三阶段为充满型槽阶段；IV．第四阶段为锻足或打靠阶段．第四阶段为锻足或打靠阶段Seite 248 四、开式模锻各阶段的变形分析四、开式模锻各阶段的变形分析      ⒈⒈  第第Ⅰ阶段阶段   坯料在型槽中发生镦粗变形此时金坯料在型槽中发生镦粗变形此时金属处于属处于较弱较弱的的三向压应力三向压应力状态，变形抗力较小。

状态，变形抗力较小Seite 249 ⒉⒉ 第第Ⅱ阶段阶段   金属流动方向有两个方向，一个是充满模腔，金属流动方向有两个方向，一个是充满模腔，一方面流入毛边槽，形成少许毛边这时，两方面流动一方面流入毛边槽，形成少许毛边这时，两方面流动阻力都很大，处于阻力都很大，处于明显明显的的三向压应力三向压应力状态，变形抗力显状态，变形抗力显著上升        该阶段的凹圆角被充满后，变形金属可分为五个区该阶段的凹圆角被充满后，变形金属可分为五个区域：域：A内、内、A外为镦粗和外为镦粗和B区金属如同在圆形砧内摔圆，区金属如同在圆形砧内摔圆，C区为弹性变形区，区为弹性变形区，D区内的金属变形犹如外径受限制的环区内的金属变形犹如外径受限制的环形件镦粗形件镦粗Seite 250 3．第．第Ⅲ阶段阶段           金属流入毛边槽的阻力急剧增大，形成一金属流入毛边槽的阻力急剧增大，形成一个阻力圈迫使金属继续向型槽深处和圆角处个阻力圈迫使金属继续向型槽深处和圆角处流动，直到整个型槽完全充满为止此阶段金流动，直到整个型槽完全充满为止此阶段金属处于属处于更强更强的的三向应力三向应力状态，变形抗力急剧增状态，变形抗力急剧增大。

大Seite 251 4．第．第Ⅳ阶段阶段      多余金属排入飞边多余金属排入飞边        变形区仅发生在分模面附近的一个区域内变形区仅发生在分模面附近的一个区域内(椭圆形椭圆形或菱形变形区或菱形变形区)，其它区域处于三向等压力应力状态，，其它区域处于三向等压力应力状态，即成为弹性变形区即成为弹性变形区(刚性区刚性区)变形区的应力应变状态与变形区的应力应变状态与薄件镦粗一样薄件镦粗一样        此阶段由于飞边继续变薄和降温，变形抗力继续增此阶段由于飞边继续变薄和降温，变形抗力继续增大，达到大，达到最大值最大值所需要的锤击力最大，开式模锻所需所需要的锤击力最大，开式模锻所需的变形力即按此阶段计算的变形力即按此阶段计算Seite 252 五、开式模锻时影响金属成形的主要因素五、开式模锻时影响金属成形的主要因素       以上分析表明，变形金属的流动取决于各流动方向以上分析表明，变形金属的流动取决于各流动方向上的阻力之间的关系，此外，载荷的性质上的阻力之间的关系，此外，载荷的性质(设备速度设备速度)等等也有一定影响也有一定影响主要因素有：主要因素有：1．模膛．模膛(模锻件模锻件)的具体尺寸和形状。

的具体尺寸和形状      1）变形金属与模壁的摩擦系数小，有利于充满模膛）变形金属与模壁的摩擦系数小，有利于充满模膛      2）模壁斜度：易于锻后取出锻件，不利于充满模膛）模壁斜度：易于锻后取出锻件，不利于充满模膛Seite 253 3）孔口圆角半径：）孔口圆角半径：      R过小时，锻件可能折叠或切断金属纤维，锻模易被压塌；过小时，锻件可能折叠或切断金属纤维，锻模易被压塌；       R过大时，增加金属消耗和机械加工量；易于充满模膛过大时，增加金属消耗和机械加工量；易于充满模膛   孔口圆角半径应适当大一些孔口圆角半径应适当大一些4）模膛的宽度与深度）模膛的宽度与深度      模膛愈深、愈窄，充满模膛越困难模膛愈深、愈窄，充满模膛越困难5）模具温度：）模具温度：       温度过高，降低模具寿命；温度过高，降低模具寿命；       温度过低，金属充满模膛困难温度过低，金属充满模膛困难     铝合金、高温合金锻造时，模具应预热至铝合金、高温合金锻造时，模具应预热至200～～300℃Seite 254 2．飞边槽的影响．飞边槽的影响桥口，仓部桥口，仓部1）桥口的宽度越大，高度越小，即）桥口的宽度越大，高度越小，即b/h飞飞越大，越大，阻力越大；阻力越大；2）阻力过大，变形抗力很大，可能造成上下模）阻力过大，变形抗力很大，可能造成上下模打不靠；打不靠；      阻力过小，型腔充不满。

阻力过小，型腔充不满Seite 255 3）型腔易充满时，）型腔易充满时，b/h飞飞取小一些，反之，取大一些，取小一些，反之，取大一些，如压入成形时，如压入成形时，b/h飞飞大一些4）胎模锻造时，）胎模锻造时，b/h飞飞比模锻时小，约为比模锻时小，约为1/25）螺旋压力机模锻时，由于行程次数少，）螺旋压力机模锻时，由于行程次数少，          胎模胎模< b/h飞飞<锤上模锻锤上模锻Seite 256 6）高速锤锻造时，易造成充不满型腔的现象，）高速锤锻造时，易造成充不满型腔的现象，b/h飞飞应应较大       比较难充满的锻件还必须采取无飞边或小飞边模锻比较难充满的锻件还必须采取无飞边或小飞边模锻7）还应考虑）还应考虑b，，h飞飞的绝对值，的绝对值，b过小，模具易被打塌，过小，模具易被打塌，或很快被磨损或很快被磨损8）同一锻件的不同部分，可根据充满型腔的难易程度，）同一锻件的不同部分，可根据充满型腔的难易程度，采用不同的采用不同的b或或b/h飞飞，或采用，或采用制动槽制动槽（叉形部分）（叉形部分）Seite 257 3．终锻前坯料的具体形状和尺寸第八章）．终锻前坯料的具体形状和尺寸。

第八章）4．坯料本身性质的不均匀．坯料本身性质的不均匀5．设备工作速度的影响：．设备工作速度的影响：   速度越快，越易成形形状复杂、要求精确的锻件速度越快，越易成形形状复杂、要求精确的锻件Seite 258          开式模锻中飞边金属的损耗较大，通常开式模锻中飞边金属的损耗较大，通常飞边占锻件质量的飞边占锻件质量的10％～％～50％，为减少金属损％，为减少金属损耗，提高材料利用率，出现了耗，提高材料利用率，出现了闭式模锻闭式模锻Seite 259 §6-3  闭式模锻闭式模锻闭式模锻又称无飞边模锻闭式模锻又称无飞边模锻开式模锻可以认为是有飞边的模锻开式模锻可以认为是有飞边的模锻Seite 260 优点优点：：①①减少飞边材料损耗减少飞边材料损耗(飞边金属约为锻件重量的飞边金属约为锻件重量的30%左右左右) ②②节省切边设备节省切边设备      在正常工作情况下，闭式模锻一般不产生飞边，故在正常工作情况下，闭式模锻一般不产生飞边，故可以节约金属和节省切边设备可以节约金属和节省切边设备Seite 261 ③③有利于金属充满型槽，有利于进行精密模锻；有利于金属充满型槽，有利于进行精密模锻；      原因是：上、下模间的间隙很小，在模锻过程中间隙保持不原因是：上、下模间的间隙很小，在模锻过程中间隙保持不变。

由于间隙很小，金属流入间隙的阻力一开始就很大，这有利变由于间隙很小，金属流入间隙的阻力一开始就很大，这有利于金属充满型槽，适用于精密模锻于金属充满型槽，适用于精密模锻④④闭式模锻时金属处于明显的三向压力状态，有利于闭式模锻时金属处于明显的三向压力状态，有利于低塑性材料的成形低塑性材料的成形      由于闭式模锻时处于由于闭式模锻时处于很高很高的三向压应力状态，变形抗力很大，的三向压应力状态，变形抗力很大，模具容易损坏模具容易损坏Seite 262 进行闭式模锻的进行闭式模锻的必要条件必要条件：：      ①①坯料体积准确坯料体积准确        ②②坯料形状合理并能在模膛内准确定位；坯料形状合理并能在模膛内准确定位；      ③③能够较准确地控制打击能量或模压力；能够较准确地控制打击能量或模压力；      ④④有简便的取件措施或顶料机构有简便的取件措施或顶料机构由于上述这些必要条件，使闭式模锻在模锻锤和锻压机由于上述这些必要条件，使闭式模锻在模锻锤和锻压机上的应用受到上的应用受到限制限制Seite 263 适用范围适用范围：：    适用于轴对称变形或近似对称变形目前用的适用于轴对称变形或近似对称变形。

目前用的最多的是短轴类回转体最多的是短轴类回转体Seite 264 一、闭式模锻的变形过程分析一、闭式模锻的变形过程分析 闭式模锻的变形过程，可分为三个阶段：闭式模锻的变形过程，可分为三个阶段：                ①①第第Ⅰ阶段是基本成形阶段；阶段是基本成形阶段；                ②②第第Ⅱ阶段是充满阶段；阶段是充满阶段；                ③③第第Ⅲ阶段是形成纵向飞边阶段阶段是形成纵向飞边阶段Seite 265 1．第．第Ⅰ阶段阶段──基本成形阶段基本成形阶段   　由开始变形至金属基本充满型槽，此阶段变形　由开始变形至金属基本充满型槽，此阶段变形力的增加相对较慢金属变形可能是镦粗、压入、力的增加相对较慢金属变形可能是镦粗、压入、冲孔或挤压成形；有可能是整体变形，也可能是冲孔或挤压成形；有可能是整体变形，也可能是局部变形局部变形Seite 266 2．第．第Ⅱ阶段阶段──充满阶段　充满阶段　      从前阶段结束到金属完全充满为止最从前阶段结束到金属完全充满为止最大变形力比第大变形力比第Ⅰ阶段可增大阶段可增大2~3倍，但变形量倍，但变形量很小。

很小Seite 267 3．第．第Ⅲ阶段阶段──形成纵向毛刺形成纵向毛刺(飞边飞边)阶段阶段         坯料已基本上成为不变形的刚性体，只有在坯料已基本上成为不变形的刚性体，只有在极大的模压力作用下，或在足够的打击能量作用极大的模压力作用下，或在足够的打击能量作用下，才能使端部的金属产生变形流动，形成纵向下，才能使端部的金属产生变形流动，形成纵向毛刺毛刺的厚度愈薄，高度愈高，模膛侧壁的毛刺毛刺的厚度愈薄，高度愈高，模膛侧壁的压应力压应力σR也愈大    这个阶段的变形对闭式模锻有害无益，是不希这个阶段的变形对闭式模锻有害无益，是不希望出现的望出现的Seite 268 由此：由此：    ⑴⑴ 闭式模锻变形过程宜在第闭式模锻变形过程宜在第Ⅱ阶段刚完成，即形成纵向毛阶段刚完成，即形成纵向毛刺之前结束刺之前结束    ⑵⑵ 模壁的受力情况与锻件的模壁的受力情况与锻件的H/D有关，有关，H/D越小，模壁受力越小，模壁受力情况越好情况越好    ⑶⑶ 坯料体积的精确性对锻件尺寸和是否出现纵向毛刺有重坯料体积的精确性对锻件尺寸和是否出现纵向毛刺有重要影响    ⑷⑷ 打击能量或模压力是否合适对闭式模锻的成形情况有重打击能量或模压力是否合适对闭式模锻的成形情况有重要影响。

要影响    ⑸⑸ 坯料形状和尺寸比例是否合适，在模膛中定位是否正确坯料形状和尺寸比例是否合适，在模膛中定位是否正确对金属分布的均匀性有重要影响对金属分布的均匀性有重要影响Seite 269 §6-3 挤压挤压正挤压正挤压反挤压反挤压径向挤压径向挤压复合挤压复合挤压Seite 270 §6-4  顶镦顶镦　　坯料端部的局部镦粗称为顶镦或称聚集坯料端部的局部镦粗称为顶镦或称聚集材料科学与工程学院第七章 模锻工艺 Seite 272 Seite 273 一、模锻锤一、模锻锤1、蒸汽空气模锻锤：简、蒸汽空气模锻锤：简称称模锻锤模锻锤，普遍应用普遍应用                                    2、无砧座锤、无砧座锤                      3、高速锤、高速锤                          4、液压模锻锤、液压模锻锤§7-1  常用模锻设备及其工艺特点常用模锻设备及其工艺特点常用锻模设备主要有：常用锻模设备主要有：模锻锤模锻锤，，热模锻压力机热模锻压力机 螺旋压力机螺旋压力机和和平锻机平锻机。

Seite 274 1、与热模锻压力机相比，其主要、与热模锻压力机相比，其主要工作特性工作特性：：（（1）靠冲击力变形，打击速度较高（）靠冲击力变形，打击速度较高（7～～9m/s），受），受力系统不封闭，由下砧传给基础；力系统不封闭，由下砧传给基础；（（2）行程不固定，打击次数多；）行程不固定，打击次数多；（（3）抗偏载能力和导向精度较差，而且无顶出装置抗偏载能力和导向精度较差，而且无顶出装置Seite 275 2、工作特性、工作特性          其其工艺特点工艺特点：：（（1）锻件上难充满的部分应尽量放在上模，因）锻件上难充满的部分应尽量放在上模，因为为上模模膛的填充性上模模膛的填充性更好；更好；（（2）一般不需其他设备为其制坯，具有广泛的）一般不需其他设备为其制坯，具有广泛的通用性通用性；；（（3）其工作特性决定了其模锻件的）其工作特性决定了其模锻件的精度不高精度不高，，且拔模斜度较大且拔模斜度较大Seite 276 二、热模锻压力机（简称锻压机）二、热模锻压力机（简称锻压机）分有：连杆式、双滑块式、楔式分有：连杆式、双滑块式、楔式它是为避免模锻锤的缺点而研制的一种专用它是为避免模锻锤的缺点而研制的一种专用曲柄压力机曲柄压力机，，设备规格设备规格6300kN～～12万万kN。

依靠曲柄的传动，滑块作依靠曲柄的传动，滑块作上下往复上下往复运动Seite 277 1、与模锻锤相比，其、与模锻锤相比，其工作特性工作特性为：为：（（1）静压成形，无震动和噪音；）静压成形，无震动和噪音；（（2）机架和曲柄连杆机构的刚性大，工作时弹性变形小；）机架和曲柄连杆机构的刚性大，工作时弹性变形小；（（3）滑块行程一定，每一模锻工步只要一次行程完成；）滑块行程一定，每一模锻工步只要一次行程完成；（（4）导向精度和承受偏载的能力强；）导向精度和承受偏载的能力强；（（5）有上下顶件装置，便于锻件脱模有上下顶件装置，便于锻件脱模Seite 278 工艺特点：工艺特点：1.   流动特点及充填与流动特点及充填与模锻锤模锻锤不同，采用多模膛模锻逐步成形，实际不同，采用多模膛模锻逐步成形，实际生产模膛数不超过四个；生产模膛数不超过四个；①① 前者在水平方向的流动较为强烈，而前者在水平方向的流动较为强烈，而后者后者在高度方向的流动较强在高度方向的流动较强②② 后者充填上模的能力强，而前者没有明显区别后者充填上模的能力强，而前者没有明显区别2.   锻件的内部质量高；锻件的内部质量高；3.  锻件尺寸精度高，模锻斜度较小或不带斜度（带有上下顶件装置）锻件尺寸精度高，模锻斜度较小或不带斜度（带有上下顶件装置）①① 高度方向：行程固定，机架刚性大高度方向：行程固定，机架刚性大②② 水平方向：滑块导向，模具导向水平方向：滑块导向，模具导向Seite 279 4.   当需拔长和滚挤制坯的锻件，应利用其他设备制坯，然后再模锻当需拔长和滚挤制坯的锻件，应利用其他设备制坯，然后再模锻成形；成形；5.   应尽量采用电加热或少无氧化加热或为一般加热配备清除氧化皮应尽量采用电加热或少无氧化加热或为一般加热配备清除氧化皮的装置（高压水装置或机械刷）的装置（高压水装置或机械刷） 氧化皮不易去除氧化皮不易去除6.   可采用组合结构模具，合模时分模面不能压靠，要留有间隙；可采用组合结构模具，合模时分模面不能压靠，要留有间隙；7.   对变形速度敏感的低塑性合金可在锻压机上锻造；对变形速度敏感的低塑性合金可在锻压机上锻造；8.   与同等能力的模锻锤相比，造价高，小规模生产不宜采用。

与同等能力的模锻锤相比，造价高，小规模生产不宜采用          热模锻压力机的热模锻压力机的主要缺点主要缺点是造价高，适用性较窄，需与其它设备配合使是造价高，适用性较窄，需与其它设备配合使用才能最大限度地发挥其优越性用才能最大限度地发挥其优越性Seite 280 三、螺旋压力机三、螺旋压力机介于模锻锤与热模锻压力机之间介于模锻锤与热模锻压力机之间它们的它们的共同特点共同特点是飞轮在外力驱动下储备足够的能量，再通是飞轮在外力驱动下储备足够的能量，再通过螺杆传递给滑块来打击毛坯做功过螺杆传递给滑块来打击毛坯做功     设备规格：设备规格：630～～1.25万万(KN)液压螺旋（液压螺旋锤）压力机电动螺旋压力机摩擦压力机Seite 281 1、、工作特性工作特性：：（（1）具有锤类设备与压力机的双重性能：）具有锤类设备与压力机的双重性能：           行程不固定，有一定的冲击作用，与锤相似行程不固定，有一定的冲击作用，与锤相似            受力系统封闭，与压力机相似受力系统封闭，与压力机相似（（2）行程次数少，打击速度低：）行程次数少，打击速度低：           摩擦：行程摩擦：行程9～～40次次/min，速度，速度0.5~1.0m/s            液压：行程液压：行程20~79次次/min，速度，速度1.5~3.0m/s（（3）摩擦压力机传动效率低，多为中小型设备。

摩擦压力机传动效率低，多为中小型设备Seite 282 2、螺旋压力机上模锻、螺旋压力机上模锻工艺特点工艺特点：：（（1）能满足各种变形工序的力能要求，工艺适应性广：）能满足各种变形工序的力能要求，工艺适应性广：          为大变形工序（镦粗、挤压）提供大变形能量为大变形工序（镦粗、挤压）提供大变形能量           为小变形工序（终锻、精压、压印）提供较大的变形力为小变形工序（终锻、精压、压印）提供较大的变形力（（2）可进行精密模锻和闭式模锻，得到高精度锻件）可进行精密模锻和闭式模锻，得到高精度锻件 ；；（（3）适合模锻一些再结晶速度较低的低塑性合金钢和有）适合模锻一些再结晶速度较低的低塑性合金钢和有色合金          速度低，金属变形过程中的再结晶充分速度低，金属变形过程中的再结晶充分Seite 283 （（4）承受偏载能力差）承受偏载能力差          一般只进行单模膛锻造，用自由锻锤，辊锻机等设备制一般只进行单模膛锻造，用自由锻锤，辊锻机等设备制坯在偏心载荷不大的情况下，也可有多个模膛，但中心距离坯在偏心载荷不大的情况下，也可有多个模膛，但中心距离不超过螺杆节圆半径。

螺杆与滑块非刚性连接）不超过螺杆节圆半径螺杆与滑块非刚性连接）（（5）既可采用整体式锻模，又可采用组合式锻模；）既可采用整体式锻模，又可采用组合式锻模；（（6）螺旋压力机可以完成多种工艺，是一种工艺适应性）螺旋压力机可以完成多种工艺，是一种工艺适应性好、通用性强的设备好、通用性强的设备         除模锻外，还可进行切边、弯曲、精压、校正、挤压、和除模锻外，还可进行切边、弯曲、精压、校正、挤压、和板料冲压等工序板料冲压等工序Seite 284 3、与模锻锤和热模锻压力机相比：、与模锻锤和热模锻压力机相比：         与模锻锤相比，没有沉重而庞大的砧座，也不需要蒸与模锻锤相比，没有沉重而庞大的砧座，也不需要蒸汽锅炉和大型空气压缩机等辅助设备汽锅炉和大型空气压缩机等辅助设备         与热模锻压力机相比，制造成本便宜，维修简单与热模锻压力机相比，制造成本便宜，维修简单         因此，从基建、动力消耗、维修费用三方面看，是三因此，从基建、动力消耗、维修费用三方面看，是三种设备中种设备中最低最低的Seite 285 四、平锻机四、平锻机工作部分工作部分(锤头或滑块锤头或滑块)是作是作垂直往复垂直往复运动的，通常将运动的，通常将这些锻压设备称为这些锻压设备称为立式锻压立式锻压设备。

设备将工作部分作将工作部分作水平往复水平往复运动的模锻设备称为水平锻造运动的模锻设备称为水平锻造机或机或卧式锻造卧式锻造机，简称平锻机机，简称平锻机依据依据凹模分模方式凹模分模方式的不同，平锻机分为垂直分模平锻的不同，平锻机分为垂直分模平锻机和水平分模平锻机两类机和水平分模平锻机两类Seite 286         平锻机属于曲柄压力机类设备，所以它具有热平锻机属于曲柄压力机类设备，所以它具有热模锻压力机模锻的一切特点模锻压力机模锻的一切特点主要标志主要标志是：平锻机具有两个滑块是：平锻机具有两个滑块(主滑块和夹紧主滑块和夹紧滑块滑块)，因而有两个互相垂直的分模面主分模面，因而有两个互相垂直的分模面主分模面在冲头和凹模之间，另一个分模面在可分的两半在冲头和凹模之间，另一个分模面在可分的两半凹模之间凹模之间Seite 287 1、与热模锻曲柄压力机比较，有以下相似的特点：、与热模锻曲柄压力机比较，有以下相似的特点：        设备刚度大，行程固定，锻件高度方向尺寸稳定设备刚度大，行程固定，锻件高度方向尺寸稳定        工作时靠静压力，振动小，劳动条件好，不需庞工作时靠静压力，振动小，劳动条件好，不需庞大的基础；大的基础；        模具可采用组合式、镶块式。

模具可采用组合式、镶块式Seite 288 2、、工艺特点：工艺特点：优点：优点：a．锻造过程中坯料水平放置，其长度不受设备工作．锻造过程中坯料水平放置，其长度不受设备工作空间的限制；空间的限制；                                                                                  可锻出立式锻压设备不能锻造的长杆类锻件，也可用长棒料逐可锻出立式锻压设备不能锻造的长杆类锻件，也可用长棒料逐件连续锻造件连续锻造b．有两个分模面，在两个方向上有凹档、凹孔的锻．有两个分模面，在两个方向上有凹档、凹孔的锻件（如双凸缘轴套等），锻件形状更接近零件形状件（如双凸缘轴套等），锻件形状更接近零件形状Seite 289 c．（因为平锻机导向性好，行程固定）所以锻件长．（因为平锻机导向性好，行程固定）所以锻件长度方向尺寸稳定性比锤上模锻高但是，平锻机传动度方向尺寸稳定性比锤上模锻高但是，平锻机传动机构受力产生的机构受力产生的弹性变形弹性变形随压力的增随压力的增大大而增加所以，而增加所以，要合理地预调闭合尺寸，否则将影响锻件长度方向的要合理地预调闭合尺寸，否则将影响锻件长度方向的精度；精度；d．平锻机可进行开式、闭式模锻，可进行终锻成形．平锻机可进行开式、闭式模锻，可进行终锻成形和制坯，也可进行弯曲、压扁、切料、穿孔、切边等和制坯，也可进行弯曲、压扁、切料、穿孔、切边等工序。

工序Seite 290 缺点：缺点：a．平锻机是模锻设备中结构最复杂的一种，价格．平锻机是模锻设备中结构最复杂的一种，价格贵，投资大；贵，投资大；b．靠凹模夹紧棒料进行锻造成形，一般要用高精．靠凹模夹紧棒料进行锻造成形，一般要用高精度热轧钢材或冷拔整径钢材，否则会夹不紧或在度热轧钢材或冷拔整径钢材，否则会夹不紧或在凹模间产生大的纵向毛刺；凹模间产生大的纵向毛刺；c．锻前需用特殊装置清除坯料上的氧化皮，否则．锻前需用特殊装置清除坯料上的氧化皮，否则表面粗糙度高于锤上模锻件；表面粗糙度高于锤上模锻件；d．工艺适应性差，不适宜模锻非对称锻件．工艺适应性差，不适宜模锻非对称锻件Seite 291 §7-2  模锻工艺及模锻件分类模锻工艺及模锻件分类模锻工艺分类：模锻工艺分类：1、按设备分：、按设备分：      可分为锤上模锻、热模锻压力机上模锻、螺旋压力机上模锻、平可分为锤上模锻、热模锻压力机上模锻、螺旋压力机上模锻、平锻机上模锻等锻机上模锻等2、按终锻模膛的结构分为：、按终锻模膛的结构分为：   开式模锻：两模间间隙方向与设备运动的方向垂直开式模锻：两模间间隙方向与设备运动的方向垂直   闭式模锻：两模间间隙方向与设备运动的方向平行闭式模锻：两模间间隙方向与设备运动的方向平行3、按所用模膛数目可分为：多模膛模锻；单模膛模锻、按所用模膛数目可分为：多模膛模锻；单模膛模锻4、按生产锻件精度可分为：普通模锻；精密模锻、按生产锻件精度可分为：普通模锻；精密模锻Seite 292 对于对于形状类似形状类似的锻件，在一定生产条件下的锻件，在一定生产条件下(设设备、批量等备、批量等)，其模锻工艺及所用的设备、模，其模锻工艺及所用的设备、模锻工艺和锻模结构是大体相同的。

锻工艺和锻模结构是大体相同的Seite 293 模锻件的基本分类的锻件图例见表模锻件的基本分类的锻件图例见表7-2可将锻件分为：可将锻件分为：                         长轴类长轴类                         短轴类短轴类(圆饼类圆饼类)                         顶镦类顶镦类                         复合类型锻件复合类型锻件Seite 294 二、模锻件分类二、模锻件分类1、、意义意义：：   便于拟定工艺规程，合理进行锻件和锻模的设计便于拟定工艺规程，合理进行锻件和锻模的设计Seite 295 2、分类：依、分类：依外形外形、、工艺工艺1））长轴类锻件长轴类锻件    主要特点：主要特点：①①锻件的主轴线尺寸大于其它两个方向的尺寸；锻件的主轴线尺寸大于其它两个方向的尺寸；②②变形工序的锻击方向一般垂直于主轴线；变形工序的锻击方向一般垂直于主轴线；③③金属主要沿着高度和宽度方向流动，由于在模锻工步时金金属主要沿着高度和宽度方向流动，由于在模锻工步时金属沿主轴线基本上没有流动，又可称为属沿主轴线基本上没有流动，又可称为平面变形类平面变形类。

        此类锻件数量多，形状复杂按锻件的几何形状特征，也可分为四此类锻件数量多，形状复杂按锻件的几何形状特征，也可分为四组：直长轴类、弯曲轴类、枝芽类和叉类锻件组：直长轴类、弯曲轴类、枝芽类和叉类锻件Seite 296 第一组：第一组：直长轴类直长轴类锻件锻件            主轴线和分模线都是直线最典型的锻件是直轴、主轴线和分模线都是直线最典型的锻件是直轴、连杆和直的杠杆通常采用拔长、滚挤制坯工步，视锻连杆和直的杠杆通常采用拔长、滚挤制坯工步，视锻件复杂程度而定件复杂程度而定第二组：第二组：弯曲轴类弯曲轴类锻件锻件          主轴或分模线是弯曲的，或主轴和分模线皆为弯曲主轴或分模线是弯曲的，或主轴和分模线皆为弯曲典型锻件有曲轴、吊钩、曲的杠杆等典型锻件有曲轴、吊钩、曲的杠杆等Seite 297 第三组：第三组：枝芽类枝芽类锻件锻件        其主轴是直线或曲线均带有局部突出的分枝部分通其主轴是直线或曲线均带有局部突出的分枝部分通常需采用成形制坯或预锻工步常需采用成形制坯或预锻工步第四组：第四组：叉类叉类锻件锻件        除具有第一组锻件特征（主轴和分模线都是直线）外，除具有第一组锻件特征（主轴和分模线都是直线）外，还带有叉形部分。

因而其制坯工步与第一类锻件相似，再还带有叉形部分因而其制坯工步与第一类锻件相似，再加带有劈开平台的预锻或弯曲工步，以便获得叉形部分加带有劈开平台的预锻或弯曲工步，以便获得叉形部分典型锻件有典型锻件有“万向接头万向接头”、、“支架支架”等Seite 298 2））短轴类短轴类(圆饼类圆饼类)锻件锻件    常见的短轴类件有法兰、齿轮、十字轴、万向节等，常见的短轴类件有法兰、齿轮、十字轴、万向节等，其其特点特点是：是：①① 锻件的主轴线尺寸小于其它两个方向的尺寸；锻件的主轴线尺寸小于其它两个方向的尺寸；②② 变形工序的作用力方向与主轴线方向一致；变形工序的作用力方向与主轴线方向一致；③③ 模膛中的金属变形是体积变形模膛中的金属变形是体积变形     又称为轴对称类锻件此类锻件按其断面几何形状的又称为轴对称类锻件此类锻件按其断面几何形状的复杂程度，可分为三组：简单形状、较复杂形状和复杂复杂程度，可分为三组：简单形状、较复杂形状和复杂形状Seite 299 3））顶镦类锻件顶镦类锻件采用顶镦（坯料端部的局部镦粗）工艺实现锻件成形采用顶镦（坯料端部的局部镦粗）工艺实现锻件成形热顶镦工艺通常在平锻机上进行，所以又属于平锻类锻件。

热顶镦工艺通常在平锻机上进行，所以又属于平锻类锻件但也可以在螺旋压力机和热模锻压力机上进行但也可以在螺旋压力机和热模锻压力机上进行冷顶镦：整体凹模、组合凹模的自动冷镦机冷顶镦：整体凹模、组合凹模的自动冷镦机Seite 300 第一组：具有粗大部分的杆类锻件第一组：具有粗大部分的杆类锻件(局部镦粗的长轴类锻局部镦粗的长轴类锻件件)头部无孔或带有不通孔头部无孔或带有不通孔，原坯料直径按杆部选用原坯料直径按杆部选用      模锻工步为：聚料、预成形和终成形头部可采用开、闭式模锻模锻工步为：聚料、预成形和终成形头部可采用开、闭式模锻第二组：具有第二组：具有透孔或不透孔透孔或不透孔的锻件的锻件(通孔或盲孔锻件通孔或盲孔锻件)原坯料直径由工艺需要确定坯料直径由工艺需要确定      常用长棒料连续模锻主要工步有：聚集、冲孔、预成形、终成常用长棒料连续模锻主要工步有：聚集、冲孔、预成形、终成形，穿孔或切断等形，穿孔或切断等第三组：第三组：管类锻件管类锻件原坯料按锻件杆部管子的规格选用，原坯料按锻件杆部管子的规格选用，采用单件后定位模锻采用单件后定位模锻      主要工步有：聚集、预成形和终成形。

主要工步有：聚集、预成形和终成形Seite 301 4）复合类型的锻件）复合类型的锻件      有些模锻件，兼有上述三类锻件的特征有些模锻件，兼有上述三类锻件的特征对于这些锻件，制坯工步应根据锻件的具体形对于这些锻件，制坯工步应根据锻件的具体形状特点及尺寸情况确定状特点及尺寸情况确定Seite 302 必须指出必须指出：分辨锻件的类属时，最根本的问题：分辨锻件的类属时，最根本的问题还是要看所选择的还是要看所选择的模锻工步是否合理模锻工步是否合理，而类型，而类型的编号可以说是无关紧要的但是通过这样分的编号可以说是无关紧要的但是通过这样分类之后，使我们对变化无穷的锻件能找出一个类之后，使我们对变化无穷的锻件能找出一个共同的模锻规律共同的模锻规律Seite 303 §7-3  模锻件图设计模锻件图设计          锻件图是编制锻造工艺卡片，设计模具和锻件图是编制锻造工艺卡片，设计模具和量具以及最后检验锻件的依据，也是机械加工量具以及最后检验锻件的依据，也是机械加工部门验收锻件、制定加工工艺、设计加工工具部门验收锻件、制定加工工艺、设计加工工具的依据，所以锻件图是最重要的基本工艺文件的依据，所以锻件图是最重要的基本工艺文件之一。

之一Seite 304 模锻生产过程模锻生产过程工艺规范制订工艺规范制订锻模设计锻模设计锻件检验锻件检验锻模制造锻模制造都离不开锻件图锻件图的设计是项重要工作Seite 305     锻件图的锻件图的制定依据制定依据是产品零件图是产品零件图(包括技术条件包括技术条件)    模锻件图分为冷锻件图和热锻件图模锻件图分为冷锻件图和热锻件图    1．检验用锻件图（又称冷锻件图）：一般简称为．检验用锻件图（又称冷锻件图）：一般简称为锻件图，用于最终锻件的检验锻件图，用于最终锻件的检验    2．制模用锻件图（又称热锻件图）：根据冷锻件．制模用锻件图（又称热锻件图）：根据冷锻件图设计的，也就是终锻模膛图，供制造和检验终锻模图设计的，也就是终锻模膛图，供制造和检验终锻模膛使用Seite 306 冷锻件图，内容：冷锻件图，内容：    (1) 选择分模面的位置和形状；选择分模面的位置和形状；    (2) 确定机械加工余量、余块和锻件确定机械加工余量、余块和锻件公差；公差；    (3) 确定模锻斜度；确定模锻斜度；    (4) 确定圆角半径；确定圆角半径；    (5) 确定冲孔连皮的形式和尺寸；确定冲孔连皮的形式和尺寸；    (6) 制定锻件技术条件；制定锻件技术条件；    (7 )绘制锻件图。

绘制锻件图Seite 307 一、锤上模锻锻件图设计一、锤上模锻锻件图设计（一）确定分模面（一）确定分模面　　锻件的分模面也就是锻模型腔的分模面，它表现在　　锻件的分模面也就是锻模型腔的分模面，它表现在锻件分模位置上是一条锻件分模位置上是一条封闭封闭的锻件外轮廓线的锻件外轮廓线　　分模面的选择，会影响到：锻件成形、锻件出模、　　分模面的选择，会影响到：锻件成形、锻件出模、锻件质量、材料利用率、锻模和切边模制造等锻件质量、材料利用率、锻模和切边模制造等Seite 308 两个两个目的目的：：   （（1）锻件易出模，形状与零件相似；）锻件易出模，形状与零件相似；   （（2）便于充填型腔，争取镦粗成形便于充填型腔，争取镦粗成形为此，分模位置应选在具有最大水平投影的位置上为此，分模位置应选在具有最大水平投影的位置上如：图如：图7-6连杆应选在连杆应选在A-A线上，而不是线上，而不是B-B线，线，C-C线上Seite 309 7个原则：个原则：(1) 一半一半原则，在锻件高度一半处分模，使锻件的余原则，在锻件高度一半处分模，使锻件的余块、机械加工余量最小；块、机械加工余量最小；(2) 大小大小原则，使模膛的宽度大而深度小，易充满模原则，使模膛的宽度大而深度小，易充满模膛，易出模；膛，易出模；(3) 平直平直原则，为使模具制造简单，尽量采用平面分原则，为使模具制造简单，尽量采用平面分模，凸出部分也尽量不要高出分模面；当头部尺寸模，凸出部分也尽量不要高出分模面；当头部尺寸较大的长轴类件，应采用折线式分模。

如图较大的长轴类件，应采用折线式分模如图7-9(4) 错差错差原则，分模面应尽量设在容易发现锻件错差原则，分模面应尽量设在容易发现锻件错差的位置；如图的位置；如图7-7Seite 310 (5) 干净干净原则，飞边能切除干净，无毛刺；原则，飞边能切除干净，无毛刺；(6) 纤维纤维原则，对金属流线方向有要求的锻件，应保证锻件原则，对金属流线方向有要求的锻件，应保证锻件有最好的纤维分布如图有最好的纤维分布如图7-11，，II-II处在工作时承受剪应处在工作时承受剪应力，其流线方向应与剪切方向垂直，抗剪，则分模应选在力，其流线方向应与剪切方向垂直，抗剪，则分模应选在I-I处尤其是对铝合金锻件等，应考虑流线分布尤其是对铝合金锻件等，应考虑流线分布7) 径向径向原则，当圆饼类锻件原则，当圆饼类锻件H≤D时，应该径向分模时，应该径向分模 (图图7-10b)，而轴向分模正相反而轴向分模正相反H>D时，选择轴向分模时，选择轴向分模(图图7-10c)Seite 311 （二）机械加工余量和锻件公差（二）机械加工余量和锻件公差       机械加工余量机械加工余量，简称余量，简称余量──当普通锻造的锻件不当普通锻造的锻件不能达到零件图纸的尺寸精度要求而需要进行机械加工能达到零件图纸的尺寸精度要求而需要进行机械加工时，则在锻件表面增加一层金属，这层留待机加工的时，则在锻件表面增加一层金属，这层留待机加工的金属称为余量。

金属称为余量        锻件上每一项尺寸都是在零件相应尺寸的基础上，锻件上每一项尺寸都是在零件相应尺寸的基础上，加上机械加工余量而确定下来的锻件上外形尺寸比加上机械加工余量而确定下来的锻件上外形尺寸比零件尺寸大，内空尺寸比零件的尺寸小零件尺寸大，内空尺寸比零件的尺寸小净锻面净锻面余量余量为为0Seite 312 余量的大小余量的大小取决于取决于：零件尺寸和加工精度、表面粗糙：零件尺寸和加工精度、表面粗糙度、锻件材质、设备的种类等有关度、锻件材质、设备的种类等有关余量过大余量过大，将增加切削加工量和金属损耗；，将增加切削加工量和金属损耗；余量不足余量不足，将增加锻件废品率将增加锻件废品率Seite 313         模锻件的公差，代表模锻件要求达到的精度模锻件的公差，代表模锻件要求达到的精度正公差正公差﹥ ﹥负公差，这是锻件公差的负公差，这是锻件公差的非对称性非对称性原因原因：高度方向锻不足，水平方向型腔磨损和锻件错：高度方向锻不足，水平方向型腔磨损和锻件错移等都造成增大锻件尺寸而负公差是锻件的最低界移等都造成增大锻件尺寸而负公差是锻件的最低界限，不宜太大，否则影响实际加工余量。

限，不宜太大，否则影响实际加工余量Seite 314 公差按所代表的技术要素分为：公差按所代表的技术要素分为：尺寸公差尺寸公差  包括长度、宽度、厚度、中心距、角度、模锻包括长度、宽度、厚度、中心距、角度、模锻斜度、圆弧半径和圆角半径等公差斜度、圆弧半径和圆角半径等公差形状位置公差形状位置公差  包括直线度、平面度、深孔轴的同轴度、包括直线度、平面度、深孔轴的同轴度、错移量、剪切端变形量和杆部变形量等错移量、剪切端变形量和杆部变形量等表面技术要素公差表面技术要素公差  包括深度、剪拉毛刺的尺寸、顶杆压包括深度、剪拉毛刺的尺寸、顶杆压痕深度和表面粗糙度等痕深度和表面粗糙度等   各项公差都不应互相叠加各项公差都不应互相叠加Seite 315 1、影响锻件余量和公差的因素及其确定方法、影响锻件余量和公差的因素及其确定方法余量公差的确定方法主要有两种：按锻件形状或按设备余量公差的确定方法主要有两种：按锻件形状或按设备吨位吨位(厂标厂标)，根据经验公式或查经验图表根据经验公式或查经验图表1) 锻件重量和尺寸锻件重量和尺寸  锻件重量根据锻件图的公称尺寸进锻件重量根据锻件图的公称尺寸进行计算行计算( 按锻件大小初定余量按锻件大小初定余量)。

Seite 316 (2) 锻件锻件形状复杂系数形状复杂系数(S)  为锻件的重量或体积为锻件的重量或体积(Gd，，Vd)与与其外轮廓包容体的重量或体积其外轮廓包容体的重量或体积(Gb，，Vb)的比值，的比值，                  即：即：S = Gd/Gb = Vd/Vb    圆形锻件的外廓包容体按圆柱体计算圆形锻件的外廓包容体按圆柱体计算(图图7-12)；；    非圆形锻件的外廓包容体按矩形六面体计算非圆形锻件的外廓包容体按矩形六面体计算(图图7-13)；；Seite 317 锻件形状复杂系数锻件形状复杂系数S可分为四个等级，可分为四个等级，S越小表示锻越小表示锻件形状越复杂，见表件形状越复杂，见表7-3：：   级别级别    代号代号    形状复杂系数值形状复杂系数值S    形状复杂程度形状复杂程度     Ⅰ        S1               0.63～～1                    简简 单单     Ⅱ        S2               0.32～～0.63               一一 般般     Ⅲ        S3               0.16～～0.32              较复杂较复杂     Ⅳ        S4                   ≤0.16                   复复  杂杂Seite 318 (3) 锻件锻件材质系数材质系数(M)  按材料可锻性难易程度划分。

按材料可锻性难易程度划分 钢质钢质模锻件分为两类，模锻件分为两类，M1，，M2航标中将航空模锻件分为四类：航标中将航空模锻件分为四类：    M0：：  铝、镁合金；铝、镁合金；    M1：〈：〈0.65%C的碳钢或合金总含量的碳钢或合金总含量<5.0%的合金钢的合金钢    M2：：≥0.65%C的碳钢或合金总含量的碳钢或合金总含量≥5.0%的合金钢的合金钢    M3：不锈钢、高温耐热合金和钛合金不锈钢、高温耐热合金和钛合金Seite 319 (4) 锻件精度等级（公差等级）锻件精度等级（公差等级）　　  一般分为三级：一般分为三级：             普通级（用于粗锻和普通模锻件）普通级（用于粗锻和普通模锻件）             半精密级半精密级(用于普通模锻或半精锻用于普通模锻或半精锻)             精密级（精锻件）精密级（精锻件）其中精密模锻应根据需要单独确定锻件的公差其中精密模锻应根据需要单独确定锻件的公差Seite 320 2、常见的几种不同类型的公差、常见的几种不同类型的公差(1) 长度、宽度和高度公差长度、宽度和高度公差        长、宽、高尺寸公差属外表面尺寸的，其正负长、宽、高尺寸公差属外表面尺寸的，其正负偏差值大致按偏差值大致按+2/3和和-1/3比例分配，而内表面尺寸则比例分配，而内表面尺寸则按按+1/3和和-2/3分配。

分配查表时应该注意，长、宽、高尺寸是指在分模线一查表时应该注意，长、宽、高尺寸是指在分模线一侧同一块模具上的尺寸侧同一块模具上的尺寸Seite 321 (2) 厚度公差厚度公差        与高度公差的区别在于高度公差是分模线一侧沿高与高度公差的区别在于高度公差是分模线一侧沿高度方向的尺寸公差，而厚度公差是指跨过分模线的尺寸度方向的尺寸公差，而厚度公差是指跨过分模线的尺寸公差，影响厚度公差的因素除上述外，还有模具闭合情公差，影响厚度公差的因素除上述外，还有模具闭合情况，在锻件图上厚度公差控制着高度公差况，在锻件图上厚度公差控制着高度公差        根据模锻工艺的特点，锻件的所有厚度尺寸公差应根据模锻工艺的特点，锻件的所有厚度尺寸公差应该一致，因此厚度公差可按最大厚度尺寸查表确定，其该一致，因此厚度公差可按最大厚度尺寸查表确定，其正负偏差一般按正负偏差一般按+3/4，，-1/4或或+2/3，，-1/3的比例分配的比例分配Seite 322 (3) 冲孔公差冲孔公差        冲孔公差属内表面尺寸，大小应根据孔径确定，其冲孔公差属内表面尺寸，大小应根据孔径确定，其正负偏差按正负偏差按+1/4,-3/4的比例分配。

的比例分配4) 错移公差错移公差        错移公差是指锻件上分模线一侧的任一点和另一侧错移公差是指锻件上分模线一侧的任一点和另一侧的对应点之间不一致的允许范围，其方向平行于主分模的对应点之间不一致的允许范围，其方向平行于主分模线Seite 323 (5) 残留飞边及飞边过切量残留飞边及飞边过切量残留飞边是：从锻件本体到剪切边的距离；残留飞边是：从锻件本体到剪切边的距离；飞边过切量：是从切出平面到理论出模角在分模线上交飞边过切量：是从切出平面到理论出模角在分模线上交点的距离点的距离产生原因：在于错移、切边模刃口与锻件尺寸偏差产生原因：在于错移、切边模刃口与锻件尺寸偏差Seite 324 3、加工余量的确定、加工余量的确定                       z = M + m + h + x/2式中式中  z ─ 加工余量加工余量 (mm)      M ─ 精加工的最小余量精加工的最小余量(mm)      m ─ 锻件的最大错移量等形位公差锻件的最大错移量等形位公差      h ─ 表面缺陷表面缺陷(凹坑、脱碳等凹坑、脱碳等)层深度层深度      x ─ 锻件尺寸的下偏差值。

锻件尺寸的下偏差值        机加中有中间热处理工序或零件须经焊接或组合加机加中有中间热处理工序或零件须经焊接或组合加工时，应留有较多的余量工时，应留有较多的余量Seite 325 （三）模锻斜度（出模斜度或拔模斜度）（三）模锻斜度（出模斜度或拔模斜度）1、、模锻斜度模锻斜度定义：定义：为了克服模具的弹性收缩和摩擦阻碍作用，易于取件为了克服模具的弹性收缩和摩擦阻碍作用，易于取件在锻件侧表面上需要一定的斜度，称为模锻斜度在锻件侧表面上需要一定的斜度，称为模锻斜度包括它固有的斜度（也就是自然斜度）和锻件侧表面上包括它固有的斜度（也就是自然斜度）和锻件侧表面上所附加的斜度侧表面指，在锻件上与分模面相垂直方所附加的斜度侧表面指，在锻件上与分模面相垂直方向上的平面或曲面向上的平面或曲面Seite 326          锻件外壁上的斜度称为外模锻斜度锻件外壁上的斜度称为外模锻斜度α              内壁上的斜度称为内模锻斜度内壁上的斜度称为内模锻斜度β2、、作用作用：使锻件成形后能从模膛中顺利取出：使锻件成形后能从模膛中顺利取出(取件取件)Seite 327   3、选择原则：取件方便，节省金属材料和加工、选择原则：取件方便，节省金属材料和加工(1)在保证出模的前提下，模锻斜度应尽量小。

在保证出模的前提下，模锻斜度应尽量小最小原则最小原则））α大到一定值时，可自动脱模，但大到一定值时，可自动脱模，但α太大将会增太大将会增大金属的消耗量和余量大金属的消耗量和余量但是但是，为了便于出模，高度较小的锻件可采用，为了便于出模，高度较小的锻件可采用较大的斜度，这时，多消耗的金属量不大如：较大的斜度，这时，多消耗的金属量不大如：H<50mm，查到，查到3°改为改为5°；；H<30mm，查的，查的3°、、5°一律改为一律改为7°Seite 328      (2) 同一锻件上内模锻斜度要比外模锻斜度大同一锻件上内模锻斜度要比外模锻斜度大大小原则大小原则））原因在于锻件冷却时，外壁趋向离开模壁，而内壁正相反原因在于锻件冷却时，外壁趋向离开模壁，而内壁正相反3) 模锻斜度的大小（模锻斜度的大小（标准原则标准原则））　　　　   外斜度外斜度α标准值为：标准值为：3°、、5°、、7°、、10°、、12°等，常取等，常取7°；；          内斜度内斜度β标准值为：标准值为：5°、、7°、、10°、、12°、、15°等，一般取等，一般取10°Seite 329      (4) 同一锻件上的外模锻斜度和内模锻斜度不应取多种斜同一锻件上的外模锻斜度和内模锻斜度不应取多种斜度，而应各取一统一数值。

度，而应各取一统一数值统一原则统一原则））(5) 对于深而窄的锻模型腔，为方便出模，而且不至于过对于深而窄的锻模型腔，为方便出模，而且不至于过多的增加余块，可采用双级斜度多的增加余块，可采用双级斜度双级原则双级原则））(6) 只要锻件能形成自然斜度，不必另外增设模锻斜度只要锻件能形成自然斜度，不必另外增设模锻斜度自然原则自然原则））Seite 330       4、匹配斜度，上下模深度不同时，应按较深一侧计、匹配斜度，上下模深度不同时，应按较深一侧计算；为使分模线两侧的模锻斜度相连而人为加大了的算；为使分模线两侧的模锻斜度相连而人为加大了的斜度图图7-14)     自然斜度是锻件上的固有斜度，无需另增设斜度自然斜度是锻件上的固有斜度，无需另增设斜度Seite 331 （四）圆角半径（四）圆角半径作用作用：保证金属流动、提高模具寿命、提高锻件质：保证金属流动、提高模具寿命、提高锻件质量和便于出模量和便于出模        锻件上的凸圆角半径称为锻件上的凸圆角半径称为外圆角半径外圆角半径r，也就是，也就是模具模膛上的凹圆角作用是避免模具上的凹圆角模具模膛上的凹圆角作用是避免模具上的凹圆角太小造成应力集中导致开裂，以及锻件充满。

太小造成应力集中导致开裂，以及锻件充满        凹圆角半径称为凹圆角半径称为内圆角半径内圆角半径R，也就是模膛上，也就是模膛上的凸圆角，作用是便于金属流动，防止锻件折迭和的凸圆角，作用是便于金属流动，防止锻件折迭和模具压塌模具压塌Seite 332      外圆角半径外圆角半径   r过小，充填困难，锻模崩裂；过小，充填困难，锻模崩裂；                       r过大，机械加工余量小过大，机械加工余量小R太小，会造成纤维被割断、折迭，锻件报废，模具压太小，会造成纤维被割断、折迭，锻件报废，模具压                    塌，影响出模；塌，影响出模；R太大，使余量加大，导致充不满太大，使余量加大，导致充不满一般可按公式：一般可按公式：r = 余量余量+零件相应处圆角半径或倒角值零件相应处圆角半径或倒角值                            R=(2～～3)r          圆角半径应选圆角半径应选标准标准数值，便于选用相应的制造模具数值，便于选用相应的制造模具的标准刀具的标准刀具Seite 333 （五）冲孔连皮（五）冲孔连皮        对于有内孔的锻件，锤上模锻不能直接锻出透对于有内孔的锻件，锤上模锻不能直接锻出透孔，必须在孔内保留一层连皮。

然后，在切边压力孔，必须在孔内保留一层连皮然后，在切边压力机上冲除机上冲除1、、平底连皮平底连皮(图图7-20)  常用形式连皮厚度常用形式连皮厚度S可按图可按图7-21定或按书上给的公式计算定或按书上给的公式计算因冲孔处金属流动激烈，连皮处圆角半径因冲孔处金属流动激烈，连皮处圆角半径R1应比其应比其它内圆角半径它内圆角半径R大大                     R1=R+0.1h+2mmSeite 334 2、、斜底连皮斜底连皮(图图7-22)  用于较大的内孔：用于较大的内孔：d>2.5h，或，或d>60mm以利于金属流动，避免产生折迭和模具过早以利于金属流动，避免产生折迭和模具过早磨损或压塌但冲除时易使锻件走样尺寸为：磨损或压塌但冲除时易使锻件走样尺寸为：                         S大大=1.35S；；S小小=0.65S；；                         d1=(0.25～～0.3)d  或或d1=0.12d+s                                     （（s按平底连皮厚度计算）按平底连皮厚度计算）Seite 335 3、、带仓连皮带仓连皮(图图7-23)  若锻件需采用预锻成形，对于若锻件需采用预锻成形，对于较大的孔，可在预锻时采用斜底连皮，而在终锻时采较大的孔，可在预锻时采用斜底连皮，而在终锻时采用带仓连皮。

优点是周边薄，易冲除用带仓连皮优点是周边薄，易冲除       带仓连皮的带仓连皮的S和和b按飞边槽的桥口高度按飞边槽的桥口高度h和宽度和宽度b确确定，仓部体积应足够容纳预锻后斜底连皮上多余的金定，仓部体积应足够容纳预锻后斜底连皮上多余的金属Seite 336 4、、拱底连皮拱底连皮(图图7-24)  锻件内孔大锻件内孔大(d>15h)，且高度，且高度h又较小时，金属向外流动更为困难，可采用拱底连皮又较小时，金属向外流动更为困难，可采用拱底连皮既可容纳更多的金属，又可减少冲切时的厚度既可容纳更多的金属，又可减少冲切时的厚度尺寸：尺寸：        S=0.4d；；R2=5h；；R1由作图定由作图定5、、压凹压凹Seite 337 （六）锻件图和锻件技术条件（六）锻件图和锻件技术条件锻件图锻件图(冷冷)是在零件图基础上，加上余量、余块或是在零件图基础上，加上余量、余块或其它特殊留量后绘制的图，图中锻件外形用粗实其它特殊留量后绘制的图，图中锻件外形用粗实线表示，零件外形用双点划线表示线表示，零件外形用双点划线表示锻件的公称尺寸与公差注在尺寸线的上面，而零锻件的公称尺寸与公差注在尺寸线的上面，而零件的尺寸注在尺寸线的下面的括号内。

如图件的尺寸注在尺寸线的下面的括号内如图7-25所所示的齿轮和立柱的锻件图示的齿轮和立柱的锻件图Seite 338 锻件图中无法表示的有关锻件质量和检验要求的内容，锻件图中无法表示的有关锻件质量和检验要求的内容，列入列入技术条件技术条件：：       ①①未注明的模锻斜度未注明的模锻斜度α和圆角半径和圆角半径R；；       ②②允许的错移量和残余飞边的宽度；允许的错移量和残余飞边的宽度；       ③③允许的表面缺陷深度；允许的表面缺陷深度；       ④④锻后热处理方法及硬度要求；锻后热处理方法及硬度要求；       ⑤⑤表面清理方法；表面清理方法；       ⑥⑥需要取样的取样位置；需要取样的取样位置；       ⑦⑦其它特殊要求，如直线度、平面度等其它特殊要求，如直线度、平面度等Seite 339 二、热模锻压力机上模锻件图设计特点二、热模锻压力机上模锻件图设计特点         热模锻压力机模锻锻件图的设计原则和热模锻压力机模锻锻件图的设计原则和方法与方法与锤上模锻锤上模锻基本相同，但工艺参数和具基本相同，但工艺参数和具体问题则需根据设备特点作适当处理体问题则需根据设备特点作适当处理。

Seite 340 1．可．可灵活灵活选择分模面（选择分模面（p145图图7-26））        由于热模锻压力机备有顶件机构，因而对一些长由于热模锻压力机备有顶件机构，因而对一些长杆形或杯形锻件（如图杆形或杯形锻件（如图7-26所示杆形锻件）可竖起进所示杆形锻件）可竖起进行模锻，分模面不再象锤上模锻那样取在锻件纵剖面行模锻，分模面不再象锤上模锻那样取在锻件纵剖面上，而是取在锻件最大横截面上上，而是取在锻件最大横截面上Seite 341 这样分模的好处：这样分模的好处： (1) 由于分模轮廓线长度减少，形状简单，从而使飞边体由于分模轮廓线长度减少，形状简单，从而使飞边体积减少，切边模也易于制造；积减少，切边模也易于制造；(2) 竖立模锻时可以锻制锤上难以锻出的深孔腔竖立模锻时可以锻制锤上难以锻出的深孔腔3) 竖立模锻改变了锻件的成形方法，即可用挤压、镦粗竖立模锻改变了锻件的成形方法，即可用挤压、镦粗法代替拔长、滚压法法代替拔长、滚压法         对于外形复杂的长轴类锻件，分模方法与锤上模锻对于外形复杂的长轴类锻件，分模方法与锤上模锻相同，仍然按锻件纵向最大剖面进行分模相同，仍然按锻件纵向最大剖面进行分模。

Seite 342 2．用．用小一级小一级模锻斜度模锻斜度         外斜度外斜度a＝＝3º~7º，常取，常取α＝＝5º；；         内斜度内斜度β＝＝7º~10º         当不用顶杆时，模锻斜度应当与锤上模锻一当不用顶杆时，模锻斜度应当与锤上模锻一样选取如采用顶杆模锻斜度可显著减小但不样选取如采用顶杆模锻斜度可显著减小但不应过小，否则会急剧增加顶件力而导致顶杆过早应过小，否则会急剧增加顶件力而导致顶杆过早损坏Seite 343 3．余量和公差较小．余量和公差较小        热模锻压力机模锻能得到比锤上模锻更精热模锻压力机模锻能得到比锤上模锻更精确的锻件余量的平均值在确的锻件余量的平均值在 0.4～～2mm范围内，范围内，较锤上模锻小较锤上模锻小30～～50％，公差也相应减小，一％，公差也相应减小，一般为般为0.2～～0.5mmSeite 344 4．圆角半径和冲孔连皮．圆角半径和冲孔连皮        它们的确定以及锻件图绘制规则等均可参照锤它们的确定以及锻件图绘制规则等均可参照锤上模锻方法处理上模锻方法处理        因锻压机模锻的惯性小、金属充填型槽能力差，因锻压机模锻的惯性小、金属充填型槽能力差，故圆角半径应比锤上模锻件大。

故圆角半径应比锤上模锻件大Seite 345 三、螺旋压力机上模锻件图设计特点三、螺旋压力机上模锻件图设计特点1．分模面．分模面        1）更应遵循锤上模锻件图分模面）更应遵循锤上模锻件图分模面宽大深小原则宽大深小原则；；由于螺旋压力机上开式模锻多为无钳口模锻，当不采由于螺旋压力机上开式模锻多为无钳口模锻，当不采用顶杆装置时，应注意减小模膛方向的尺寸，以利于用顶杆装置时，应注意减小模膛方向的尺寸，以利于出模       2）顶镦类锻件和在两个方向上有凹坑的锻件，）顶镦类锻件和在两个方向上有凹坑的锻件，分分模面模面可以是可以是一个或者多个一个或者多个，并且采用闭式模锻，分模，并且采用闭式模锻，分模位置基本固定，一般设在金属最后充满处位置基本固定，一般设在金属最后充满处Seite 346 2．机械加工余量和公差．机械加工余量和公差带有杆部的顶镦类件，可参考平锻机上模锻的标准带有杆部的顶镦类件，可参考平锻机上模锻的标准3．模锻斜度和圆角半径．模锻斜度和圆角半径1）模锻斜度取决于有无顶杆装置，有顶杆其模锻斜度）模锻斜度取决于有无顶杆装置，有顶杆其模锻斜度可减少可减少1～～2级；级；2）圆角半径）圆角半径(r，，R)主要取决于锻件材质和尺寸。

按国主要取决于锻件材质和尺寸按国标选择Seite 347 四、平锻机上模锻件图设计特点四、平锻机上模锻件图设计特点平锻机主要适合用于生产顶镦类锻件，它的锻件图设平锻机主要适合用于生产顶镦类锻件，它的锻件图设计方法与模锻锤、热模锻压力机、螺旋压力机有很多计方法与模锻锤、热模锻压力机、螺旋压力机有很多区别平锻件设计主要解决分模位置、余量公差、模锻斜度、平锻件设计主要解决分模位置、余量公差、模锻斜度、圆角半径等四个问题圆角半径等四个问题Seite 348 1．分模面选择．分模面选择1）有两个相互垂直的分模面有两个相互垂直的分模面2）可以采用开式模锻和闭式模锻；）可以采用开式模锻和闭式模锻；3）分模面选择在最大轮廓处分模面选择在最大轮廓处Seite 349 2．机械加工余量和公差：按标准确定．机械加工余量和公差：按标准确定3．模锻斜度．模锻斜度　　　　1）为了保证冲头在机器回程时，锻件外侧）为了保证冲头在机器回程时，锻件外侧及内孔不被冲头及内孔不被冲头“拉毛拉毛”，， 外侧及内孔中应有外模外侧及内孔中应有外模锻斜度锻斜度α　　　　2）在凹模内成形带双凸缘的锻件时，应设）在凹模内成形带双凸缘的锻件时，应设置内模锻斜度置内模锻斜度β。

Seite 350 4．圆角半径．圆角半径1）在冲头中成形的部分：）在冲头中成形的部分：　　　　   外圆角半径　外圆角半径　r=0.1H + 1mm           内圆角半径　内圆角半径　R=0.2H + 1mm         H：冲头部分成形的高度：冲头部分成形的高度2）在凹模中成形的部分：）在凹模中成形的部分：　　　　   外圆角半径　外圆角半径　r=(a1+a2)/2+s           内圆角半径　内圆角半径　R=0.2Δ+0.1mm      一般一般R≥3mm式中：式中：a1：锻件高度方向机械加工余量；：锻件高度方向机械加工余量；           a2：锻件径向机械加工余量；：锻件径向机械加工余量；           s：倒角值；：倒角值；          Δ：凸缘高度凸缘高度Seite 351 §7-4  模锻工艺过程制定的内容和模锻工艺方模锻工艺过程制定的内容和模锻工艺方案选择案选择一、模锻工艺过程制定的内容一、模锻工艺过程制定的内容1、组成模锻工艺的几种工序：、组成模锻工艺的几种工序：1））备料工序备料工序；；2））加热工序加热工序；；3））锻造工序锻造工序：制坯和模锻（预锻和终锻）：制坯和模锻（预锻和终锻）Seite 352 4））锻后工序锻后工序：弥补模锻工序和其他前期工序的不足，使：弥补模锻工序和其他前期工序的不足，使锻件完全符合要求。

锻件完全符合要求锻后工序包括：切边、冲孔、热处理、校正、表面清理、锻后工序包括：切边、冲孔、热处理、校正、表面清理、磨毛刺、精压等磨毛刺、精压等5））检验工序检验工序：工序间检验和最终检验：工序间检验和最终检验   工序间检验为抽检，检验项目有：几何形状尺寸，表工序间检验为抽检，检验项目有：几何形状尺寸，表面质量，金相组织和力学性能等面质量，金相组织和力学性能等Seite 353 2、模锻工艺过程制定的内容：、模锻工艺过程制定的内容：1）合理选择模锻工艺方案；）合理选择模锻工艺方案；2）设计锻件图；）设计锻件图；3）确定所需工序，并选择所用设备；）确定所需工序，并选择所用设备；4）确定模锻工艺流程并填写工艺卡片确定模锻工艺流程并填写工艺卡片Seite 354 二、模锻工艺方案选择：包括工艺和方法的选择二、模锻工艺方案选择：包括工艺和方法的选择1、工艺方案选择的基本原则：技术上可能，经济上合、工艺方案选择的基本原则：技术上可能，经济上合理，保质量，低成本，高效益理，保质量，低成本，高效益2、模锻工艺的选择、模锻工艺的选择1）同一锻件可采用不同设备、不同工艺制造，但产生）同一锻件可采用不同设备、不同工艺制造，但产生的经济效果不同；的经济效果不同；2）生产批量较大时，采用模锻锤或热模锻压力机）生产批量较大时，采用模锻锤或热模锻压力机   生产批量较小时，采用螺旋压力机，自由锻锤上胎生产批量较小时，采用螺旋压力机，自由锻锤上胎模锻，固定模模锻。

模锻，固定模模锻Seite 355 3、模锻方法的选择、模锻方法的选择    在某种设备上锻件生产可采用不同的方法，选择合理，则生产率高，在某种设备上锻件生产可采用不同的方法，选择合理，则生产率高，模锻工步简单，材料消耗低，如单件模锻，调头模锻，一火多件，一模模锻工步简单，材料消耗低，如单件模锻，调头模锻，一火多件，一模多件，合锻等多件，合锻等1）单件模锻：一个坯料只锻一个锻件，较大的锻件都是单件模锻单件模锻：一个坯料只锻一个锻件，较大的锻件都是单件模锻2）调头模锻：毛坯下料长度可供锻两个锻件，可以省去钳夹头，提高生）调头模锻：毛坯下料长度可供锻两个锻件，可以省去钳夹头，提高生产率适合于单件重量产率适合于单件重量2~3kg，长度不超过，长度不超过350mm的中小型件；不适合的中小型件；不适合锻细长、扁薄和带落差的锻件锻细长、扁薄和带落差的锻件Seite 356 3）一火多件：平锻机上常用带杆锻件采用切断、空心锻件采）一火多件：平锻机上常用带杆锻件采用切断、空心锻件采用穿孔的方法分离；用穿孔的方法分离；             锤上也可使用此方法，切断由切断模膛来完成锤上也可使用此方法，切断由切断模膛来完成。

4）一模多件：在同一模块上一次模锻数个锻件，大大提高了生）一模多件：在同一模块上一次模锻数个锻件，大大提高了生产率，适用于产率，适用于0.5kg以下，不超过以下，不超过80mm的小型锻件，的小型锻件，2－－3件；件；             可以与一火多件结合使用，可以与一火多件结合使用，4～～10件5）合锻：套锻，将两个不同锻件组合在一起锻造可使锻件易）合锻：套锻，将两个不同锻件组合在一起锻造可使锻件易成形，节省金属，减少模具数量，提高生产率成形，节省金属，减少模具数量，提高生产率Seite 357 §7-5  模锻变形工步的确定模锻变形工步的确定一、模锻变型工步一、模锻变型工步     坯料在每一模膛中的变形过程称为模锻锻造工步坯料在每一模膛中的变形过程称为模锻锻造工步Seite 358 一般的一般的模锻工艺流程模锻工艺流程：：任何一种锻件投入生产前，首先必须根据产品零件的形状尺寸、任何一种锻件投入生产前，首先必须根据产品零件的形状尺寸、性能要求、生产批量和所具备的生产条件，确定模锻工艺方案，性能要求、生产批量和所具备的生产条件，确定模锻工艺方案，制订模锻生产的全部工艺过程制订模锻生产的全部工艺过程。

在模锻时，一个模膛通常只完成一个相应的同名工步；反之，有在模锻时，一个模膛通常只完成一个相应的同名工步；反之，有一个工步必有一相应模膛一个工步必有一相应模膛工步的名称和所用模膛的名称是工步的名称和所用模膛的名称是一致的一致的Seite 359 模锻模锻锻造工步锻造工步，按其作用可分为三大类：，按其作用可分为三大类：1、模锻工步、模锻工步 预锻预锻：易产生折叠和充不满的锻件应采用易产生折叠和充不满的锻件应采用预锻需根据锻件的复杂程度及其要求等因素加以选择，预锻需根据锻件的复杂程度及其要求等因素加以选择，并不象终锻那样是每一模锻件所必不可少的工步并不象终锻那样是每一模锻件所必不可少的工步终锻终锻：： 必不可少必不可少                                         Seite 360 2、切断工步：只有一种，就是切断，使锻件和毛边分离、切断工步：只有一种，就是切断，使锻件和毛边分离 3、制坯工步：、制坯工步： 拔长、滚挤、卡压（直长轴类）为拔长、滚挤、卡压（直长轴类）为第一类第一类               合理分配坯料合理分配坯料  成形、弯曲（弯轴类，带枝芽类）为成形、弯曲（弯轴类，带枝芽类）为第二类第二类      镦粗、拍扁（短轴类），为镦粗、拍扁（短轴类），为第三类第三类   作用：作用： 改变原毛坯的形状，合理分配坯料，以适应锻件横截改变原毛坯的形状，合理分配坯料，以适应锻件横截面形状的要求，更好的充满模锻模膛。

面形状的要求，更好的充满模锻模膛另外，顶镦类件常用积聚，冲孔，此外，还有弯曲、压扁等制坯工步另外，顶镦类件常用积聚，冲孔，此外，还有弯曲、压扁等制坯工步Seite 361 二、主要模锻设备的常用工步二、主要模锻设备的常用工步锤上模锻锤上模锻：拔长、滚挤、镦粗、卡压、压扁、成形、预锻、：拔长、滚挤、镦粗、卡压、压扁、成形、预锻、终锻、切边等终锻、切边等热模锻压力机上模锻热模锻压力机上模锻：镦粗、弯曲、卡压、压扁、成形、预：镦粗、弯曲、卡压、压扁、成形、预锻和终锻锻和终锻螺旋压力机上模锻螺旋压力机上模锻：镦粗、弯曲、卡压、压扁、成形、预锻：镦粗、弯曲、卡压、压扁、成形、预锻和终锻和终锻平锻机上模锻平锻机上模锻：聚集、预成形、预成形冲孔（预锻）、成形：聚集、预成形、预成形冲孔（预锻）、成形冲孔（终锻）、切边、弯曲、压肩、穿孔、切芯头、切断冲孔（终锻）、切边、弯曲、压肩、穿孔、切芯头、切断Seite 362 三、长轴类锻件制坯工步选择三、长轴类锻件制坯工步选择 　　　　 长轴类模锻件有直长轴件、弯曲轴件、带长轴类模锻件有直长轴件、弯曲轴件、带枝芽长轴件和带叉长轴件等由于形状的需枝芽长轴件和带叉长轴件等。

由于形状的需要，长轴类模锻件的模锻工序有拔长、滚挤、要，长轴类模锻件的模锻工序有拔长、滚挤、弯曲、成形等制坯工步弯曲、成形等制坯工步Seite 363  长轴类模锻件制坯工步示例长轴类模锻件制坯工步示例拔拔长长滚挤滚挤1．直．直长轴锻长轴锻件件制坯工步制坯工步说说明明制坯工步制坯工步简图简图模模锻锻件件简图简图模模锻锻件件类类型型Seite 364 拔长滚挤弯曲2．弯曲轴锻件拔长成形预锻3．带枝芽长轴件Seite 365 拔拔长长滚挤滚挤预锻预锻4．．带带叉叉长轴长轴件件　　按金属流动效率，长轴类模锻件制坯工步的优先次按金属流动效率，长轴类模锻件制坯工步的优先次序是：拔长、滚挤、卡压为了得到弯曲轴模锻件或带序是：拔长、滚挤、卡压为了得到弯曲轴模锻件或带枝芽、带叉长轴件，还要用到弯曲和成形工步枝芽、带叉长轴件，还要用到弯曲和成形工步 Seite 366 拔长、滚挤和卡压三种制坯工步，以拔长、滚挤和卡压三种制坯工步，以““计算毛计算毛坯坯””为基础，参照经验和图表资料，结合具体生产为基础，参照经验和图表资料，结合具体生产情况确定。

情况确定 也可用经验类比法选定制坯工步也可用经验类比法选定制坯工步Seite 367         改变坯料的形状，改变金属沿轴向的再分配，使改变坯料的形状，改变金属沿轴向的再分配，使坯料的形状能保证模膛充满的情况下，在模锻后，锻坯料的形状能保证模膛充满的情况下，在模锻后，锻件各处的飞边均匀亦即应使坯料上各截面的面积等件各处的飞边均匀亦即应使坯料上各截面的面积等于锻件上相应的截面积加上飞边的截面积按这一要于锻件上相应的截面积加上飞边的截面积按这一要求计算的坯料，称为求计算的坯料，称为计算毛坯计算毛坯Seite 368 一般计算步骤为：一般计算步骤为：　　　　1 1、绘制计算毛坯的截面图和直径图、绘制计算毛坯的截面图和直径图　　　以模锻件图为依据，沿模锻件轴线作若干个横　　　以模锻件图为依据，沿模锻件轴线作若干个横截面，计算出每个横截面的面积，同时加上飞边截面，计算出每个横截面的面积，同时加上飞边处的金属面积处的金属面积        式中：式中： ——计算毛坯的截面积；计算毛坯的截面积； ——模锻件的截面积；模锻件的截面积；              ——飞边充满系数，形状简单的模锻件取飞边充满系数，形状简单的模锻件取0.3~0.5，形状，形状复杂的取复杂的取0.5~0.8；；——飞边槽的截面积。

飞边槽的截面积 Seite 369 计算毛坯的截面图计算毛坯的截面图( (如下图）就是以模锻件轴如下图）就是以模锻件轴线为横坐标，计算毛坯的截面积为纵坐标绘出的曲线为横坐标，计算毛坯的截面积为纵坐标绘出的曲线该曲线下的面积就是计算毛坯的体积该曲线下的面积就是计算毛坯的体积 　　计算毛坯的直径图是以模锻件轴线为对称轴，计算毛坯的直径图是以模锻件轴线为对称轴，计算毛坯的半径为纵坐标绘出的对称曲线计算毛坯的半径为纵坐标绘出的对称曲线　　一张完整的计算毛坯图包括三个部分，即模　　一张完整的计算毛坯图包括三个部分，即模锻件的主视图、截面图和直径图锻件的主视图、截面图和直径图Seite 370 　　 计算毛坯图计算毛坯图Seite 371 　　2 2、计算平均直径、计算平均直径　　将计算毛坯的体积除以模锻件长度或模锻件计　　将计算毛坯的体积除以模锻件长度或模锻件计算坯料长度，可得到平均截面积，再确定其计算平算坯料长度，可得到平均截面积，再确定其计算平均直径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　        Seite 372 3 3、确定计算毛坯的头部及杆部、确定计算毛坯的头部及杆部　　将平均截面积和平均直径在图上用虚线绘出。

将平均截面积和平均直径在图上用虚线绘出凡是大于平均直径的部分称为头部，反之称为杆部凡是大于平均直径的部分称为头部，反之称为杆部 如果选用的坯料直径恰与计算毛坯的平均直如果选用的坯料直径恰与计算毛坯的平均直径相等，并且不制坯，模锻时将导致头部金属不足径相等，并且不制坯，模锻时将导致头部金属不足而杆部金属多余而杆部金属多余　应选择合适的坯料直径和制坯工步　应选择合适的坯料直径和制坯工步Seite 373 4 4、计算工艺过程繁重系、计算工艺过程繁重系 制坯工步的难易程度可用金属变形工艺过程制坯工步的难易程度可用金属变形工艺过程繁重系数描述：繁重系数描述： 　　　　　　　　　　　　　　 　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Seite 374 　式中　式中 α—— α——金属流入头部的繁重系数；金属流入头部的繁重系数；　　　　　　d dmaxmax————计算毛坯的最大直径；计算毛坯的最大直径； 　　　　　　d d均均————计算毛坯的平均直径；计算毛坯的平均直径； 　　　　　　β——β——金属沿轴向变形的繁重系数；金属沿轴向变形的繁重系数；　　　　　　d dminmin————计算毛坯的最小直径；计算毛坯的最小直径；　　　　　　K K————计算毛坯的杆部斜率；计算毛坯的杆部斜率；　　　　　　d d拐拐————计算毛坯的拐点处直径，可由拐点处截面计算毛坯的拐点处直径，可由拐点处截面积来换算。

积来换算Seite 375 5 5、查表确定制坯工步、查表确定制坯工步      据生产经验绘制的工步方案如图制坯工步的难据生产经验绘制的工步方案如图制坯工步的难易程度还与锻件质量有关易程度还与锻件质量有关长轴类模锻件制坯工步选择图长轴类模锻件制坯工步选择图Seite 376 6、最后，根据计算出来的、最后，根据计算出来的α，，β，，K，，G，查表，查表即可得出第一类制坯工步的初步方案即可得出第一类制坯工步的初步方案Seite 377 四、短轴类锻件制坯工步选择四、短轴类锻件制坯工步选择         圆饼类模锻件一般使用镦粗制坯，形状复杂圆饼类模锻件一般使用镦粗制坯，形状复杂的宜用成型镦粗制坯不过在特殊情况下，也有的宜用成型镦粗制坯不过在特殊情况下，也有用拔长、滚挤或打扁制坯的用拔长、滚挤或打扁制坯的Seite 378 圆饼类锻件制坯工步示例圆饼类锻件制坯工步示例 Seite 379 Seite 380 在确定坯料镦粗后的尺寸时，尚需明确以下几点：在确定坯料镦粗后的尺寸时，尚需明确以下几点： 1 1、轮毂较矮的锻件（参见下图），、轮毂较矮的锻件（参见下图）， 为了防止为了防止轮毂和轮缘间产生折叠，镦粗后直径轮毂和轮缘间产生折叠，镦粗后直径 应满足应满足 。

轮毂矮的锻件轮毂矮的锻件 Seite 381 2 2、、 轮毂较高的锻件，为了防止轮毂和轮缘间产生折叠，轮毂较高的锻件，为了防止轮毂和轮缘间产生折叠，镦粗后直径镦粗后直径 应满足应满足 轮毂高的锻件轮毂高的锻件 Seite 382 3 3、轮毂高且有内孔和凸缘的锻件为保证锻件充满并便于、轮毂高且有内孔和凸缘的锻件为保证锻件充满并便于坯料在终锻模膛中放稳，宜采用成形镦粗镦粗后的坯料尺坯料在终锻模膛中放稳，宜采用成形镦粗镦粗后的坯料尺寸应符合下列条件：寸应符合下列条件：(a)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b) 轮毂高凸缘大的锻件轮毂高凸缘大的锻件(a)坯料　坯料　(b)锻件锻件   Seite 383 §7-6  坯料尺寸的确定坯料尺寸的确定        原坯料尺寸是下料的依据（确定下料长度），是计原坯料尺寸是下料的依据（确定下料长度），是计算锻件材料消耗定额的依据算锻件材料消耗定额的依据原坯料尺寸的计算，主要包括原坯料尺寸的计算，主要包括断面尺寸和长度断面尺寸和长度的计算Seite 384 一、长轴类锻件一、长轴类锻件        原坯料直径大小与制坯工步的性质有关，对于原坯料直径大小与制坯工步的性质有关，对于直长轴类，弯曲类，枝芽类及叉形类锻件，其原坯直长轴类，弯曲类，枝芽类及叉形类锻件，其原坯料直径，基本上就是料直径，基本上就是“计算毛坯计算毛坯”的平均直径。

但考的平均直径但考虑到制坯过程中坯料长度会略有增长因此，原坯虑到制坯过程中坯料长度会略有增长因此，原坯料直径应选得大些，根据实践经验，不同的制坯工料直径应选得大些，根据实践经验，不同的制坯工步有不同的数值步有不同的数值Seite 385 1．坯料截面积．坯料截面积(1) 不用制坯工步不用制坯工步          S坯坯=(1.02～～1.05) S均均(2) 用卡压或成形制坯用卡压或成形制坯      S坯坯=(1.05～～1.3) S均均(3) 用滚挤制坯用滚挤制坯            S坯坯= S滚滚= (1.05～～1.2) S均均        以上各式中以上各式中  S坯坯——坯料截面积；坯料截面积；                              S均均——计算毛坯图的平均截面积计算毛坯图的平均截面积  (4) 用拔长制坯用拔长制坯    当采用拔长方法制坯时，原坯料直径则应按当采用拔长方法制坯时，原坯料直径则应按“计算毛坯计算毛坯”大头部分大头部分的平均直径来计算，的平均直径来计算，                                S坯坯=S拔拔=V头头/L头头式中式中             V头头——包括氧化皮在内的锻件头部体积；包括氧化皮在内的锻件头部体积；                     L头头——锻件头部长度。

锻件头部长度Seite 386 (5) 用拔长＋滚压联合制坯用拔长＋滚压联合制坯(先拔长后滚挤先拔长后滚挤)             S坯坯= S拔拔－－K（（S拔拔－－S滚滚））                   K－－计算毛坯直径图杆部的锥度－－计算毛坯直径图杆部的锥度先进行制坯操作，先拔长使杆部伸长，而滚挤时头部得到一定的聚先进行制坯操作，先拔长使杆部伸长，而滚挤时头部得到一定的聚料所以，考虑到滚挤作用，适当减少坯料截面积所以，考虑到滚挤作用，适当减少坯料截面积6) 用辊锻制坯用辊锻制坯                    S坯坯＝＝S计计max        这样坯料截面积确定下来了，直径或边长也随之确这样坯料截面积确定下来了，直径或边长也随之确定，最后按照国家标准选择标准规定的圆钢或方钢定，最后按照国家标准选择标准规定的圆钢或方钢Seite 387 2．坯料长度．坯料长度   (1) 求原坯料的体积求原坯料的体积            包括锻件、飞边、连皮、氧化皮及钳料头等部分的体积包括锻件、飞边、连皮、氧化皮及钳料头等部分的体积原坯料计算公式为：原坯料计算公式为：                 V坯坯=(V件件+V飞飞+V连连)(1+δ%)  式中式中 V件件－锻件体积，包括锻件正公差之半；－锻件体积，包括锻件正公差之半；V飞飞－飞边体积；－飞边体积；           V连连－冲孔连皮体积；－冲孔连皮体积；δ－烧损的火耗。

－烧损的火耗普通钢材的普通钢材的δ值可按表值可按表3-2计算    (2) 求原坯料的长度求原坯料的长度L坯坯                  L坯坯=V坯坯/S’坯坯+L钳钳式中式中  S‘坯坯－钢材的截面积；－钢材的截面积；L钳钳－钳夹头的长度－钳夹头的长度Seite 388 二、短轴类锻件二、短轴类锻件    饼类或短轴类锻件一般用镦粗制坯，所以毛坯尺寸应以镦粗变饼类或短轴类锻件一般用镦粗制坯，所以毛坯尺寸应以镦粗变形为依据进行计算形为依据进行计算毛坯体积为：毛坯体积为：V坯坯=(1+k)V件件式中：式中： k－宽裕系数，考虑锻件复杂程度影响飞边体积，并计及－宽裕系数，考虑锻件复杂程度影响飞边体积，并计及火耗量对于圆形锻件，对于圆形锻件，k=0.12~0.25；对非圆形锻件，；对非圆形锻件，k=0.2~0.35Seite 389         镦粗时坯料高径比不能太大，否则坯料会产生纵向弯曲，而镦粗时坯料高径比不能太大，否则坯料会产生纵向弯曲，而且不容易锻透，坯料高度（长度）与直径之比且不容易锻透，坯料高度（长度）与直径之比m值为值为1.8～～2.2时，时，镦粗坯料不易于产生纵向弯曲。

镦粗坯料不易于产生纵向弯曲        m值取得小，对锻造有利，但是对下料不利，因为坯料直径值取得小，对锻造有利，但是对下料不利，因为坯料直径越粗，下料就越困难越粗，下料就越困难  由此坯料直径或边长可选为：由此坯料直径或边长可选为：                       D坯坯==(0.8～～0.9) ³√V坯坯  对于方坯：对于方坯：                        a坯坯=(0.77～～0.82) ³√V坯坯        按国标选取标准规定的圆钢或方钢后，再根据坯料体积确定按国标选取标准规定的圆钢或方钢后，再根据坯料体积确定坯料的长度坯料的长度L坯坯：：                        L坯坯=V坯坯/S坯坯Seite 390 §7-7 设备吨位的确定设备吨位的确定设备吨位过小，锻件内部锻不透，生产率低设备吨位过小，锻件内部锻不透，生产率低;设备选得过大，浪费动力，提高锻件成本，而设备选得过大，浪费动力，提高锻件成本，而且操作也不灵活，还易打坏工具且操作也不灵活，还易打坏工具锻造设备吨位大小要合适锻造设备吨位大小要合适Seite 391 一、模锻锤吨位的确定一、模锻锤吨位的确定  1．．经验经验—理论公式理论公式(1) 对圆饼类锻件所需模锻锤吨位对圆饼类锻件所需模锻锤吨位   G=(1-0.005D件件)(1.1+2 /D件件)²(0.75+0.001D ²件件)D件件·σ  式中第一项与变形速度有关；第二项为飞边系数；第三项与变形程式中第一项与变形速度有关；第二项为飞边系数；第三项与变形程度度ε有关的经验值。

公式推导详见书上有关的经验值公式推导详见书上式中式中  G─为设备吨位，为设备吨位，(kg)；；      D件件─为锻件直径，为锻件直径，(cm)；；      σ─为终锻时的强度极限，为终锻时的强度极限，(MPa)Seite 392 (2) 对于长轴类锻件，计算锻锤吨位应计及形状因素，对于长轴类锻件，计算锻锤吨位应计及形状因素，即模锻锤吨位即模锻锤吨位         G‘=G（（1+0.1√L件件/B均均 ））式中式中  G─按换算直径按换算直径D件件=1.13√A件件(锻件水平投影面积锻件水平投影面积)计算计算所得吨位；所得吨位；          L件件─为锻件长度；为锻件长度；          B均均─为锻件平均宽度为锻件平均宽度Seite 393 2．．经验公式经验公式：：      (1) 双作用模锻锤双作用模锻锤                      G=(3.5～～6.3)K·S件件     (kg)式中式中  S件件──锻件和毛边（按飞边仓的锻件和毛边（按飞边仓的50%计算）在计算）在水平面上的投影面积；水平面上的投影面积；          K──材料钢种系数。

材料钢种系数系数系数3.5用于生产率并不高的条件下，而系数用于生产率并不高的条件下，而系数6.3用于用于要求高生产率的条件下要求高生产率的条件下Seite 394 (2) 单作用模锻锤单作用模锻锤  如模锻时使用单作用锤（锤头只靠自重如模锻时使用单作用锤（锤头只靠自重落下，如夹板锤），则所需的吨位落下，如夹板锤），则所需的吨位G单单可用下式折算：可用下式折算：                        G单单=(1.5～～1.8)G         (kg)式中式中  G──双作用锤落下重，按双作用锤落下重，按(1)式计算工作介质既作用于工作工作介质既作用于工作缸上腔也作用于下腔使锤头上下运动缸上腔也作用于下腔使锤头上下运动)          (3) 无砧座锤无砧座锤    如果采用无砧座锤，则所需吨位按以下式如果采用无砧座锤，则所需吨位按以下式折算：折算：                              G无无=2G        (kg)Seite 395 二、热模锻压力机吨位的确定二、热模锻压力机吨位的确定        热模锻压力机上，终锻变形力最大，因此只考热模锻压力机上，终锻变形力最大，因此只考虑终锻变形力的计算。

虑终锻变形力的计算在选择设备的时候：在选择设备的时候：         所选设备的公称压力必须所选设备的公称压力必须大于大于计算的变形力；计算的变形力；        设备的装模空间应设备的装模空间应足够安装足够安装所用模具所用模具Seite 396 1．理论．理论-经验公式经验公式        按在分模面上投影的形状，为圆形的锻件和非按在分模面上投影的形状，为圆形的锻件和非圆形的锻件，其模锻所需压力的公式不同见书圆形的锻件，其模锻所需压力的公式不同见书Seite 397 2．经验公式．经验公式模锻力模锻力F：：          F=(64～～73)K·S                      (KN)式中式中  S─包括包括飞边桥部飞边桥部在内的锻件在水平面的投影面积；在内的锻件在水平面的投影面积；          K─钢种系数钢种系数Seite 398 三、螺旋压力机吨位的确定三、螺旋压力机吨位的确定有三种计算公式：有三种计算公式：1．与锻模形式有关的，分开式模锻和闭式模锻，按．与锻模形式有关的，分开式模锻和闭式模锻，按锻件的投影面积大小计算，公式见书上锻件的投影面积大小计算，公式见书上。

2．根据锻件总变形面积计算，包括锻件面积、连皮．根据锻件总变形面积计算，包括锻件面积、连皮面积还有飞边面积适用于一次打击成形所需的设备面积还有飞边面积适用于一次打击成形所需的设备吨位Seite 399 3．换算公式．换算公式        已知已知锻锤或锻压机的吨位锻锤或锻压机的吨位时，螺旋压力机与它们之间进行换算时，螺旋压力机与它们之间进行换算得到所需压力得到所需压力                             F螺旋螺旋=K1G锤锤；；                             F螺旋螺旋=F压压/K2  (KN)式中式中  G锤锤－锻锤吨位－锻锤吨位(T)；；F压压－热模锻压力机所需压力－热模锻压力机所需压力(KN)      K1－换算系数＝－换算系数＝3500~4000；；      K2=0.5~2.0，按工步变形量大小选取按工步变形量大小选取对于精压、冷校正等小变对于精压、冷校正等小变形量工步，形量工步，K2=1.5~2；对于切边、冲孔等中等变形量工步；对于切边、冲孔等中等变形量工步K2=1~1.5；对于镦头等大变形量工步，；对于镦头等大变形量工步，K2=0.5~1.0。

Seite 400 四、平锻机吨位的确定四、平锻机吨位的确定1．经验－理论公式．经验－理论公式　　按终锻工步顶镦变形所需力计算：　　按终锻工步顶镦变形所需力计算：F闭闭＝＝0.5(1－－0.001D)D²σF开开＝＝0.5(1－－0.001D)(D＋＋10)²σ式中式中F闭闭——闭式模锻时平锻机的压力闭式模锻时平锻机的压力(KN)；；F开开——开式模锻时平锻机的压力开式模锻时平锻机的压力(KN)；；D——锻件镦锻部分的最大直径锻件镦锻部分的最大直径(mm)，应考虑收缩量和正公差尺寸；，应考虑收缩量和正公差尺寸；σ——终锻时流动应力终锻时流动应力(MPa)　　　　上式只适用于上式只适用于D≤300mm的锻件Seite 401 2．经验公式．经验公式                             F＝＝57.5KS式中式中 S－为包括飞边在内的锻件最大投影面积；－为包括飞边在内的锻件最大投影面积；        K－为钢种系数－为钢种系数对于中碳钢和低合金钢，如对于中碳钢和低合金钢，如45、、20Cr，取，取1；；对于高碳钢及中碳合金钢，如对于高碳钢及中碳合金钢，如 60 、、45Cr、、45CrNi，取，取K＝＝1.15；；对高合金钢，如对高合金钢，如GCr15、、45CrNiMo，取，取K＝＝1.3。