第四章自由锻工序.ppt

第四章 自由锻主要工序分析 自由锻主要工序：镦粗、拔长、冲孔、扩孔 第一节 镦粗 一、镦粗的变形分析 2、不同高径比坯料的镦粗分析 二、镦粗工序主要质量问题及防止措施 第二节 拔长 使坯料横截面积减小而长度增加的成形工序叫拔长。用于：轴杆类零件；改善锻件内部质量。 ● 矩形截面坯料拔长 ● 圆截面坯料拔长 ● 空心坯料拔长 拔长变形分析 2）相对送进量（l/h） 矩形截面坯料拔长时的质量分析 二、空心件拔长 第三节 冲孔 一、冲孔的受力变形分析 二、冲孔的质量分析 第四节 扩孔 一、冲子扩孔 二、芯轴扩孔 三、辗压扩孔 第五节 弯曲 第六节 切割 第七节 错移 第八节 扭转 改善质量问题的措施： 1）为减小“走样”，一般取D/d≈3，锥形冲头和椭圆形冲头有助于减小“走样”。 2）为减小裂纹，冲子的锥度不宜过大，当冲低塑性材料时，如Cr12钢，不仅要求冲子锥度较小，而且要经过多次加热逐步冲成。大型锻件在水压机上冲孔时，当孔径大于450mm时，一般采用空心冲头冲孔，这样可以减小B区外层金属的切向拉应力，避免产生侧表面裂纹，并能除掉锭料中心部分质量不好的金属。 减小空心坯料壁厚而增加其内、外径的锻造工序叫扩孔。 ● 冲子扩孔 ● 芯轴扩孔（马杠扩孔） ● 碾压扩孔 ● 楔扩孔 ● 液压扩孔 ● 爆炸扩孔 用直径比空心坯料内孔大并带有锥度的冲子进行胀孔称为冲子扩孔。 扩孔时坯料径向受压应力，切向受拉应力，轴向受力很小。坯料壁厚减薄，内外径扩大，毛坯上端面略有“拉缩”现象。 缺陷：由于扩孔时毛坯在切向有拉应力，容易胀裂。 为了防止其胀裂，首先要求每次扩孔变形量不宜过大，扩孔量的大小可查表选取。其次，应避免扩孔时温度过低，即每火扩孔次数不宜多。当锻件重量小于30㎏时，冲孔后可扩孔1~2次，再加热一次，允许再扩孔2～3次； 冲子扩孔适用于D/d1.7和H≥0.125D的壁不太薄的锻件。扩孔前坯料的高度尺寸 H1=1.05H，Ｈ（锻件高度） 1）变形实质相当于毛坯沿圆周方向拔长。毛坯与工具（芯轴）接触弧长是变形区的长度，毛坯的高度是变形区的高度，按最小阻力定律，金属主要沿毛坯切向流动，高度方向流动很少，因此，芯轴扩孔时随着壁厚减薄，内外径同时扩大，高度稍有增加。芯轴扩孔时变形区金属主要沿切向流动，并增大内外径。 a、变形区沿切向的长度远小于宽度（锻件的高度）； b、芯轴扩孔的锻件一般壁较薄，故外端对变形区金属切向流动　 的阻力远比高度方向的小； c、芯轴与锻件的接触面呈弧形，有利于金属沿切向流动。 2）变形区金属受三向压应力，故不易产生裂纹破坏。因此，芯轴 扩孔可以锻制薄壁的锻件。 3）扩孔用的芯轴，相当于一根受均布载荷的梁，随着锻件壁厚的减薄，芯轴上所受的均布载荷变大（锻件高度增加）。为了保证芯轴的强度和刚度，以及不会使锻件内壁形成梅花压痕，芯轴直径应随孔径扩大而增大。 环形坯料套在芯辊上，在气缸压力的作用下，旋转的碾压轮压下，毛坯厚度减薄，金属沿切线方向伸长，环的内外径尺寸增大。 采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序称为弯曲。 2）模弯曲法：在垫模中弯曲能得到形状和尺寸较准确的小型锻件。 1)锻锤压紧弯曲法 坯料的一端被上、下砧压紧, 用大锤打击或用吊车拉另一端，使其弯曲成形。 切割是指将坯料分成几部分或部分地割开 ,或从坯料的外部割掉一部分,或从内部割出一部分的锻造工序 。 * * 自由锻是利用简单的工具逐步改变坯料的形状、尺寸和状态，以获得所需要形状、尺寸和性能的锻件的加工工序。 ●分类：手工自由锻 锤上自由锻 水压机上自由锻 ●特点： 1）工具简单、通用性强、灵活性大，适合单件和小批量锻件，大型锻件生产。 2）工具与毛坯部分接触，逐渐变形，所需设备功率比模锻小得多，可锻造大型锻件，也可锻造多种多样、变形程度相差很大的锻件。 3）靠人工操作控制锻件的形状和尺寸，精度差，效率低，劳动强度大。 使坯料高度减小，横截面增大的成形工序称为镦粗。 镦粗用于： ● 由小横截面积坯料得到较大横截面积而高度较小的锻件； ● 冲孔前增大坯料横截面积和平整坯料端面； ● 反复镦粗和拔长，提高下一步拔长时的锻造比； ● 提高锻件的力学性能和减小力学性能的异向性； ● 反复进行镦粗和拔长可以破碎合金工具钢中的碳化物，并使其均匀分布。 1)完全镦粗：将坯