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1、第2章材料的塑性成形第1页，共47页，编辑于2022年，星期一 塑塑性性成成形形的的常常见见工工艺艺第2页，共47页，编辑于2022年，星期一一、金属塑性变形分类一、金属塑性变形分类(1)(1)冷冷变变形形（冷加工）（冷加工）塑性塑性塑性塑性变变变变形温度形温度形温度形温度低于低于低于低于该该该该金属的再金属的再金属的再金属的再结结结结晶温度晶温度晶温度晶温度特特特特征征征征：晶晶晶晶粒粒粒粒沿沿沿沿变变变变形形形形最最最最大大大大的的的的方方方方向向向向伸伸伸伸长长长长；晶晶晶晶粒粒粒粒间间间间产产产产生生生生碎碎碎碎晶晶晶晶。金金金金属属属属产产产产生生生生加工硬化加工硬化加工硬化加工硬化
2、现现现现象。象。象。象。(2)(2)热变热变形形（热加工）（热加工）塑性塑性塑性塑性变变变变形温度形温度形温度形温度高于高于高于高于该该该该金属的再金属的再金属的再金属的再结结结结晶温度晶温度晶温度晶温度特特特特征征征征：经经经经过过过过再再再再结结结结晶晶晶晶组组组组织织织织均均均均匀匀匀匀化化化化，塑塑塑塑性性性性好好好好，消消消消除除除除内内内内部部部部缺缺缺缺陷陷陷陷，形成形成形成形成纤维组织纤维组织纤维组织纤维组织/流线组织。流线组织。流线组织。流线组织。第3页，共47页，编辑于2022年，星期一二、金属塑性成形的特点二、金属塑性成形的特点与切削加工相比：与切削加工相比：与切削加工相
3、比：与切削加工相比：材料利用率高；生产效率高；产品质量高，性能好。材料利用率高；生产效率高；产品质量高，性能好。材料利用率高；生产效率高；产品质量高，性能好。材料利用率高；生产效率高；产品质量高，性能好。与铸造相比：与铸造相比：与铸造相比：与铸造相比：不能制造形状较复杂零件；低塑性材料不能成形。不能制造形状较复杂零件；低塑性材料不能成形。不能制造形状较复杂零件；低塑性材料不能成形。不能制造形状较复杂零件；低塑性材料不能成形。加工精度和成形极限有限；模具、设备费用高。加工精度和成形极限有限；模具、设备费用高。加工精度和成形极限有限；模具、设备费用高。加工精度和成形极限有限；模具、设备费用高。第4
4、页，共47页，编辑于2022年，星期一三、塑性成形工艺的应用三、塑性成形工艺的应用 机械机械机械机械 航空航空航空航空航天航天航天航天 船舶船舶船舶船舶 军工军工军工军工 仪器仪表仪器仪表仪器仪表仪器仪表 电器电器电器电器 日用五金日用五金日用五金日用五金第5页，共47页，编辑于2022年，星期一四、发展方向四、发展方向1 1、向向向向更更更更精精精精细细细细方方方方向向向向发发发发展展展展，齿齿齿齿轮轮轮轮精精精精锻锻锻锻可可可可达达达达IT7IT7级级级级，铝铝铝铝件件件件变变变变薄薄薄薄，拉拉拉拉深深深深表表表表面面面面粗粗粗粗糙糙糙糙度度度度RaRa达达达达0.050.05 mm，箔箔
5、箔箔铝铝铝铝冲冲冲冲孔孔孔孔内内内内直直直直径径径径达达达达0.03mm0.03mm，轧轧轧轧丝丝丝丝直径达直径达直径达直径达0.0160.016 0.023mm0.023mm。2 2、研研研研 究究究究 与与与与 开开开开 发发发发 塑塑塑塑 性性性性 加加加加 工工工工 过过过过 程程程程 的的的的计计计计 算算算算 机机机机 模模模模 拟拟拟拟 技技技技 术术术术 与与与与 模模模模 具具具具CAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAM技术等技术等技术等技术等。3 3、研研研研究究究究与与与与开开开开发发发发柔柔柔柔性性性性成成成成形形形形技技技技术术术术、增增增增量量量量成成成成形形形
6、形技技技技术术术术、净净净净成成成成形形形形技技技技术术术术、近净成形技术近净成形技术近净成形技术近净成形技术、复合成形技术复合成形技术复合成形技术复合成形技术等。等。等。等。4 4、研研研研究究究究与与与与开开开开发发发发使使使使环环环环境境境境净净净净化化化化的的的的加加加加工工工工技技技技术术术术，如如如如低低低低噪噪噪噪音音音音、小小小小/无无无无震震震震动动动动、节省能源、资源或再利用的加工技术。节省能源、资源或再利用的加工技术。节省能源、资源或再利用的加工技术。节省能源、资源或再利用的加工技术。第6页，共47页，编辑于2022年，星期一2.1.2 金属的塑性加工成形性金属的塑性加工
7、成形性金属的塑性加工成形性金属的塑性加工成形性金属的塑性加工成形性金属的塑性加工成形性/可锻性可锻性可锻性可锻性(ForgeabilityForgeability)：用用用用来来来来衡衡衡衡量量量量金金金金属属属属在在在在外外外外力力力力作作作作用用用用下下下下发发发发生生生生塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形而而而而不不不不易易易易产产产产生生生生裂纹的能力，是金属重要的工艺性能之一；裂纹的能力，是金属重要的工艺性能之一；裂纹的能力，是金属重要的工艺性能之一；裂纹的能力，是金属重要的工艺性能之一；可可可可锻锻锻锻性性性性的的的的优优优优劣劣劣劣一一一一般般般般常常常常用用用用金金金金属属属属的
8、的的的塑塑塑塑性性性性和和和和变变变变形形形形抗抗抗抗力力力力两两两两个个个个指指指指标标标标来综合衡量。来综合衡量。来综合衡量。来综合衡量。其优劣主要取决于其优劣主要取决于其优劣主要取决于其优劣主要取决于金属本身金属本身金属本身金属本身和和和和变形时的外部条件变形时的外部条件变形时的外部条件变形时的外部条件。第7页，共47页，编辑于2022年，星期一影响可锻性的因素影响可锻性的因素(1)(1)金金金金属属属属的的的的成成成成分分分分：纯纯纯纯金金金金属属属属好好好好于于于于合合合合金金金金，fccfcc好好好好于于于于bccbcc好好好好于于于于hcphcp，低低低低碳碳碳碳钢钢钢钢优优优优
9、于于于于高高高高碳碳碳碳钢钢钢钢，低低低低碳碳碳碳低低低低合合合合金金金金钢钢钢钢优优优优于于于于高高高高碳碳碳碳高合金钢；有害杂质元素一般使可锻性变坏高合金钢；有害杂质元素一般使可锻性变坏高合金钢；有害杂质元素一般使可锻性变坏高合金钢；有害杂质元素一般使可锻性变坏(2)(2)金金金金属属属属的的的的组组组组织织织织：单单单单相相相相组组组组织织织织好好好好于于于于多多多多相相相相组组组组织织织织；铸铸铸铸态态态态下下下下的的的的柱柱柱柱状状状状组组组组织织织织、粗粗粗粗晶晶晶晶粒粒粒粒组组组组织织织织、晶晶晶晶界界界界上上上上存存存存在在在在偏偏偏偏析析析析或或或或有有有有共共共共晶晶晶晶莱
10、莱莱莱氏氏氏氏体体体体组组组组织使可锻性变差织使可锻性变差织使可锻性变差织使可锻性变差(3)(3)加工条件加工条件加工条件加工条件 1)1)变变变变形形形形温温温温度度度度：一一一一般般般般变变变变形形形形温温温温度度度度的的的的升升升升高高高高，可可可可提提提提高高高高金金金金属属属属的的的的可锻性；但注意过热、过烧问题可锻性；但注意过热、过烧问题可锻性；但注意过热、过烧问题可锻性；但注意过热、过烧问题第8页，共47页，编辑于2022年，星期一不同合金系不同合金系不同合金系不同合金系8 8 8 8种典型金属的可锻性种典型金属的可锻性种典型金属的可锻性种典型金属的可锻性纯纯纯纯金金金金属属属属
11、及及及及单单单单相相相相合合合合金金金金(铅铅铅铅合合合合金金金金、钼钼钼钼合合合合金金金金、镁镁镁镁合合合合金金金金)；纯纯纯纯金金金金属属属属及及及及单单单单相相相相合合合合金金金金(晶晶晶晶粒粒粒粒长长长长大大大大敏敏敏敏感感感感者者者者)()()()(铍铍铍铍、镁镁镁镁合合合合金金金金、钨钨钨钨合合合合含含含含、钛钛钛钛合合合合金金金金)；具具具具有有有有不不不不溶溶溶溶解解解解组组组组分分分分的的的的合合合合金金金金(高高高高硫硫硫硫钢钢钢钢，含含含含硒硒硒硒不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢)；具具具具有有有有可可可可溶溶溶溶组组组组分分分分的的的的合合合合金金金金(含含含含氧氧氧氧化化化化
12、物物物物的的的的钼钼钼钼合合合合金金金金，含含含含可可可可溶溶溶溶性性性性碳碳碳碳化化化化物物物物和和和和氮氮氮氮化化化化物物物物的的的的不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢)；加加加加热热热热时时时时形形形形成成成成有有有有塑塑塑塑性性性性第第第第2 2 2 2相相相相的的的的合合合合金金金金(高高高高铬铬铬铬不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢)；加加加加热热热热时时时时形形形形成成成成低低低低熔熔熔熔点点点点第第第第2 2 2 2相相相相的的的的合合合合金金金金(含含含含硫硫硫硫的的的的铁铁铁铁、含含含含锌锌锌锌的的的的镁镁镁镁合合合合金金金金)；冷冷冷冷却却却却时时时时形形形形成成成成有有有有塑塑塑塑性性性性
13、第第第第2 2 2 2相相相相的的的的合合合合金金金金(碳碳碳碳钢钢钢钢和和和和低低低低合合合合金金金金钢钢钢钢、-钛钛钛钛合合合合金金金金和和和和 钛钛钛钛合合合合金金金金)；冷冷冷冷却却却却时时时时形形形形成成成成脆脆脆脆性性性性第第第第2 2 2 2相相相相的的的的合合合合金金金金(高高高高温温温温合合合合金金金金、沉沉沉沉淀淀淀淀硬硬硬硬化化化化不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢)；T T T Tm m m m 熔化温度。熔化温度。熔化温度。熔化温度。第9页，共47页，编辑于2022年，星期一2)2)变变变变形形形形速速速速度度度度：一一一一方方方方面面面面随随随随着着着着变变变变形形形形速速速
14、速度度度度的的的的增增增增加加加加，回回回回复复复复与与与与再再再再结结结结晶晶晶晶过过过过程程程程来来来来不不不不及及及及进进进进行行行行，不不不不能能能能及及及及时时时时消消消消除除除除加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化现现现现象象象象，故故故故使使使使塑塑塑塑性性性性降降降降低低低低，变变变变形形形形抗抗抗抗力力力力增增增增大大大大，可可可可锻锻锻锻性性性性变变变变差。差。差。差。另一方面随着变形另一方面随着变形另一方面随着变形另一方面随着变形 速度的增高，产生速度的增高，产生速度的增高，产生速度的增高，产生 热效应，使金属的热效应，使金属的热效应，使金属的热效应，使金属的 塑性升高，变形
15、抗塑性升高，变形抗塑性升高，变形抗塑性升高，变形抗 力降低，又有利于力降低，又有利于力降低，又有利于力降低，又有利于 改善可锻性。改善可锻性。改善可锻性。改善可锻性。第10页，共47页，编辑于2022年，星期一3)3)应力状态：应力状态：应力状态：应力状态：拉拉拉拉应应应应力力力力成成成成分分分分数数数数量量量量愈愈愈愈多多多多，变变变变形形形形抗抗抗抗力力力力小小小小，要要要要求求求求材材材材料料料料塑塑塑塑性性性性愈愈愈愈好好好好；压应力成分数量愈多，变形抗力大，但可降压应力成分数量愈多，变形抗力大，但可降压应力成分数量愈多，变形抗力大，但可降压应力成分数量愈多，变形抗力大，但可降 低对材
16、料塑性的要求。低对材料塑性的要求。低对材料塑性的要求。低对材料塑性的要求。应力状态条件对可应力状态条件对可应力状态条件对可应力状态条件对可锻性的影响锻性的影响锻性的影响锻性的影响 (a)(a)(a)(a)试样；试样；试样；试样；(b)(b)(b)(b)拉拔；拉拔；拉拔；拉拔；(c)(c)(c)(c)挤压挤压挤压挤压第11页，共47页，编辑于2022年，星期一降低变形抗力的途径降低变形抗力的途径(1)(1)降低材料自身的变形抗力降低材料自身的变形抗力降低材料自身的变形抗力降低材料自身的变形抗力 最有效的措施是适当提高热变形时的温度。最有效的措施是适当提高热变形时的温度。最有效的措施是适当提高热变
17、形时的温度。最有效的措施是适当提高热变形时的温度。(2)(2)改善变形时的受力状态改善变形时的受力状态改善变形时的受力状态改善变形时的受力状态 主要是采用合理的变形方案，设计合理的模膛，主要是采用合理的变形方案，设计合理的模膛，主要是采用合理的变形方案，设计合理的模膛，主要是采用合理的变形方案，设计合理的模膛，减少变形时的摩擦阻力。减少变形时的摩擦阻力。减少变形时的摩擦阻力。减少变形时的摩擦阻力。(3)(3)减少加工过程中的接触面积减少加工过程中的接触面积减少加工过程中的接触面积减少加工过程中的接触面积 可显著减小总变形力，用小设备加工大零件。可显著减小总变形力，用小设备加工大零件。可显著减小
18、总变形力，用小设备加工大零件。可显著减小总变形力，用小设备加工大零件。第12页，共47页，编辑于2022年，星期一n作业作业作业作业1 1、铅铅铅铅在在在在2020、钨钨钨钨在在在在11001100时时时时变变变变形形形形，各各各各属属属属于于于于哪哪哪哪种种种种变变变变形形形形？为为为为什什什什么么么么？（铅的熔点为（铅的熔点为（铅的熔点为（铅的熔点为327327，钨的熔点为，钨的熔点为，钨的熔点为，钨的熔点为33803380）2 2、金属的塑性越好其可锻性越好，这句话对吗？为什么？、金属的塑性越好其可锻性越好，这句话对吗？为什么？、金属的塑性越好其可锻性越好，这句话对吗？为什么？、金属的塑
19、性越好其可锻性越好，这句话对吗？为什么？3 3、为什么要、为什么要、为什么要、为什么要“趁热打铁趁热打铁趁热打铁趁热打铁”？4 4、为为为为什什什什么么么么铸铸铸铸件件件件常常常常选选选选用用用用靠靠靠靠近近近近共共共共晶晶晶晶成成成成份份份份的的的的合合合合金金金金生生生生产产产产，压压压压力力力力加加加加工工工工件件件件则则则则选用单相固溶体成份的合金生产？选用单相固溶体成份的合金生产？选用单相固溶体成份的合金生产？选用单相固溶体成份的合金生产？第13页，共47页，编辑于2022年，星期一2.1.3 金属的塑性加工工艺金属的塑性加工工艺 金属塑性加工方法按加工目的可分为两大类：金属塑性加工
20、方法按加工目的可分为两大类：金属塑性加工方法按加工目的可分为两大类：金属塑性加工方法按加工目的可分为两大类：一一一一类类类类是是是是轧轧轧轧制制制制、挤挤挤挤压压压压和和和和拉拉拉拉拔拔拔拔，它它它它主主主主要要要要用用用用于于于于生生生生产产产产建建建建筑筑筑筑结结结结构构构构、切切切切削削削削加加加加工工工工和和和和塑塑塑塑性性性性加加加加工工工工用用用用的的的的等等等等截截截截面面面面型型型型材材材材、管管管管材材材材、线线线线材材材材和和和和板板板板材材材材等等等等，在一些情况下也可用于生产毛坯、半成品和成品零件。在一些情况下也可用于生产毛坯、半成品和成品零件。在一些情况下也可用于生产
21、毛坯、半成品和成品零件。在一些情况下也可用于生产毛坯、半成品和成品零件。另另另另一一一一类类类类是是是是自自自自由由由由锻锻锻锻、模模模模锻锻锻锻和和和和冲冲冲冲压压压压，它它它它们们们们主主主主要要要要用用用用于于于于生生生生产产产产各各各各种种种种毛毛毛毛坯坯坯坯、半成品半成品半成品半成品或或或或成品零件成品零件成品零件成品零件。第14页，共47页，编辑于2022年，星期一一、轧制（一、轧制（Rolling）轧轧轧轧制制制制最最最最早早早早在在在在1616世世世世纪纪纪纪后后后后期期期期发发发发展展展展起起起起来来来来，目目目目前前前前大大大大约约约约有有有有90%90%左左左左右右右右的
22、的的的钢和大部分有色金属要经过轧制。钢和大部分有色金属要经过轧制。钢和大部分有色金属要经过轧制。钢和大部分有色金属要经过轧制。轧轧轧轧制制制制的的的的基基基基本本本本操操操操作作作作是是是是平平平平板板板板轧轧轧轧制制制制，即即即即简简简简单单单单轧轧轧轧制制制制，轧轧轧轧出出出出来来来来的的的的是是是是平板和薄板。平板和薄板。平板和薄板。平板和薄板。平平平平 板板板板轧轧轧轧 制制制制薄薄薄薄 板板板板平平平平 板板板板大锅炉支撑大锅炉支撑大锅炉支撑大锅炉支撑反反反反 应应应应 容容容容 器器器器坦坦坦坦 克克克克 装装装装 甲甲甲甲波音波音波音波音747747蒙皮蒙皮蒙皮蒙皮饮饮饮饮 料料
23、料料 罐罐罐罐香香香香 烟烟烟烟 铝铝铝铝 箔箔箔箔300 mm300 mm150 mm150 mm100125 mm100125 mm1.8 mm1.8 mm0.1 mm0.1 mm0.008 mm0.008 mm 6 6 6 mm mm第15页，共47页，编辑于2022年，星期一 轧制轧制轧制轧制是金属坯料在旋转轧辊的是金属坯料在旋转轧辊的是金属坯料在旋转轧辊的是金属坯料在旋转轧辊的 间隙中靠摩擦力的作用连续进间隙中靠摩擦力的作用连续进间隙中靠摩擦力的作用连续进间隙中靠摩擦力的作用连续进入入入入轧轧轧轧辊辊辊辊而而而而产产产产生生生生塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形的的的的一一一一种种种种
24、压压压压力加工方法。力加工方法。力加工方法。力加工方法。第16页，共47页，编辑于2022年，星期一轧辊第17页，共47页，编辑于2022年，星期一q轧制分类轧制分类（按轧制温度分类）按轧制温度分类）按轧制温度分类）按轧制温度分类）冷轧冷轧冷轧冷轧：室温；室温；室温；室温；增增增增加加加加位位位位错错错错密密密密度度度度，增增增增加加加加强强强强度度度度，减减减减少少少少延延延延展展展展性性性性，改改改改变变变变制品形状，不改变晶粒平均尺寸；制品形状，不改变晶粒平均尺寸；制品形状，不改变晶粒平均尺寸；制品形状，不改变晶粒平均尺寸；产品尺寸精度高，表面光洁；产品尺寸精度高，表面光洁；产品尺寸精度
25、高，表面光洁；产品尺寸精度高，表面光洁；变变变变形形形形抗抗抗抗力力力力大大大大，适适适适于于于于轧轧轧轧制制制制塑塑塑塑性性性性好好好好，尺尺尺尺寸寸寸寸小小小小的的的的线线线线材材材材、薄板材等。薄板材等。薄板材等。薄板材等。热轧热轧热轧热轧：再结晶温度以上；再结晶温度以上；再结晶温度以上；再结晶温度以上；经历再结晶，明显改变材料显微组织；经历再结晶，明显改变材料显微组织；经历再结晶，明显改变材料显微组织；经历再结晶，明显改变材料显微组织；变变变变形形形形抗抗抗抗力力力力小小小小，生生生生产产产产效效效效率率率率高高高高，适适适适合合合合轧轧轧轧制制制制较较较较大大大大断断断断面面面面尺寸
26、，塑性较差或变形量较大的材料。尺寸，塑性较差或变形量较大的材料。尺寸，塑性较差或变形量较大的材料。尺寸，塑性较差或变形量较大的材料。第18页，共47页，编辑于2022年，星期一q 热轧件的组织变化热轧件的组织变化第19页，共47页，编辑于2022年，星期一q主要工艺类型主要工艺类型 根根根根据据据据轧轧轧轧辊辊辊辊轴轴轴轴线线线线与与与与坯坯坯坯料料料料轴轴轴轴线线线线方方方方向向向向的的的的不不不不同同同同，轧轧轧轧制制制制可可可可分为分为分为分为纵轧纵轧纵轧纵轧、横轧横轧横轧横轧和和和和斜轧斜轧斜轧斜轧。第20页，共47页，编辑于2022年，星期一纵轧纵轧（Vertical Rolling
27、）两轧辊转向两轧辊转向两轧辊转向两轧辊转向相反，相反，相反，相反，坯料坯料坯料坯料垂直于轧辊垂直于轧辊垂直于轧辊垂直于轧辊轴线方向移轴线方向移轴线方向移轴线方向移动。动。动。动。工字钢的轧制过程工字钢的轧制过程工字钢的轧制过程工字钢的轧制过程第21页，共47页，编辑于2022年，星期一材料学院的纵轧机及产品材料学院的纵轧机及产品材料学院的纵轧机及产品材料学院的纵轧机及产品第22页，共47页，编辑于2022年，星期一碾环轧制（碾环轧制（Ring Rolling）是利用摩擦力使坯料在辗压辊和芯辊间受压而变形，是利用摩擦力使坯料在辗压辊和芯辊间受压而变形，是利用摩擦力使坯料在辗压辊和芯辊间受压而变形
28、，是利用摩擦力使坯料在辗压辊和芯辊间受压而变形，以减小毛坯以减小毛坯以减小毛坯以减小毛坯 壁厚，扩大其内壁厚，扩大其内壁厚，扩大其内壁厚，扩大其内 外径，从而获得外径，从而获得外径，从而获得外径，从而获得 各种环状零件的各种环状零件的各种环状零件的各种环状零件的 一种轧制方法。一种轧制方法。一种轧制方法。一种轧制方法。信号辊信号辊信号辊信号辊芯芯芯芯(从动从动从动从动)辊辊辊辊坯料坯料坯料坯料导向辊导向辊导向辊导向辊辗压辗压辗压辗压(驱动驱动驱动驱动)辊辊辊辊主要用于生产环类零件，如火车轮主要用于生产环类零件，如火车轮主要用于生产环类零件，如火车轮主要用于生产环类零件，如火车轮箍、滚动轴承内外
29、套围、齿轮圈、箍、滚动轴承内外套围、齿轮圈、箍、滚动轴承内外套围、齿轮圈、箍、滚动轴承内外套围、齿轮圈、衬套、法兰以及各种加强环等。衬套、法兰以及各种加强环等。衬套、法兰以及各种加强环等。衬套、法兰以及各种加强环等。第23页，共47页，编辑于2022年，星期一轧环设备轧环设备第24页，共47页，编辑于2022年，星期一碾环轧制进行中碾环轧制进行中第25页，共47页，编辑于2022年，星期一 横横横横轧轧轧轧（Transverse Transverse RollingRolling）：两两两两轧轧轧轧辊辊辊辊转转转转向向向向相相相相同同同同，坯坯坯坯料料料料与与与与轧轧轧轧辊辊辊辊转转转转向向向
30、向相相相相反反反反，坯坯坯坯料料料料轴轴轴轴线线线线平平平平行行行行于于于于轧轧轧轧辊辊辊辊轴轴轴轴线线线线方方方方向。向。向。向。横轧示意图横轧示意图横轧示意图横轧示意图1-1-坯料；坯料；坯料；坯料；2-2-感应加热器；感应加热器；感应加热器；感应加热器；3-3-轧轮；轧轮；轧轮；轧轮；4-4-齿轮轧辊齿轮轧辊齿轮轧辊齿轮轧辊第26页，共47页，编辑于2022年，星期一楔楔楔楔横横横横轧轧轧轧（Wedge Wedge RollingRolling）：利利利利用用用用两两两两个个个个外外外外表表表表镶镶镶镶有有有有楔楔楔楔形形形形凸凸凸凸块块块块并并并并作作作作同同同同向向向向旋旋旋旋转转转
31、转的的的的平平平平行行行行轧轧轧轧辊辊辊辊对对对对沿沿沿沿轧轧轧轧辊辊辊辊轴轴轴轴向向向向送送送送进进进进的的的的坯坯坯坯料料料料进进进进行行行行轧制的方法。轧制的方法。轧制的方法。轧制的方法。主要用于加工阶梯轴、锥形轴等各种零件或毛坯。主要用于加工阶梯轴、锥形轴等各种零件或毛坯。主要用于加工阶梯轴、锥形轴等各种零件或毛坯。主要用于加工阶梯轴、锥形轴等各种零件或毛坯。轧制螺纹轧制螺纹轧制螺纹轧制螺纹第27页，共47页，编辑于2022年，星期一 斜斜斜斜轧轧轧轧（Oblique Oblique RollingRolling）/螺螺螺螺旋旋旋旋轧轧轧轧制制制制：轧轧轧轧辊辊辊辊轴轴轴轴线线线线与与
32、与与坯坯坯坯料料料料轴轴轴轴线线线线方方方方向向向向互互互互成成成成一一一一定定定定的的的的角角角角度度度度，坯坯坯坯料料料料既既既既转转转转动动动动，又又又又沿自身轴线向前移动。沿自身轴线向前移动。沿自身轴线向前移动。沿自身轴线向前移动。第28页，共47页，编辑于2022年，星期一 在在在在轧轧轧轧制制制制过过过过程程程程中中中中，金金金金属属属属棒棒棒棒料料料料在在在在轧轧轧轧辊辊辊辊间间间间螺螺螺螺旋旋旋旋型型型型槽槽槽槽里里里里受到轧制，并被分离成单个的小球。受到轧制，并被分离成单个的小球。受到轧制，并被分离成单个的小球。受到轧制，并被分离成单个的小球。第29页，共47页，编辑于202
33、2年，星期一pp 连铸连轧连铸连轧连铸连轧连铸连轧：18571857年年年年德德德德国国国国贝贝贝贝士士士士麦麦麦麦申申申申请请请请连连连连铸铸铸铸连连连连轧轧轧轧专专专专利利利利；2020世世世世纪纪纪纪5050年年年年代代代代后后后后用用用用于于于于钢钢钢钢材材材材；19891989年年年年美美美美国国国国纽纽纽纽柯柯柯柯钢钢钢钢厂厂厂厂投投投投产产产产，目目目目前前前前该该该该技技技技术术术术已已已已经经经经实实实实用用用用化化化化；20102010年年年年50%50%热轧板卷热轧板卷热轧板卷热轧板卷连铸连铸连铸连铸 保温保温保温保温 连轧连轧连轧连轧特特特特点点点点：冷冷冷冷却却却却速
34、速速速度度度度快快快快，组组组组织织织织致致致致密密密密，力力力力学学学学性性性性能能能能好好好好，不不不不用用用用造造造造型型型型，不不不不需需需需要要要要浇浇浇浇注注注注系系系系统统统统；铸铸铸铸轧轧轧轧工工工工艺艺艺艺配配配配合合合合，工工工工艺艺艺艺简简简简化化化化、设设设设备备备备减减减减少少少少、生生生生产产产产线线线线短短短短，生产周期短；节约能源并提高成材率生产周期短；节约能源并提高成材率生产周期短；节约能源并提高成材率生产周期短；节约能源并提高成材率应应应应用用用用：生生生生产产产产钢钢钢钢材材材材、铝铝铝铝材材材材、铸铸铸铸铁铁铁铁管管管管，如如如如自自自自来来来来水水水水
35、管管管管、煤煤煤煤气气气气管管管管、热热热热轧轧轧轧钢钢钢钢板板板板、线材线材线材线材第30页，共47页，编辑于2022年，星期一二、锻造二、锻造（Forging）锻锻锻锻造造造造是是是是一一一一种种种种通通通通过过过过一一一一定定定定的的的的工工工工具具具具利利利利用用用用压压压压力力力力使使使使工工工工件件件件成成成成型型型型的的的的工工工工艺艺艺艺方方方方法法法法，它它它它是是是是最最最最古古古古老老老老的的的的金金金金属属属属加加加加工工工工方方方方法法法法之之之之一一一一，可可可可以以以以追追追追溯溯溯溯到到到到公公公公元元元元前前前前40004000年。年。年。年。锻锻锻锻造造造造
36、最最最最初初初初是是是是通通通通过过过过石石石石制制制制工工工工具具具具锤锤锤锤打打打打的的的的方方方方法法法法来来来来制制制制造造造造珠珠珠珠宝宝宝宝、钱钱钱钱币币币币和和和和各各各各种种种种器器器器具具具具，再再再再发发发发展展展展成成成成铁铁铁铁匠匠匠匠这这这这一古老的职业。一古老的职业。一古老的职业。一古老的职业。锻造生产的锻造生产的锻造生产的锻造生产的C5AC5A运输机着陆齿轮构件运输机着陆齿轮构件运输机着陆齿轮构件运输机着陆齿轮构件第31页，共47页，编辑于2022年，星期一钢锭锻造钢锭锻造钢锭锻造钢锭锻造第32页，共47页，编辑于2022年，星期一锻造产品锻造产品锻造产品锻造产品
37、第33页，共47页，编辑于2022年，星期一q 作用作用 解决零件的成形要求解决零件的成形要求解决零件的成形要求解决零件的成形要求 改善内部组织与性能改善内部组织与性能改善内部组织与性能改善内部组织与性能 流线组织流线组织流线组织流线组织(形成过程形成过程形成过程形成过程)锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性。锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性。锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性。锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性。CastingMachiningForginga)a)a)a)流线与工件最大拉应流线与工件最大拉应流线与工件最大拉应流线与工件最大拉应力方向一
38、致；力方向一致；力方向一致；力方向一致；b)b)b)b)流线与切应力、冲击流线与切应力、冲击流线与切应力、冲击流线与切应力、冲击方向垂直；方向垂直；方向垂直；方向垂直；c)c)c)c)沿工件外轮廓连续分沿工件外轮廓连续分沿工件外轮廓连续分沿工件外轮廓连续分布。布。布。布。第34页，共47页，编辑于2022年，星期一机加工件机加工件机加工件机加工件锻件锻件锻件锻件第35页，共47页，编辑于2022年，星期一 冲冲冲冲锻锻锻锻时时时时，锻锻锻锻件件件件可可可可能能能能留留留留下下下下贯贯贯贯穿穿穿穿组组组组织织织织的的的的流流流流线线线线，这这这这些些些些晶晶晶晶界界界界直直直直接接接接暴暴暴暴露
39、露露露在在在在外外外外，容容容容易易易易被被被被环环环环境境境境腐蚀，产生粗糙表面，应力集中。腐蚀，产生粗糙表面，应力集中。腐蚀，产生粗糙表面，应力集中。腐蚀，产生粗糙表面，应力集中。445MN445MN（50000t50000t）水压机）水压机）水压机）水压机第36页，共47页，编辑于2022年，星期一锻造比锻造比锻造比锻造比（Y Y）评价锻造过程中金属材料变形程度的参数。评价锻造过程中金属材料变形程度的参数。评价锻造过程中金属材料变形程度的参数。评价锻造过程中金属材料变形程度的参数。Y Y Y Y是一个恒大于是一个恒大于是一个恒大于是一个恒大于1 1 1 1的数。的数。的数。的数。拔长时拔
40、长时拔长时拔长时 Y Y=A A0 0/A A；变形前后的横截面积之比；变形前后的横截面积之比；变形前后的横截面积之比；变形前后的横截面积之比；镦粗时镦粗时镦粗时镦粗时 Y Y=HH0 0/HH。变形前后的高度之比。变形前后的高度之比。变形前后的高度之比。变形前后的高度之比。第37页，共47页，编辑于2022年，星期一锻造比反映了锻造比反映了锻造比反映了锻造比反映了锻件变形程度锻件变形程度锻件变形程度锻件变形程度与与与与锻件力学性能锻件力学性能锻件力学性能锻件力学性能之间的关系。之间的关系。之间的关系。之间的关系。Y YY Y内部孔隙被焊合内部孔隙被焊合内部孔隙被焊合内部孔隙被焊合组织细密化组
41、织细密化组织细密化组织细密化偏折的碳化物、树枝晶被打碎偏折的碳化物、树枝晶被打碎偏折的碳化物、树枝晶被打碎偏折的碳化物、树枝晶被打碎成分均匀化。成分均匀化。成分均匀化。成分均匀化。锻造流线形成锻造流线形成锻造流线形成锻造流线形成各向异性各向异性各向异性各向异性组织细密化达到极限不能进一步提高力学性能。组织细密化达到极限不能进一步提高力学性能。组织细密化达到极限不能进一步提高力学性能。组织细密化达到极限不能进一步提高力学性能。第38页，共47页，编辑于2022年，星期一材料学院材料学院材料学院材料学院630t630t油压机油压机油压机油压机第39页，共47页，编辑于2022年，星期一q工艺流程工
42、艺流程 锻前加热（加热温度、加热速度、加热时间）锻前加热（加热温度、加热速度、加热时间）锻前加热（加热温度、加热速度、加热时间）锻前加热（加热温度、加热速度、加热时间）氧化：氧化皮压入表面降低表面质量和尺寸精度氧化：氧化皮压入表面降低表面质量和尺寸精度氧化：氧化皮压入表面降低表面质量和尺寸精度氧化：氧化皮压入表面降低表面质量和尺寸精度 脱碳：碳与脱碳：碳与脱碳：碳与脱碳：碳与OO2 2、COCO2 2、H H2 2OO、H H2 2反应，降低硬度和反应，降低硬度和反应，降低硬度和反应，降低硬度和 强度强度强度强度 过热：晶粒过分长大，锻后组织粗大过热：晶粒过分长大，锻后组织粗大过热：晶粒过分长
43、大，锻后组织粗大过热：晶粒过分长大，锻后组织粗大 过烧：晶粒之间熔化或晶界氧化，不可挽救的缺陷过烧：晶粒之间熔化或晶界氧化，不可挽救的缺陷过烧：晶粒之间熔化或晶界氧化，不可挽救的缺陷过烧：晶粒之间熔化或晶界氧化，不可挽救的缺陷 坯料准备坯料准备锻造锻造加热加热后处理（冷却、后处理（冷却、热处理、清理）热处理、清理）第40页，共47页，编辑于2022年，星期一 锻造温度锻造温度 始锻温度：保证钢无过烧现象，避免锻后晶粒粗大始锻温度：保证钢无过烧现象，避免锻后晶粒粗大 终终锻锻温温度度：略略高高于于再再结结晶晶温温度度；过过高高、晶晶粒粒粗粗大大，过低、加工硬化、开裂过低、加工硬化、开裂 碳钢火色
44、与加热温度的对应关系碳钢火色与加热温度的对应关系碳钢火色与加热温度的对应关系碳钢火色与加热温度的对应关系 ()600600以下以下以下以下700700800800900900温度温度温度温度暗暗暗暗 褐褐褐褐暗暗暗暗 红红红红樱樱樱樱 红红红红淡淡淡淡 红红红红火色火色火色火色10001000110011001200120013001300温度温度温度温度桔黄桔黄桔黄桔黄深黄深黄深黄深黄淡黄淡黄淡黄淡黄黄白色黄白色黄白色黄白色火色火色火色火色第41页，共47页，编辑于2022年，星期一 锻后冷却锻后冷却 冷却速度；冷却速度；冷却方式：空冷、坑冷却方式：空冷、坑/炉冷、鼓风和喷雾冷却炉冷、鼓风和
45、喷雾冷却 根根据据材材料料的的化化学学成成分分、组组织织结结构构、锻锻件件的的断断面尺寸等确定面尺寸等确定第42页，共47页，编辑于2022年，星期一q 分类分类 自由锻自由锻（Free）模锻模锻（Die）胎模锻造胎模锻造(Die Block )特特种种锻锻造造：精精密密模模锻锻（Precision DF）、超塑性模锻（超塑性模锻（Superplastic DF）第43页，共47页，编辑于2022年，星期一 自由锻自由锻定定定定义义义义：是是是是指指指指借借借借助助助助锻锻锻锻压压压压设设设设备备备备上上上上下下下下砧砧砧砧块块块块的的的的压压压压力力力力使使使使坯坯坯坯料料料料成成成成形形形
46、形的的的的压压压压力力力力加加加加工工工工方方方方法法法法。在在在在锻锻锻锻造造造造过过过过程程程程中中中中，金金金金属属属属沿沿沿沿垂垂垂垂直直直直于于于于作作作作用用用用力力力力的的的的方方方方向向向向上上上上自自自自由由由由变变变变形形形形；包括手工锻、锤上自由锻、液压机上自由锻等包括手工锻、锤上自由锻、液压机上自由锻等包括手工锻、锤上自由锻、液压机上自由锻等包括手工锻、锤上自由锻、液压机上自由锻等基本工艺过程基本工艺过程基本工艺过程基本工艺过程视频视频第44页，共47页，编辑于2022年，星期一 主要工序主要工序基本工序基本工序基本工序基本工序：为了达到工件要求的尺寸和形状而必须进行的
47、：为了达到工件要求的尺寸和形状而必须进行的：为了达到工件要求的尺寸和形状而必须进行的：为了达到工件要求的尺寸和形状而必须进行的坯料塑性变形的工艺过程坯料塑性变形的工艺过程坯料塑性变形的工艺过程坯料塑性变形的工艺过程 主要有主要有主要有主要有镦粗镦粗镦粗镦粗、拔长拔长拔长拔长、冲孔冲孔冲孔冲孔、扩孔扩孔扩孔扩孔、错移错移错移错移、扭转扭转扭转扭转等。等。等。等。辅助工序辅助工序辅助工序辅助工序：预变形：预变形：预变形：预变形 钢锭倒棱、预锻钳柄和分段压痕等，其变形不受图纸的钢锭倒棱、预锻钳柄和分段压痕等，其变形不受图纸的钢锭倒棱、预锻钳柄和分段压痕等，其变形不受图纸的钢锭倒棱、预锻钳柄和分段压痕
48、等，其变形不受图纸的约束。约束。约束。约束。修整工序修整工序修整工序修整工序：减少锻件表面缺陷：减少锻件表面缺陷：减少锻件表面缺陷：减少锻件表面缺陷 精整锻件外形尺寸、修整锻件表面不平、歪扭、鼓形滚精整锻件外形尺寸、修整锻件表面不平、歪扭、鼓形滚精整锻件外形尺寸、修整锻件表面不平、歪扭、鼓形滚精整锻件外形尺寸、修整锻件表面不平、歪扭、鼓形滚圆、弯曲校直等。圆、弯曲校直等。圆、弯曲校直等。圆、弯曲校直等。第45页，共47页，编辑于2022年，星期一镦粗镦粗镦粗镦粗 ：坯料高度减小、横截面增大：坯料高度减小、横截面增大：坯料高度减小、横截面增大：坯料高度减小、横截面增大拔长拔长拔长拔长 ：横截面减
49、小而长度增加：横截面减小而长度增加：横截面减小而长度增加：横截面减小而长度增加冲孔冲孔冲孔冲孔 ：用冲头将坯料冲出透孔或不透孔：用冲头将坯料冲出透孔或不透孔：用冲头将坯料冲出透孔或不透孔：用冲头将坯料冲出透孔或不透孔扩孔扩孔扩孔扩孔 ：减小空心坯料壁厚而增加其内、外径：减小空心坯料壁厚而增加其内、外径：减小空心坯料壁厚而增加其内、外径：减小空心坯料壁厚而增加其内、外径弯曲弯曲弯曲弯曲 ：将坯料弯成规定外形：将坯料弯成规定外形：将坯料弯成规定外形：将坯料弯成规定外形错移错移错移错移 ：将坯料的一部分相对另一部分相互平移，但两部：将坯料的一部分相对另一部分相互平移，但两部：将坯料的一部分相对另一部分相互平移，但两部：将坯料的一部分相对另一部分相互平移，但两部分的轴线仍然保持平行的工序分的轴线仍然保持平行的工序分的轴线仍然保持平行的工序分的轴线仍然保持平行的工序扭转扭转扭转扭转 ：将坯料的一部分相对另一部分绕其同一轴线：将坯料的一部分相对另一部分绕其同一轴线：将坯料的一部分相对另一部分绕其同一轴线：将坯料的一部分相对另一部分绕其同一轴线扭转一定角度扭转一定角度扭转一定角度扭转一定角度第46页，共47页，编辑于2022年，星期一冲孔时的走样现象冲孔时的走样现象冲孔时的走样现象冲孔时的走样现象 冲孔时的裂纹冲孔时的裂纹冲孔时的裂纹冲孔时的裂纹第47页，共47页，编辑于2022年，星期一