中职《金属加工与实训-基础常识与技能训练》 第4章 金属热加工基础(上) 云天课件

1、P.79 课件制作：重庆市涪陵区职教中心 数控组 云天全国中职机械类规划新教材（高教版）基础常识与技能训练 第4章 金属热加工基础 （上: 铸造、锻造）（第2版）金属加工与实训任务描述第4章 金属热加工基础P.79 本章主要介绍金属热加工（铸造、锻压和焊接）的基础知识、生产方法及其应用范围等内容。 学习主要任务包括: 第一，了解铸造、锻压和焊接的工艺特点，结合具体实例加深对所学知识的认识和理解； 第二，本章内容实践性强，学习时要善于利用模型、挂图、实物以及多媒体辅助教学资料等， 必要时可以到现场去参观； 第三，要仔细地对所学内容进行分类、归纳和总结， 改善学习效果。 铸造金属热加工锻压焊接本章

2、知识结构铸造基础知识砂型铸造特种铸简介铸造新技术与新工艺锻压加工基础知识自由锻造模锻与胎模锻其它锻造方法板料冲压锻压新技术与新工艺第4章 金属热加工基础P.79焊接基础知识焊条与电弧焊其它焊接方法焊接新技术与新工艺教学要求 了解铸造的特点、分类、应用及安全文明操作规程；了解砂型铸造的工艺过程；了解常见的特种铸造方法、工艺及设备；了解铸造的新技术、新工艺。 了解锻压的特点、分类、应用及安全文明操作规程；了解自由锻造的特点、基本工序及应用；了解模锻、胎模锻的特点及其工艺过程；了解板料冲压的特点、基本工序及应用；了解锻压新技术、新工艺。 第4章 金属热加工基础P.79（1）铸造（2）锻压（3）焊接

3、了解焊接的特点、分类、应用及安全文明操作规程；了解焊条的种类及应用；了解焊条电弧焊的设备及操作、维护的一般方法；了解焊条电弧焊常用的工艺方法；了解焊接新技术、新工艺、新设备。 热加工 是在较高温度（高于再结晶温度）下对金属材料进行加工的方法。 第4章 金属热加工基础P.79 热加工的种类：通常包括热处理、铸造、热轧、锻造、焊接、热切割、热喷涂等。 热加工的作用：能使金属零件在成形的同时改善它的组织，或者使已成形的零件改变结晶状态以改善零件的力学性能。 热加工的用途：在工农业生产和国防建设中，热加工是生产零件或毛坯的基本方法，在机械装备制造中占有重要地位。第一节 铸造P.79铸造 是熔炼金属，制

4、造铸型，并将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状和性能的毛坯或零件的成形方法。 铸件特征：表面比较粗糙，尺寸精度不高，一般作为毛坯，需经切削加工方能制成零件。 少数精密铸件也可直接使用，例如用特种铸造的方法生产的某些零件。第一节 铸造 一、铸造基础知识P.79 1. 铸造方法的分类 铸造方法主要分为砂型铸造和特种铸造两类。 特种铸造具有铸件尺寸精确、表面质量高、金属材料利用率高、劳动条件好、环境污染小、便于实现机械化和自动化生产等优点，目前也得到广泛应用。 砂型铸造 是指在砂型中生产铸件的铸造方法。该方法是一种古老而又需要继续发展的基本铸造方法，具有成本低、灵活性大、应用范围

5、广的特点，而且操作技术也比较成熟。 特种铸造 是指与砂型铸造不同的其他铸造方法。特种铸造包括 金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造、陶瓷型铸造、连续铸造和挤压铸造等。第一节 铸造 一、铸造基础知识P.79 2. 铸造的特点 （1）应用范围广 铸造可制造形状复杂的铸件，且不受工件尺寸、质量和生产批量的限制，生产中常用的金属材料，如铸铁、铸钢、铸铝、铸铜等等。 （2）具有较好的经济性 第一，铸件形状和尺寸接近于成品零件，能够节省金属材料和切削工时； 第二，金属材料来源广泛，可利用废旧机件、废料等进行回炉熔炼。 发动机缸体、缸盖 进排气支管第一节 铸造 一、铸造基础知识P.80 2.

6、铸造的特点 （3）铸件力学性能较低 由于铸造成形工序较多，部分工艺过程难以控制，铸件内部偏析、缩孔、缩松、气孔、砂眼等缺陷较多，铸件的铸态组织晶粒较粗，因此，铸件质量不够稳定，废品率较高。 铸件的应用 常用于制造承受静载荷及压应力的结构件，如箱体、床身、支架、缸体等。目前，随着科学技术和精密铸造工艺的发展，计算机在铸造生产上得到广泛应用，部分铸造工艺过程已实现了机械化和自动化，铸件的质量与生产率得到较大的提高，劳动环境得到改善。第一节 铸造 二、砂型铸造P.80 砂型铸造 是指用型砂紧实成形的铸造方法。其生产过程主要由配砂、造型、制芯、合箱、熔炼、浇注和清理。第一节 铸造 二、砂型铸造P.80

7、 1. 造型材料、造型工具及砂型组成 （1）造型材料 造型材料 型砂和芯砂的组成 对造型材料的要求 制造铸型用的材料。造型材料主要包括型砂和芯砂。 主要由原砂、粘接剂（粘土等）、附加物（木屑、煤粉等）、旧砂、水等组成。 应具备一定的强度、可塑性、耐火性、透气性、退让性和溃散性等性能。第一节 铸造 二、砂型铸造P.81 1. 造型材料、造型工具及砂型组成 （2）造型工具 第一节 铸造 二、砂型铸造P.81 1. 造型材料、造型工具及砂型组成 （3）砂型组成第一节 铸造 二、砂型铸造P.81 2. 造型方法 造型 用型砂及模样等工艺装备制造砂型的方法和过程 。 在造型过程中，造型材料的优劣对于铸件

8、的质量起着决定性的作用。造型方法通常分为手工造型和机器造型两大类。 （1）手工造型 全部用手或手动工具完成的造型工序称为手工造型。 手工造型的特点是操作灵活，适应性强，模型制作成本低，生产准备时间短。但造型效率低，劳动强度大，劳动环境差，主要用于单件小批量生产。 造型时如何将木模顺利地从砂型中取出，而又不损坏型腔的形状是很关键的操作过程，因此，围绕如何起模，就形成了各种不同的造型方法。第一节 铸造 二、砂型铸造P.82 2. 造型方法 （1）手工造型 1）整体模造型 整体模造型的特点：模样是整体的，模样整体放在一个砂箱内，铸件的型腔在一个砂箱中，以模样一端的最大表面作为铸型的分型面，分型面为平

9、面。 整体模造型操作简便，不会产生错箱，适用于形状简单、横截面依次减小、最大截面在端部的铸件。 整体模造型是将模样做成与零件形状相应的整体结构进行造型的方法。第一节 铸造 二、砂型铸造P.82 2. 造型方法 （1）手工造型 2）分开模造型 模型分为两半，造型时模型分别在上砂箱和下砂箱内进行造型的方法，称为分开模造型。 分开模造型主要用于最大断面在模型中部，难以进行整体模造型的铸件。分开模如造型操作简便，应用广泛，适用于生产形状较复杂的铸件以及带孔的铸件，如套筒、阀体、管子、箱。第一节 铸造 二、砂型铸造P.83 2. 造型方法 （1）手工造型 3）挖砂造型 模型虽是整体的，但铸件的分型面为曲

10、面，为了能起出模型，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂的造型方法，称为挖砂造型。 挖砂造型适用于单件或小批量生产分型面不是平面的铸件，生产率低，对操作人员的技术要求较高。第一节 铸造 二、砂型铸造P.83 2. 造型方法 （1）手工造型 4）假箱造型 利用预先制备好的半个铸型简化造型操作的方法称为假箱造型。与挖砂造型相比，假箱造型具有操作简便，不需要挖砂，且分型面整齐的特点。 假箱造型适应于批量生产分型面不是平面的铸件。第一节 铸造 二、砂型铸造P.83 2. 造型方法 （1）手工造型 5）活块造型 有些铸件上有一些小的凸台、筋条等 ，造型时妨碍起模，这时可将模样的凸出部分作成活块，起模时先将主体

11、模起出，然后再从侧面取出活块的造型方法，称为活块造型。 活块造型适用于单件或小批量生产带有小凸台等不易起模的铸件。第一节 铸造 二、砂型铸造P.83 2. 造型方法 （1）手工造型 6）三箱造型 当铸件的外形两端截面大而中间截面小时 三箱造型 ，只用一个分型面取不出模型，此时需要从小截面处分开模型，采用两个分型面、三个砂箱进行造型，这种方法称为三箱造型。 三箱造型操作比较烦琐，要求工人操作技术较高，适用于单件或小批量生产需要两个分型面的铸件。第一节 铸造 二、砂型铸造P.84 2. 造型方法 （1）手工造型 7）刮板造型 不用模样而用与铸件截面形状相同的刮板代替实体模样的造型和制型方法。称为刮

12、板造型。 刮板造型的特点是可以显著的降低模型制作成本，缩短生产准备时间，但是生产效率低，要求工人操作技术水平较高，铸件精度低只适用于具有等截面的大中型回转体铸件的单件小批生产。如带轮。飞轮、齿轮、弯管等。第一节 铸造 二、砂型铸造P.84 2. 造型方法 （2）机器造型 机器造型的实质是用机器代替（或部分代替）手工紧砂和起模。 造型机的种类很多， 目前常用震压式造型机等。 第一节 铸造 二、砂型铸造P.85 3. 制芯 制造型芯的过程称为制芯。型芯的主要作用是用来获得铸件的内腔，但有时也可作为铸件难以起模部分的局部铸型。型芯可以采用手工制芯，也可以采用机器制芯。 手工制芯时主要采用型芯盒制芯；

13、单件、小批生产大、中型回转体型芯时，可采用刮板制芯。用芯盒制芯是最常用的方法，它可以造出形状较复杂的型芯。第一节 铸造 二、砂型铸造P.85 3. 制芯 对型芯的要求：浇注时，由于型芯受金属液的冲击、包围和烘烤，因此，与砂型相比，型芯必须具有较高的强度、耐火性、透气性、退让性和溃散性。通过合理地配制芯砂和正确的制芯工艺，可以保证型芯的性能要求。 在型芯上开设通气孔。形状简单的型芯，可以用通气针扎出通气孔；形状复杂的型芯，可在型芯内放置蜡线，待烘干时蜡线被烧掉后，便在型芯内形成了通气孔， 第一节 铸造 二、砂型铸造P.85 3. 制芯 在型芯里放置芯骨。芯骨是放入砂芯中用以加强或支持砂芯并有一定

14、形状的金属构架。小型型芯的芯骨一般用铁丝制成，大、中型型芯的芯骨一般是用铸铁铸成，。 刷涂料及烘干。为了降低铸件内腔表面的粗糙度值，防止液态金属与砂型表面相互作用产生粘砂等缺陷，在型芯与金属液接触的部位需要刷涂料。 为了提高型芯的强度和透气性，型芯需在专用的烘干炉内进行烘干。第一节 铸造 二、砂型铸造P.85 4. 浇注系统 为了顺利填充型腔和冒口 4.浇注系统，在铸型中开设了一系列通道，称为浇注系统。通常浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。 如果浇注系统设计不合理，铸件容易产生冲砂、砂眼、夹渣、浇不到、气孔和缩孔等缺陷。按内浇口在铸件上的位置不同，浇注系统可设计成不同形式，第一节

15、铸造 二、砂型铸造P.86 5. 熔炼 金属熔炼质量的好坏对能否获得优质的铸件有着重要的影响。如果金属液的化学成分不合格，会降低铸件的力学性能和物理性能。 常用的金属熔炼设备有冲天炉（适于熔炼铸铁）、电炉（适于熔炼铸钢）、坩埚炉（适于熔炼非铁金属）。第一节 铸造 二、砂型铸造P.86 6. 合型、浇注、落砂、清理和检验 （1）合型（或合箱） （2）浇注 将铸型的各个组元（如上砂型、下砂型、型芯、浇口杯等）组合成一个完整铸型的操作过程称为合型。合型后要保证铸型型腔几何形状、尺寸的准确性和型芯的稳固性。型芯放好并经检验后，才能扣上上砂型。 将熔融金属从浇包注入铸型的操作过程。如果金属液的温度过低，

16、液态金属的流动性变差，会导致铸件产生冷隔、浇不到和夹渣等缺陷；如果金属液的温度过高会导致铸件总收缩量增加、吸收气体过多，铸件容易产生气孔缩孔、裂纹及粘砂等缺陷。第一节 铸造 二、砂型铸造P.86 6. 合型、浇注、落砂、清理和检验 （3）落砂 （4）清理 （5）检验 用手工或机械使铸件和型砂 、砂箱分开的操作过程，称为落砂。浇注后，必须经过充分的冷却和凝固才能开型。若落砂时间过早，会使铸件产生较大应力，从而导致变形或开裂，此外，铸铁件还会形成白口组织，从而使铸件切削加工困难。落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂。 清理（主芯砂）、多余金属（包括浇口、冒口、飞翅和氧化皮）等的过程称为清理。清理的目的

17、要是去除铸件上的浇口、冒口、型芯、粘砂以及飞边毛刺等。第一节 铸造 三、特种造型简介P.87 砂型铸造简单易行，但在铸件精度不高，不适应大批量生产，随着铸造技术的发展，特种铸造在铸造生产中占有越来越重要的地位。如金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等等。 1.金属型铸造 金属型铸造 是指在重力作用下将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法。 第一节 铸造 三、特种造型简介P.87 1.金属型铸造 金属型铸造的特点 金属型铸造的应用 一个金属型可浇注几百次甚至几万次，节省了造型材料和左半型 右半型造型工时，提高了生产率，改善了劳动条件，所获得的铸件尺寸精度高。另外，由于金属型导热快，铸件晶 水平

18、型芯粒细，其力学性能也较高。但所用金属型制造周期较长，费用较高，不适合于单件或小批量生产。 目前，金属型铸造主要用于非铁金属铸件的大批量生产，如铝材内燃机活塞、汽缸体、汽缸盖、轴瓦、衬套等零件常用此法来铸造成形。第一节 铸造 三、特种造型简介P.87 2.压力铸造 压力铸造是将熔融金属在高压下高速填充金属型腔，并在压力下使其凝固的铸造方法。压力铸造在压铸机上进行。 第一节 铸造 三、特种造型简介P.87 2.压力铸造 压力铸造的特点 压力铸造 在高压高速下注入金属熔液，可得到形状复杂的薄壁件；生产率高；由于保留了金属型的一些特点，金属又是在压力下结晶的，所以，铸件晶粒细，组织致密，强度较高。但

19、是，压力铸造的铸件易产生气孔与缩松，而且设备投资较大，压型制造费用贵。 大批量生产薄壁、形状复杂的非铁金属小铸件。 第一节 铸造 三、特种造型简介P.88 3.离心铸造 离心铸造是将液态金属浇入绕水平主轴或垂直主轴高速旋转的铸型中，并在离心力的作用下凝固成铸件的铸造方法。离心铸造的铸型可以是金属型，也可以是砂型。铸型在离心铸造机上根据需要可以绕垂直轴旋转，也可绕水平轴旋转。第一节 铸造 三、特种造型简介P.88 3.离心铸造 离心铸造的特点 离心铸造应用离心铸造不锈钢球阀离心铸造机 在离心力作用下，金属液中的气体、熔渣都集中于铸件的内表面并使金属呈定向结晶，因而铸件组织致密，力学性能较好，但其

20、内表面质量较差，所以，应增加铸件内孔的加工余量。离心铸造可以省去型芯，可以不设浇注系统，因此，减少了金属液的消耗量。 主要用于生产空心旋转体铸件，如各种管子、缸套、轴套、圆环等，也适合于 生产双金属铸件（如双金属滑动轴承件）。第一节 铸造 三、特种造型简介P.88 4.溶模铸造 熔模铸造 用易熔材料（如蜡料）制成模样，在模样上包覆若干层耐火涂料制成型壳，熔出模样后经高温焙烧即可浇注的铸造方法。 第一节 铸造 三、特种造型简介P.89 4.溶模铸造 熔模铸造的特点 熔模铸造的用途 铸型是一个整体，无分型面，以熔化模样作为起模方式，所以可以制作出各种形状复杂的小型铸件（如汽轮机叶片、刀具等）；铸件

21、尺寸精确、表面光洁，可以达到少切削或无切削加工。但熔模铸造工艺复杂，生产周期长，铸件制造成本高。另外，由于铸型强度不高，故不能制造尺寸较大的铸件。 常用于中、小型形状复杂的精密铸件及熔点高、难以压力加工或切削加工的金属零件。第一节 铸造 四、铸造新技术和新工艺简介P.89 随着机械制造水平的不断提高，对铸造技术也提出了更高的要求。目前，铸造技术和工艺正朝着优质、高效、节能、低耗、自动化和环保的方向发展，而且一些新的科技成果正逐步与传统工艺相结合创造出新的铸造技术和工艺。 1. 真空密封铸造 真空密封铸造 该方法是利用真空条件进行的各种铸造过程，包括真空造型、真空充型、真空凝固等等。 真空密封铸

22、造的优点是铸件质量高，比机器造型设备简单，初期投资以及运行和维修费用低，模板和砂箱使用寿命长，金属利用率高可铸出 3mm 厚的薄壁件。主要缺点是造型操作比较复杂， 小铸件的生产率低。 用途：该方法适合于生产面积大、壁薄、形状不太复杂、表面轮廓比较清晰的铸件。第一节 铸造 四、铸造新技术和新工艺简介P.89 2. 悬浮铸造 悬浮铸造是指在浇注金属液时，将一定量的金属粉末添加到金属液流中，使其与金属液掺和在一起而流入铸型的一种铸造方法。所添加的金属粉末称为悬浮剂，常用的添加材料有铁粉、铸铁丸、铁合金粉、钢丸等。 悬浮铸造的特点是：可明显地提高铸钢、铸铁的力学性能，减少金属的体积收缩、缩孔和缩松，提

23、高铸件的抗热裂性能，减少铸锭和厚壁铸件中化学成分的不均匀性，提高铸件和铸锭的凝固速度。不足之处是对悬浮剂及浇注温度的控制要求较高。 3.半固态铸造 半固态铸造是指将既非全液态，又非全固态的固态一液态的金属混合浆料，经压铸机压铸，形成铸件的铸造方法。半固态铸造能够大大减少高温对压铸机的热冲击，提高压铸机的使用寿命，可明显地提高铸件的质量，降低能量消耗，便于进行自动化生产。 第一节 铸造 四、铸造新技术和新工艺简介P.90 4. 低压铸造 低压铸造是使液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，是介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。 低压铸造特点 该方法铸造设备投

24、资少，便于操作，容 金属液易实现机械化和自动化，适合于金属型、砂型、熔模型 升液导管等多种铸型，浇注时能够避免充型时金属液的冲刷和 坩埚飞溅，铸件质量较好。 应用：目前，该方法主要用于非铁金属(如铝合金、镁合金）制作的汽缸体、缸盖、曲轴箱、活塞、车轮毂等铸件。 低压铸造零件低压铸造机第一节 铸造 四、铸造新技术和新工艺简介P.90 5. 鋳造过程的计算机数值模拟技术 随着计算机技术的发展和广泛应用，将计算机应用于铸造生产已取得了越来越好的效果。利用计算机求解物理过程的数值解，称为计算机数值模拟。利用计算机求解铸造过程的数值解称为铸造过程计算机数值模拟。利用数值模拟技术可以对极为复杂的铸造过程进

25、行定量描述和仿真，模拟出铸件充型、凝固及冷却中的各种物理过程，并依此对铸件的设计结构和质量进行综合评价，简化设计过程，提高设计速度，优化设计方案。第二节 锻造 一、锻压加工基础知识P.91 是对坯料施加外力，使金属产生塑性变形，改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坏的成形加工方法。锻压是锻造和冲压的总称。金属锻压成形加工包括锻造（自由锻、模锻、胎模锻等）、板料冲压、挤压、轧制、拉拔等工艺方法。一、锻压加工基础知识 是以金属的塑性变形为基础的，各种钢材和大数塑性较好的非铁金属及其合金都具有良好的塑性和韧性，因此，它们可在冷态或热态下进行锻压加工，而脆性材料(如灰铸铁铸造（铜合金、

26、铸造铝合金等）则不能进行锻压加工。锻压加工在机械制造工业中具有广泛的应用。 锻压 锻压加工 第二节 锻造 一、锻压加工基础知识P.91一、锻压加工基础知识 1. 锻压加工的特点 （4）锻压加工适用范围广。金属锻压加工可以生产各种不同类型与不同质量的产品，从质量不足 1g 的冲压件，到质量高达数百吨的大型锻件等都可以进行生产。 （5）金属锻压加工的缺点是: 不能获得形状复杂的工件，一般工件的精度质量还不够高； 工件的加工成本比铸造高；工件锻造后 内应力也较大，需要安排退火等后续热处理。 （1）锻压加工可使金属毛坯的晶粒变得细小，并使锻压前的原始铸造组织中的内部缺陷压合，因而提高了金属的力学性能。

27、 （2）锻压加工可节省金属材料。由于锻压加工提高了金属的强度等力学性能，可相对地缩小零件的截面尺寸，减轻零件结构重量。 （3）除自由锻造外，其他几种锻压成形加工方法都具有较高的生产率。第二节 锻造 一、锻压加工基础知识P.91 2. 金属材料的可锻性 是指在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。 金属在锻压加工过程中产生塑性变形而不开裂的能力。可锻性与金属的塑性和变形抗力有关，塑性愈好，变形抗力愈小，则可锻性愈好；反之，则可锻性愈差。金属的可锻性好，表明金属容易进行锻压加工；金属的可锻性差，表明金属不宜进行锻压加工。

28、 一般来说，塑性比较好的低中碳钢、形变铝合金、黄铜等金属材料具有优良的可锻性；而脆性较大的金属材料如铸铁、铸铜和铸铝的可锻性很差而不能锻造成型。 锻造 金属的可锻性 常用金属材料的可锻性：第二节 锻造 一、锻压加工基础知识P.92 3. 金属的塑性变形 金属在外力作用下会产生塑性变形，其变形过程包括弹性变形和塑性变形两个阶段。只有塑性变形这种永久性的变形，才能用于成形加工。塑性变形会对金属的组织和性能产生很大影响，因此，了解金属塑性变形的基本规律对于认识锻压加工方法具有重要意义。第二节 锻造 一、锻压加工基础知识P.92 3. 金属的塑性变形 （1）金属塑性变形过程 金属的塑性变形过程实质上是

29、金属内部的位错沿着滑移面的运动过程，如图 所示。在滑移过程中，一部分旧的位错消失，又产生大量新的位错，总的位错数量是增加的，大量位错运动的宏观表现就是金属的塑性变形。位错运动过程示意图第二节 锻造 一、锻压加工基础知识P.92 3. 金属的冷变形强化 （2）金属塑性变形过程 （ 或加工硬化）是指随着冷变形程度的增强，金属的所有强度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降的现象。变形后金属的晶格结构严重畸变，变形金属的晶粒被压扁或拉长，这种组织称为纤维组织，变形难度加大。 冷变形强化 各向异性 金属塑性变形使金属在不同方向上表现出不同的性能，即产生一定程度的各向异性。 当需要消除冷变形强化现象时，可

30、在金属变形过程中 “退火” 工序，即可消除冷变形强化。第二节 锻造 一、锻压加工基础知识P.93 4. 回复、再结晶及晶粒长大 经过冷变形强化的金属组织处于不稳定状态，它具有自发地恢复到稳定状态的倾向。但是在室温下，金属原子的活动能力很小，这种不稳定状态的组织能够保持很长时间而不发生明显的变化。只有对冷变形金属进行加热，增强金属原子的活动能力，才会发生显微组织和力学性能的变化，并逐步使冷变形金属的内部组织恢复到稳定状态。 冷变形金属加热时发生的显微组织变化过程包括:回复、再结晶和晶粒长大三个阶段，如图 所示。第二节 锻造 一、锻压加工基础知识P.93 4. 回复、再结晶及晶粒长大 将冷变形后的

31、金属加热至一定温度后，使原子回复到平衡 品粒大小位置，晶粒内残余应力大大减少的现象称为回复。回复后金属的强度和硬度基本保持不变，但金 强度塑性属的塑性略有回升，残余内应力部分消除。 例如，冷拔弹簧钢丝温绕制成弹簧后常进行低温退火（加热温度低于再结晶温度），其目的就是利用回复处理保持冷拔钢丝的高强度，同时消除冷卷弹簧时产生的内应力。 （1）回复 第二节 锻造 一、锻压加工基础知识P.93 4. 回复、再结晶及晶粒长大 （2）再结晶 塑性变形后的晶粒及被拉长了的晶粒 组织与力学性能的变化规律会重新生核，转变为均匀的等轴晶粒，并且金属的可锻性得到恢复，这个过程称为再结晶。再结晶是在一定的温度范围内进

32、行的，开始产生再结晶现象的最低温度称为再结晶温度。 在常温下经过塑性变形的金属，加热到再结晶温度以上，使其发生再结晶的处理过程称为再结晶退火。再结晶退火可以消除冷变形强化现象，提高金属的塑性，便于金属进行锻压加工，如金属在冷轧、冷拉、冷冲压过程中，需在各工序中穿插再结晶退火对金属进行软化 第二节 锻造 一、锻压加工基础知识P.94 4. 回复、再结晶及晶粒长大 （3）晶粒长大 在再结晶过程中，如果加热温度过高或加热时间过长，则晶粒会明显长大，成为粗晶组织，从而使金属的力学性能下降，可锻性变差。一般要防止晶粒长大。第二节 锻造一、锻压加工基础知识P.94 5. 锻造流线 在锻造时，金属中的脆性杂

33、质被打碎，顺着金属主要伸长方向呈带状分布； 这种热锻后的金属组织具有定的方向性，通常将这种组织称为锻造流线。锻造流线使金属的性能呈各向异性。 在设计和制造机械零件时，必须考虑锻件锻造流线的合理分布。尽量使锻件的锻造流线与零件的轮廓相吻合是锻件工艺设计的一条基本原则。第二节 锻造二、自由锻造P.95 自由锻造 （简称自由锻）是指只用简单的通用性工具，或在锻造设备上直接对坯料施加外力，使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件的加工方法。采用自由锻方法生产的锻件，称为自由锻件。 自由锻一般分为手工自由锻和机器自由锻两种，前者一般用于生产小型锻件。自由锻在重型机械生产中具有重要地位。第二节 锻

34、造二、自由锻造P.95 也是历史最悠久的一种锻造方法，具有工艺灵活、所用设备及工具通用性大、加工成本低等特点。但自由锻生产率较低，锻件精度低，劳动强度大，故多用于单件或小批量生产形状较简单、精度要求不高的锻件。 自由锻的特点：第二节 锻造二、自由锻造P.95 自由锻的生产工艺流程： 是下料坯料加热锻造成形冷却锻件检验热处理入库(或其他工序）。第二节 锻造二、自由锻造P.95 1.坯料加热 （1）加热的目的 金属加热的目的是提高金属的塑性和降低金属的变形抗力，以改善金属的可锻性和获得良好的锻后组织。钢锻造时应在铁碳合金相图中的单相奥氏体区进行，因为奥氏体组织具有良好的塑性和均匀一致的组织。 （2

35、）锻造温度范围 锻造温度范围是指由始锻温度到终锻温度之间的温度间隔。始锻温度是指开始锻造时坯料的温度，也是允许的最高加热温度。 终锻温度是指金属坯料经过锻造成形，在停止锻造时锻件的瞬时温度。第二节 锻造二、自由锻造P.96 2.锻造成形 自由锻是通过局部锻打逐步成形的，它的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、错移、扭转等。自由锻常用的设备有空气锤、蒸气一空气锤及水压机等。 （1）镦粗 镦粗是使毛坯高度减小，横截面积增大的锻造工序。镦粗工序常用于锻造齿轮坯、圆盘、凸缘等锻件。 镦粗时由于坯料两端面与上下砧铁间产生摩擦力，阻碍金属的流动，因此，圆柱形坯料经镦粗后呈鼓形，在后面的工序中应进行修

36、整。第二节 锻造二、自由锻造P.97 2.锻造成形 （2）拔长 拔长是使毛坯横截面积减小，长度增加的锻造工序。拔长工序常用于长而截面小的锻件，如拉杆类、轴类、曲轴等。第二节 锻造二、自由锻造P.97 2.锻造成形 冲孔是在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。冲孔工序常用于锻造齿轮坯、套筒、圆环类等空心锻件。 （3）冲孔 第二节 锻造二、自由锻造P.97 2.锻造成形 （4）切割 切割是将坯料分成几部分，或部分地割开，或从坯料的外部割掉一部分，或从内部割掉一部分的锻造工序。切割工序常用于下料、切除锻件料头或钢锭冒口等。第二节 锻造二、自由锻造P.97 2.锻造成形 （5）弯曲 （6）错移 （7）扭

37、转 弯曲是采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造。弯曲工序常用于锻造角尺、弯板、吊钩、链环等轴线弯曲的零件。 错移是将坯料的一部分相对另一部分错开一段距离。错移工序常用于锻造曲轴类零件。 扭转是使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序。扭转工序多用于锻造多拐曲轴、连杆、麻花钻和校正某些锻件等。第二节 锻造二、自由锻造P.98 3. 冷却、检验与热处理 锻造成形后的锻件，通常需要根据其化学成分、尺寸、形状 复杂程度等因素来确定其相应的冷却方法。如果冷却方式不当，会使锻件产生内应力、硬皮、变形，甚至裂纹。难以进行切削加工 锻件冷却后进行质量检验，合格的锻件应进行去应力退火或

38、正火或球化退火等热处理，准备后续加工。变形较大的锻件应进行矫正。第二节 锻造二、自由锻造P.98 4. 典型锻件的自由锻工艺过程 形状比较复杂的锻件一般需要采用多种工序分步进行锻造，才能锻制成形。下列出了部分典型锻件自由锻过程中的主要锻造工序。第二节 锻造三、模锻与胎模锻P.99 1. 模锻 是利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。用模锻方法生产的锻件称为模锻件。 模锻由于坯料在锻模内整体锻打成形，因此，金属模锻时所需的变形力较大。 按所用设备的不同，可分为曲柄压力上锻模锻、摩擦压力机上模锻等。 如图所示为模锻锤上模锻，锻模由上锻模和下锻模两部分组成 ，分别安装在锤头和模垫上，工作时上锻模随

39、锤头一起上下运动，上锻模向下扣合，对模膛中的金属坯料进行冲击，使之充满整个模膛，从而得到所需的锻件。 模锻： 模锻的分类：第二节 锻造三、模锻与胎模锻P.99 模锻与自由锻相比具有很多优点，如生产率高，有时比自由锻高几十倍；锻件尺寸比较精确；模锻件切削加工余量小，故可节省金属材料，减少切削加工工时；模锻能够锻制形状比较复杂的锻件。但模锻受到设备吨位的限制，模锻件质量一般在 150kg 以下，且制造锻模的成本较高。因此，模锻主要用于大批量生产形状比较复杂，精度要求较高的中、小型锻件。 1. 模锻 模锻特点与应用：第二节 锻造三、模锻与胎模锻P.99 2. 胎模锻 是介于自由锻和模锻之间的一种锻造

40、方法，是在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件。胎模锻一般采用自由锻方法制坯，使坯料初步成形，然后在胎模中终锻成形。 与自由锻相比，生产率高，锻件精度较高，节约金属材料，锻件成本低；胎模锻与模锻相比，不需要吨位较大的设备，工艺灵活。但胎模锻比模锻的劳动强度大，模具寿命短，生产率低。因此，胎模锻一般在中、小批量生产及无模锻设备的中、小型工厂中应用广泛。 常用的胎模有扣模、套模、摔模、弯曲模、合模和冲切模等。图 示为胎模锻示意图。 胎模锻： 胎模的种类： 胎模锻的特点及应用：第二节 锻造四、其它锻造方法P.100 轧制是指金属材料(或非金属材料）在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得所要求

41、的截面形状并改变其性能的方法。轧制可以生产出不同类型的型材。 拉拔是指坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，使之产生塑性变形而使坯料横截面积减小度增加的工艺。拉拔主要用来制造各种类型的线材、棒材、薄壁管材等。 辊锻是指用一对相向旋转的扇形模具使坯料产生塑性变形，获得所需锻件或锻坯的锻造工艺。 1. 轧制 2. 拔拉 3. 辊锻 第二节 锻造四、其它锻造方法P.100 精密锻造是指在一般模锻设备上锻造高精度锻件的锻造方法。精密锻造使用两套不同精度的锻模，锻造时，先使用粗锻模锻造，留有 0.11.2mm 的精锻余量；然后切下飞边并酸洗，重新加热到 700900，再使用精锻模锻造。精密锻造的锻件精度高，不

42、需或只需少量切削加工。 挤压是指坏料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减少，形成所需制品的加工方法。挤压生产率很高，制件锻造流线分布合理，但变形抗力大多用于挤压非铁金属件。常用于生产中空零件，如排气阀、油杯等。 4. 精密锻造 5. 挤压 第二节 锻造五、板料冲压P.101 是使坯料经成形或分离而得到制件的工艺的统称。因其通常在室温状态下进行，故又称冷冲压。板料冲压所加工的金属多为薄板料。 1. 板料冲压概述 板料冲压主要是对薄板（其厚度一般不超过 10mm）进行冷变形，冲压件的质量较小。适合于进行板料冲压的金属材料必须具有良好的塑性，如低碳钢，塑性较好的

43、合金钢以及铜、铝合金等。 对板料的要求： 板料冲压设备： 主要有剪床和冲床，其中剪床用来把板料剪成一定宽度的条料，以便下一步在冲床上进行冲压。 板料冲压 第二节 锻造五、板料冲压P.102 1. 板料冲压概述 冲压特点：板料冲压操作过程简便，易于实现机械化和自动化，生产效率高，成本低，在汽车、航空、电器、仪表等工业中应用广泛。但是由于冲模制造复杂，质量要求高，所以只有在大批量生产时，板料冲压才显示出其优越性。第二节 锻造五、板料冲压P.102 2. 板料冲压的基本工序 板料冲压的基本工序分为分离工序和变形工序两大类。 （1）分离工序 分离工序是使金属坯料的一部分与另一部分相互分离的工序，如剪切

44、、冲裁（落料、冲孔）、整修等。 1）剪切 剪切是以两个相互平行或交叉的刀片对金属材料进行切断的过程。剪切一般在剪床上进行。第二节 锻造五、板料冲压P.102 2. 板料冲压的基本工序 （1）分离工序 2）冲裁 冲裁是利用冲模将板料以封闭轮廓与坯料分离的冲压方法。落料和冲孔都属于冲裁工序，但二者的生产目的不同。落料是被冲下的部分为成品；冲孔是周边形成的孔是成品。 第二节 锻造五、板料冲压P.103 2. 板料冲压的基本工序 （1）分离工序 2）冲裁 板料冲裁过程：板料冲裁过程如图 所示。凸模和凹模都具有锋利的刃口，二者之间有一定的间隙 z ，当凸模压下时，板料要经过弹性变形、塑性变形和分离三个阶

45、段的变化。第二节 锻造五、板料冲压P.103 2. 板料冲压的基本工序 （1）分离工序 整修是利用整修模沿冲裁件的外缘或内孔刮去一层薄薄的切屑，以提高冲裁件的加工精度和剪断面表面质量的冲压方法。例如，当冲压件的加工精度和表面质量要求较高时，可在落料或冲孔后对冲压件进行整修，从而使冲压件的切口质量满足设计要求。 （2）变形工序 变形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如弯曲、拉深、翻边胀形、缩口和扩口等。 3）整修 第二节 锻造五、板料冲压P.103 2. 板料冲压的基本工序 （2）变形工序 弯曲是使板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度制件的成形方法。 弯曲时坯料产生的变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。外力去除后塑性变形保留下来，弹性变形消失，并使坯料的形状和尺寸发生与弯曲时变形方向相反的变化，从而抵消部分