第3章鍛壓CONTENTS目錄鍛造：金屬的重塑魔法沖壓：板材的神奇變身010201鍛造1.鍛造，是一場(chǎng)在加壓設(shè)備及工（模）具協(xié)作下的金屬變形盛宴。在它們的作用下，金屬坯料仿佛被賦予了生命，產(chǎn)生局部或全部塑性變形，華麗變身為具有特定幾何尺寸、形狀、質(zhì)量及力學(xué)性能的鍛件，這便是鍛造的奇妙定義。2.鍛造有著巧妙的分類(lèi)方式。按鍛造成形工藝過(guò)程，可分為自由鍛、模鍛和胎模鍛三大類(lèi)，每一類(lèi)都有其獨(dú)特的鍛造魅力；按變形溫度來(lái)分，則有熱鍛、溫鍛和冷鍛三種，其中熱鍛憑借其廣泛的應(yīng)用，成為了鍛造領(lǐng)域的“明星”工藝。鍛造1.加熱，是鍛造生產(chǎn)中不可或缺的一環(huán)。其目的在于改善鍛造性能，提高金屬塑性，讓金屬變得更加“柔軟聽(tīng)話”，降低變形抗力，使坯料易于塑性流動(dòng)成形，還能節(jié)省動(dòng)力，并且為鍛件帶來(lái)良好的鍛后組織和力學(xué)性能。2.加熱方式豐富多樣。燃料（火焰）加熱，利用固體（如煤、焦炭等）、液體（像重油、柴油等）或氣體（例如煤氣、天然氣等）燃料燃燒時(shí)釋放的熱能來(lái)加熱坯料，3.鍛造溫度范圍有著嚴(yán)格的界定。它是指從始鍛溫度（開(kāi)始鍛造的溫度）到終鍛溫度（終止鍛造的溫度）之間的溫度區(qū)間。始鍛溫度是鍛坯鍛造時(shí)允許的最高溫度，一旦加熱溫度超過(guò)它，坯料就可能出現(xiàn)氧化、脫碳、過(guò)熱或過(guò)燒等缺陷；終鍛溫度是材料允許鍛造的最低溫度，若在這個(gè)溫度下繼續(xù)鍛造，不僅變形困難，還容易導(dǎo)致坯料開(kāi)裂，甚至損壞模具和設(shè)備。4.溫度測(cè)定與加熱缺陷也不容忽視。實(shí)際生產(chǎn)中常憑經(jīng)驗(yàn)觀察鍛件火色來(lái)判斷溫度。但加熱過(guò)程中，若加熱方式、時(shí)間、溫度以及爐內(nèi)氣氛等選擇不當(dāng)，坯料就可能產(chǎn)生氧化、脫碳、過(guò)熱、過(guò)燒、裂紋等缺陷，嚴(yán)重影響鍛件質(zhì)量，所以要盡量避免。坯料的加熱鍛件的冷卻1.鍛件的冷卻，是指鍛件從終鍛溫度逐漸冷卻到常溫的過(guò)程。別小看這個(gè)冷卻過(guò)程，它對(duì)鍛件質(zhì)量有著重要影響。如果冷卻太快，鍛件可能會(huì)發(fā)生翹曲，表面硬化，內(nèi)應(yīng)力增大，甚至產(chǎn)生裂紋，就像一個(gè)被匆匆對(duì)待的藝術(shù)品，容易出現(xiàn)瑕疵。2.常用的冷卻方式有在空氣中冷卻、在坑（箱）內(nèi)冷卻和在爐中冷卻。其中，在空氣中冷卻速度最快，而在爐內(nèi)冷卻速度最慢。選擇冷卻速度時(shí)也有原則，一般來(lái)說(shuō)，鍛件的含碳量或合金元素含量越高，形狀越復(fù)雜，冷卻速度就應(yīng)越緩慢，就像對(duì)待一件珍貴而復(fù)雜的寶物，需要更溫柔的呵護(hù)。1.通常，鍛件在切削加工前都要進(jìn)行熱處理，其目的是改善切削加工性能，讓鍛件在后續(xù)加工中更加順利，就像給運(yùn)動(dòng)員做好熱身準(zhǔn)備，能讓他們?cè)诒荣愔邪l(fā)揮得更好。2.不同材料的鍛件有不同的熱處理方式。一般結(jié)構(gòu)鋼鍛件采用退火處理，能消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒；工具鋼、模具鋼鍛件則采用正火加球化退火處理，使其獲得更好的硬度和韌性，滿足不同的使用需求。鍛件的熱處理坯料加熱、鍛件冷卻和熱處理1.自由鍛，全稱自由鍛造，是一種充滿傳統(tǒng)魅力的鍛造工藝。它采用簡(jiǎn)單的工具或在自由鍛造設(shè)備的上下鐵砧之間，對(duì)加熱后的坯料進(jìn)行反復(fù)鍛打，逐步改變坯料的形狀、尺寸和組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需鍛件。常見(jiàn)的鐵匠師傅打制鐵器的操作就屬于自由鍛的范疇，它承載著古老的技藝和智慧。2.自由鍛有著獨(dú)特的特點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)是所用工具簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣泛，特別適合生產(chǎn)單件、小批量零件毛坯。而且它的鍛造能力強(qiáng)大，可鍛造的鍛件質(zhì)量從不到1kg到300t，在大型機(jī)械中，自由鍛是生產(chǎn)大型和特大型鍛件的唯一成形方法，就像一位全能的工匠，能應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)；但它也有缺點(diǎn)，鍛件精度低，加工余量大，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大且生產(chǎn)條件差，就像一位傳統(tǒng)的手工藝人，雖然技藝精湛，但效率有待提高。3.自由鍛主要分為手工自由鍛和機(jī)器自由鍛兩類(lèi)，手工自由鍛充滿了人文情懷，機(jī)器自由鍛則更具現(xiàn)代工業(yè)的力量。自由鍛1.手工自由鍛工具充滿了質(zhì)樸的氣息，例如鐵砧、大小錘、夾鉗等，它們是鐵匠師傅們的得力助手，見(jiàn)證了無(wú)數(shù)鐵器的誕生。2.機(jī)器自由鍛設(shè)備則更具現(xiàn)代工業(yè)的力量感。常用設(shè)備有空氣錘、水壓機(jī)等，一般中小型鍛件適合使用空氣錘，它操作靈活；而大鍛件則需要水壓機(jī)這樣的“大力士”，它能提供更強(qiáng)大的壓力，滿足大鍛件的鍛造需求。1.自由鍛的基本工序豐富多樣，有鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、擴(kuò)孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)和錯(cuò)移等，其中鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲用得較多，這些工序就像舞蹈的基本動(dòng)作，通過(guò)不同的組合，能創(chuàng)造出各種形狀的鍛件。2.鐓粗，包括完全鐓粗和局部鐓粗，能降低坯料高度，增大截面面積；拔長(zhǎng)，也叫延伸，可減小坯料截面面積，增加長(zhǎng)度；沖孔能在坯料上鍛制出通孔；擴(kuò)孔可以用沖頭或馬架將已有孔擴(kuò)大；切割能將坯料的一部分局部分離或全部切離；彎曲則改變坯料軸線形狀，每一個(gè)工序都有著獨(dú)特的作用和魅力。在自由鍛生產(chǎn)過(guò)程中，鍛件可能會(huì)出現(xiàn)各種缺陷，常見(jiàn)的有橫向裂紋、縱向裂紋、表面龜裂、內(nèi)部微裂、局部粗晶、表面折疊、中心偏移、力學(xué)性能不能滿足要求等，這些缺陷就像美麗畫(huà)卷上的瑕疵，影響著鍛件的質(zhì)量。2.分析研究鍛件產(chǎn)生缺陷的原因，并提出有效的預(yù)防和改進(jìn)措施，是提高和保證鍛件質(zhì)量的重要途徑。影響鍛件質(zhì)量的因素是多方面的，除了原材料質(zhì)量的優(yōu)劣具有重要影響之外，還與鍛造工藝以及熱處理工藝密切相關(guān)，就像一場(chǎng)精彩的演出，需要各個(gè)環(huán)節(jié)的完美配合。自由鍛的工具和設(shè)備自由鍛鍛件缺陷與質(zhì)量分析自由鍛的主要工序自由鍛模鍛：模具中的藝術(shù)1.模鍛是一種精密的鍛造工藝，它將金屬坯料放在具有一定形狀和尺寸的鍛模模膛內(nèi)，施加沖擊力或壓力，使坯料在模膛內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，從而獲得鍛件。在這個(gè)過(guò)程中，金屬仿佛被模具賦予了精準(zhǔn)的形狀，每一個(gè)細(xì)節(jié)都被精心塑造。2.模鍛的優(yōu)點(diǎn)顯著。由于金屬在模膛內(nèi)變形，其流動(dòng)受到模膛的限制，所以模鍛能鍛造出形狀復(fù)雜、尺寸精度較高、表面粗糙度值較小的鍛件；與自由鍛相比，還能提高生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件等，就像從手工制作升級(jí)到了工業(yè)化生產(chǎn)，效率和質(zhì)量都大幅提升；但它也有局限性，模鍛設(shè)備及模具的造價(jià)高、消耗能量大，只適用于中、小型鍛件，就像一場(chǎng)華麗的演出，需要高昂的成本投入。3.模鍛主要分為錘上模鍛、壓力機(jī)上模鍛、胎模鍛等，每種模鍛方式都有其獨(dú)特的應(yīng)用場(chǎng)景和優(yōu)勢(shì)。4.以彎曲連桿的鍛造過(guò)程為例，坯料經(jīng)過(guò)拔長(zhǎng)、滾擠、彎曲、預(yù)鍛、終鍛，再通過(guò)切邊模去除飛邊得到鍛件，每一個(gè)步驟都緊密相連，展示了模鍛工藝的精密和高效。模鍛1.胎模鍛是一種獨(dú)特的鍛造方法，它在自由鍛設(shè)備上使用可移動(dòng)的模具（胎模）生產(chǎn)鍛件。通常是先用自由鍛的方法制坯，然后在胎模中鍛造成形，就像將自由的創(chuàng)意和規(guī)范的模具相結(jié)合，創(chuàng)造出獨(dú)特的產(chǎn)品。2.與自由鍛相比，胎模鍛具有生產(chǎn)率高、鍛件尺寸精度高、表面粗糙度值小、節(jié)約金屬、降低成本等優(yōu)點(diǎn)，就像在自由的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)；與模鍛相比，它使用的設(shè)備和工具比較簡(jiǎn)單，可以使用自由鍛設(shè)備，胎模無(wú)需固定在錘頭或砧座上，工藝靈活多變，模具的制造也比較簡(jiǎn)單，因此得到廣泛應(yīng)用，但它的生產(chǎn)率不如錘上模鍛高，胎模的壽命短，一般只適用于小型簡(jiǎn)單鍛件的生產(chǎn)，就像一把靈活的小工具，雖然小巧但很實(shí)用。3.常用的胎模結(jié)構(gòu)有扣模、套筒模和合模。扣模用于對(duì)坯料進(jìn)行全面或局部扣形，主要生產(chǎn)桿狀非回轉(zhuǎn)體鍛件；套筒模呈套筒形，主要用于鍛造齒輪、法蘭盤(pán)等回轉(zhuǎn)體類(lèi)鍛件；合模通常由上模和下模兩部分組成，為了使上、下模吻合而又不導(dǎo)致鍛件產(chǎn)生錯(cuò)模，經(jīng)常用導(dǎo)柱來(lái)定位，多用于生產(chǎn)形狀較為復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體類(lèi)鍛件，如連桿、叉形等鍛件，每一種胎模結(jié)構(gòu)都有著獨(dú)特的設(shè)計(jì)和用途。4.以法蘭盤(pán)的胎模鍛過(guò)程為例，原始坯料加熱后先用自由鍛鐓粗，然后放入套筒模中鍛造成形，最后沖掉連皮，得到模鍛件，清晰地展示了胎模鍛的工藝過(guò)程和特點(diǎn)。胎模鍛：自由與模鍛的融合胎模鍛02沖壓1.沖壓是一種神奇的加工方法，它利用裝在沖床上的沖模沖壓金屬板料，使之產(chǎn)生分離或變形，從而獲得所需形狀和尺寸的毛坯或零件。這種加工方法通常在室溫下進(jìn)行，所以又叫冷沖壓，只有當(dāng)板材厚度超過(guò)8-10mm時(shí)，才采用熱沖壓，就像一位神奇的魔法師，能讓板材瞬間變成各種形狀。2.沖壓的特點(diǎn)鮮明，沖壓件一般不需要再經(jīng)過(guò)機(jī)械加工，適用于大批量生產(chǎn)，就像工業(yè)化生產(chǎn)的高效流水線，能快速產(chǎn)出大量產(chǎn)品。3.沖壓在金屬制品中應(yīng)用廣泛，特別是在汽車(chē)、拖拉機(jī)、航空、電器、儀器儀表及國(guó)防等工業(yè)中，占有極其重要的地位，幾乎在我們生活的方方面面都能看到?jīng)_壓件的身影。沖壓1.沖壓常用的設(shè)備有剪床和沖床。剪床就像一把巨大的剪刀，用來(lái)把板材剪切成所需尺寸的材料，以供下一步的沖壓工序使用；沖床則是實(shí)現(xiàn)沖壓工序的關(guān)鍵設(shè)備，它能提供強(qiáng)大的壓力，使板材在沖模的作用下變成所需形狀和尺寸的成品零件，它們是沖壓工藝的重要保障。2.以開(kāi)式?jīng)_床為例，它包括離合器、帶輪、曲軸、制動(dòng)器、連桿、減速系統(tǒng)、V帶、電動(dòng)機(jī)、床身、導(dǎo)軌、滑塊、工作臺(tái)、拉桿、踏板等部件，這些部件相互協(xié)作，共同完成沖壓任務(wù)，展示了沖床的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大功能。沖壓設(shè)備1.沖壓工序主要分為分離工序和變形工序兩大類(lèi)，它們就像樂(lè)章中的不同旋律，共同構(gòu)成了沖壓的美妙旋律。2.分離工序能使坯料的一部分與另一部分相互分離，如落料、沖孔、切斷和修整等，每一個(gè)分離動(dòng)作都像是在對(duì)板材進(jìn)行精細(xì)的剪裁；變形工序則是在坯料不被破壞的條件下，一部分相對(duì)于另一部分發(fā)生塑性變形，如彎曲、拉伸、翻邊、成形等，讓板材展現(xiàn)出各種奇妙的形狀。01沖壓基本工序1.用于沖壓件的材料多為塑性良好的各種低碳鋼、銅合金、鋁合金、鎂合金及塑性好的合金鋼等，這些材料為沖壓工藝提供了良好的基礎(chǔ)，就像優(yōu)質(zhì)的畫(huà)布能創(chuàng)作出更精美的畫(huà)作。2.沖壓產(chǎn)品具有很多優(yōu)點(diǎn)。它可沖出形