锻压部分
双人雨披目 录
第一节 锻压概述(指导人员用) 2
一、锻压概念 2
一、金属的加热 4
二、锻件的冷却 8
三、锻件的热处理 8
第三节 自由锻造 9
一、自由锻的特点 9
二、自由锻的基本工序 9
第四节 模型锻造 16
一、模锻 16
二、胎模锻 16
第五节 板料冲压 18
一、冲压生产概述 18
二、板料冲压的主要工序 18
三、冲压主要设备 19
第六节 自由锻造的工具和设备(实践操作用) 22
一、机器自由锻及其设备 22
二、手工自由锻 25
锻造实习安全技术守则 27
第一节 锻压概述
（指导人员用）
一、锻压概念
锻压是在外力作用下使金属材料产生塑性变形，从而获得具有一定形状和尺寸的毛坯或零件的加工方法。它是机械制造中的重要加工方法。锻压包括锻造和冲压。锻造又可分为自由锻造和模型锻造两种方式。自由锻还可分为手工锻和机器锻两种。
用于锻压的材料应具有良好的塑性，以便锻压时产生较大的塑性变形而不致被破坏。在常用的金属材料中，铸铁无论是在常温或加热状态下，其塑性都很差，不能锻压。低中碳钢、铝、铜等有良好的塑性，可以锻压。
在生产中，不同成分的钢材应分别存放，以防用错。在锻压车间里，常用火花鉴别法来确定钢的大致成分。
锻造生产的工艺过程为：下料—加热—锻造—热处理—检验。
在锻造中、小型锻件时，常以经过轧制的圆钢或方钢为原材料，用锯床、剪床或其它切割方法将原材料切成一定长度，送至加热炉中加热到一定温度后，在锻锤或压力机进行锻造。塑性好、尺寸小的锻件，锻后可堆放在干燥的地面冷却；塑性差、尺寸大的锻件、应在灰砂或一定温度的炉子中缓慢冷却，以防变形或裂缝。多数锻件锻后要进行退火或正火热处理，以消除锻件中内的应力和改善金属组织。热处理后的锻件，有的要进行清理，去除表面油垢及氧化皮，以便检查表面缺陷。锻件毛坯经质量检查合格后要进行机械加工。 冲压多以薄板金属材料为原材料，经下料冲压制成所需要的冲压件。冲压件具有强度高、刚性大，结构轻等优点。在汽车、拖拉机、航空、仪表以及日用品等工业的生产中占有极为重要的地位。
二、锻造对零件力学性的影响
经过锻造加工后的金属材料，其内部原有
的缺陷（如裂纹，疏松等）在锻造力的作用下
可被压合，且形成细小晶粒。因此锻件组织致
密、力学性能（尤其是抗拉强度和冲击韧度）
比同类材料的铸件大大提高。机器上一些重要
零件（特别是承受重载和冲击载荷）的毛坯，
通常用锻造方法生产。使零件工作时的正应力
图1-1 螺栓的纤维组织比较
a)车削方法 b)镦粗法
与流线的方向一致，切应力的方向与流线方向垂直。图1-1所示，用圆棒料直接以车削方法
制造螺栓时，头部和杆部的纤维不能连贯而被切断，头部承受切应力时与金属流线方向一致，故质量不高。而采用局部镦粗法制造螺栓时，其纤维未被切断，且具有较好的纤维方向，故质量较高。
有些零件，为保证纤维方向和受力方向一致，应采用保持纤维方问连续性的变形工艺，使锻造流线的分节与零件外形轮廓相符合而不被切断，如吊钩用弯曲、钻头用扭转等。广泛采用的“全纤维曲轴锻造法”（图1-2b），可以显著提高其力学性能，延长使用寿命。
图陶瓷喷嘴1-2 曲轴纤维分布示意图
a) 纤维被切断 b) 纤维完整分布对旋轴流风机
第二节 金属的加热与锻件的冷却
一、金属的加热
加热的目的是提高金属的塑性和降低其变形抗力，即提高金属的可锻性。除少数具有良好塑性的金属可在常温下锻造成形外，大多数金属在常温下的可锻性较低，造成锻造困难或不能锻造。但将这些金属加热到一定温度后，可以大大提高可锻性，并只需要施加较小的锻打力，便可使其发生较大的塑性变形，这就称热锻。
加热是锻造工艺过程中的一个重要环节，它直接影响锻件的质量。加热温度如果过高，会使锻件产笾加热缺焰，甚至造成废品。因此，为了保证金属在变形时具有良好的塑性，又不致产生加热缺陷，锻造必须在合理的温度范围内进行。各种金属材料锻造时允许的最高加热温度称为该材料的始锻温度；终止锻造的温度称为该材料的终锻温度。
1. 加热设备
按所用能源和形式的不同，锻造炉
有多种分类。在锻工实习中常用的是以
烟煤为燃料的手锻炉，如图2-1所示。
由炉膛、炉罩、烟筒、风门和风管等组
成。它结构简单，操作容易，但生产率
低，加热质量不高，在小件生产和维修
工作中应用较多。
手锻炉点燃步骤如下：先关闭风门
然后合闸开动鼓风机，将炉膛内的碎木
或油棉纱点燃；逐渐打开风门，向火苗
四周加干煤；待烟煤点燃后覆以湿煤并
图2-1 手锻炉结构示意图
1-烟筒 2-炉罩 3-炉膛 4-风门 5-风管
加大风量，待煤烧旺后，即可放入坯料进行加热。
(1) 反射炉
反射炉也是以煤为燃料的火焰加热炉，结构如图2-2所示。燃烧室中产生的高温炉气越过火墙进入加热室(炉膛)加热坯料，废气经烟道排出，坯料从炉门装取。
反射炉的点燃步骤如下：先小开风门，依次引燃木材、煤焦和新煤后，再加大风门。
轧辊堆焊(3) 油炉和煤气炉
此两种炉分别以重油和煤气为燃料，结构基本相同，仅喷嘴结构有异。油炉和煤气炉的结构形式很多，有室式炉、
开隙式炉、推杆式连续炉和转底
古籍扫描仪炉等。图2-3为室式重油加热炉
示意图，由炉膛、喷嘴、炉门和
烟道组成。其燃烧室和加热室合
为一体，即炉膛。坯料码放在炉
底板上。喷嘴布置在炉膛两侧，
燃油和压缩空气分别进入喷嘴。
压缩空气由喷嘴喷出时，将燃油
图2-2 反射炉结构示意图
1-一次送风管道 2-水平炉篦 3-燃烧室
4-二次送风管道 5-火墙 6-加热室（炉膛）
7-装出炉料门 8-鼓风机 9-烟囱
10-烟闸 11-烟道 12-换热器
带出并喷成雾状，与空气均匀混合并燃烧以加热坯料。用调节喷
油量及压缩空气的方法来控制炉
温的变化。
(4) 电阻炉
电阻炉是利用电流通过布置在炉膛围壁上的电热元件产生的电阻热为热源，通过辐射和对
流将坯料加热的。炉子通常作成箱形，分为中温箱式电阻炉和高温箱式电阻炉。中温箱式电阻炉如图2-4所示，以电阻丝为电热元件，通常做成丝状或带状，放在炉内的砖槽中或搁板上，最高使用温度为1000℃；高温电阻炉通常以硅碳棒为电热元件，最高使用温度为1350℃。
箱式电阻炉结构简单，体积小，操作简便，炉温均匀并易于调节，小批量生产或科研实验中广泛采用。
图2-3 室式重油炉示意图 图2-4 箱式电阻炉示意图
1-踏杆（控制炉门升降） 2-炉门
3-装料、出料炉口 4-电热体 5-加热室
(5) 电接触加热装置
如图2-5所示，坯料的两端由触头
夹持，施以一定的夹紧力，使触头紧紧
贴合在坯料表面上，将工频电流通过触
头引入被加热的坯料。由于坯料本身具
有电阻，产生的电阻热将其自身加热。
电接触加热是直接在被加热的坯料上将
电能转换成热能，因而具有设备结构简
单、热效率高(75％～85％)等优点，特
别适于细长棒料加热和棒料局部加热。
但它要求被加热的坯料表面光洁，下料 图2-5 接触电加热原理
规则，端面平整。
(6) 感应加热设备
如图2-6所示，当感应线圈中通入
交流电时，则在线圈周围空间建立交变
磁场，位于线圈中部的工件表面产生感
应电流，密集于工件表面的交变电流使
工件表面被迅速加热至800～1000℃，
而其心部温度只接近于室温。感应器中
一般通入中频或高频交流电，线圈中交
流电的频率越高，工件受热层越薄。工
件在加热的同时旋转向下运动，此时可
立即喷水冷却加热好的部位。该设备可
加热、冷却连续进行，主要用于轴类零
件表面的快速加热、冷却，以实现表面
淬火的要求。感应电加热设备复杂，但 图2-6 感应加热原理
加热速度快，加热规范稳定，具有良好的重复性，适于大批量生产。
2. 锻造温度范围
坯料开始锻造的温度（始锻温度）和终止锻造的温度（终锻温度）之间的温度间隔，称为锻造温度范围（见表2-1）。在保证不出现加热缺陷的前提下，始锻温度应取得高一些，以便有较充裕的时间锻造成形，减少加热次数。在保证坯料还有足够塑性的前提下，终锻温度应定得低一些，以便获得内部组织细密、力学性能较好的锻件，同时也可延长锻造时间，减少加热火次。但终锻温度过低会使金属难以继续变形，易出现锻裂现象和损伤锻造设备。
表2-1 常用钢材的锻造温度范围:
stc2052钢 类 | 始锻温度 | 终锻温度 | 钢 类 | 始锻温度 | 终锻温度 |
碳素结构钢 合金结构钢 碳素工具钢 合金工具钢 | 1200-1250 1150-1200 1050-1150 1050-1150 | 800 800-850 750-800 800-850 | 高速工具钢 耐 热 钢 弹 簧 钢 轴 承 钢 | 1100-1150 1100-1150 1100-1150 1080 | 900 800-850 800-850 800 |
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