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锻压
其它锻造方法
九、其它锻造方法
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，获得所要求的横截面形状并改变其性能的方法，如图1所示。按轧辊轴线与坯料的关系不同，轧制可分为纵轧、斜轧和横轧三种。轧制可以生产出不同类型的型材。
1.轧制
2.拉拔
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、长度增加的工艺，如图2所示。拉拔主要用来制造各种类型的线材、棒材及薄壁管材等。
九、其它锻造方法
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压工艺，如图3所示。辊锻实质上是将轧制（纵轧）工艺应用于锻压成形中，辊锻时坯料被扇形模具挤压成形。辊锻常作为模锻前的制坯工序，也可直接制造锻件。例如，火车轮毂、齿圈、法兰盘和滚动轴承内、外圈等就是采用辊锻锻制成形的。
3.辊锻
图1 轧制 图2 拉拔 图3 锻成形示意图
九、其它锻造方法
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，先使用粗锻模进行锻造，留0.1~1.2mm精锻余量，然后切下飞边并酸洗，重新加热到700~900℃，再使用精锻模进行锻造。精密锻造的锻件精度高，不需或只需少量切削加工。
4.精密锻造
九、其它锻造方法
挤压是指坯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，使其横截面积减小，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。挤压按温度不同可分为冷挤压、温挤压和热挤压三种；按被挤压金属的流动方向与凸模运动关系的不同可分为正挤压、反挤压和复合挤压，如图4所示。挤压工艺常用于生产中空零件，如排气阀、油杯等。
5.挤压
九、其它锻造方法
西班牙宝剑
在古代，西班牙宝剑（图5）很有名气，它反映了当时的钢铁加工技术。西班牙宝剑不是由整块钢料制造的，而是由一根软铁心外面包覆两片钢制成的。这三部分经过锻焊成为一体，在一端让软铁心露出一小段，用来安装剑柄。剑先进行锻压，然后进行退火，再进行冷锻延伸。剑质量的好坏，淬火是很重要的环节。先把加热烧红的剑放到流动的水里进行激冷，西班牙人还对剑在水里的激冷时间、保持的角度及移动都进行了严格的规定。为了改善剑的韧性，还需对剑进行回火（高温回火）。加工完后进行多项质量检验，检验剑的硬度和韧性，合格的剑最后进行平整、抛光、工艺美化及装饰等。
史海拾贝
九、其它锻造方法
西班牙宝剑
史海拾贝
板料冲压
十、板料冲压
板料冲压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。
十、板料冲压
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、塑性较好的合金钢以及铜、铝合金等。板料冲压设备主要有剪床（图1）和冲床（图2），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。
1.板料冲压概述
图1 剪床 图2 开式双柱可倾式冲床
十、板料冲压
1.板料冲压概述
板料冲压操作过程简便，易于实现机械化和自动化，生产率高，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。
十、板料冲压
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。
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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、冲裁（落料、冲孔）及整修等。
（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。
十、板料冲压
2.板料冲压的基本工序
01
分离工序
（2）冲裁
板料冲裁过程如图5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段的变化。当凸模（冲头）接触板料并向下运动时，首先使板料产生弹性变形；当板料内的拉应力达到板料的屈服强度时，产生塑性变形；当变形达到一定程度时，位于凸、凹模刃口处的板料由于应力集中使拉应力超过板料的抗拉强度，从而产生微裂纹，上下裂纹汇合时，板料即被冲断。
十、板料冲压
2.板料冲压的基本工序
01
分离工序
（2）冲裁
图3 落料示意图 图4 冲孔示意图
图5 板料冲裁过程示意图
十、板料冲压
2.板料冲压的基本工序
01
分离工序
（3）整修
整修是利用整修模沿冲压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。
十、板料冲压
2.板料冲压的基本工序
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。
02
十、板料冲压
2.板料冲压的基本工序
变形工序
（1）弯曲
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的制件的成形方法，如图6所示。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，从而抵消一部分弯曲变形效果，该现象称为回弹，使被弯曲坯料的角度比模具的角度大一个回弹角（一般小于10°）。为抵消回弹现象对弯曲件的影响，弯曲模的角度应比成品零件的角度小一个回弹角。
02
十、板料冲压
2.板料冲压的基本工序
变形工序
（1）弯曲
板料弯曲时要注意其流线（轧制时形成的）的合理分布，应使流线方向与弯曲圆弧的方向一致，如图7所示。这样不仅能防止弯曲时工件弯裂，也有利于提高工件的使用性能。
02
图6 弯曲 图7 弯曲制件的流线方向
十、板料冲压
2.板料冲压的基本工序
变形工序
（2）拉深
拉深是指变形区在一拉一压的应力作用下，使板料（浅的空心坯）成形为空心件（深的空心件）而厚度基本不变的加工方法，如图8所示。
在拉深过程中，由于坯料边缘在切向受到压缩，在压应力的作用下很可能产生波浪状变形（折皱），如图9a所示。坯料厚度越小，拉深深度越大，越容易产生折皱。为防止折皱的产生，必须用压板或压边圈将坯料压住。压力的大小以工件不起皱为宜，压力过大会导致工件拉穿，如图9b所示。对于变形深度较大的拉深件，不能一次拉深到位，需要分步多次拉深。
02
十、板料冲压
2.板料冲压的基本工序
变形工序
（2）拉深
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图8 拉深 图9 拉深废品
十、板料冲压
2.板料冲压的基本工序
变形工序
（3）翻边
翻边是在毛坯的平面部分或曲面部分的边缘，沿一定曲线翻起竖立直边的成形方法，如图10所示。
（4）胀形
胀形是板料或空心坯料在双向拉应力作用下，使其产生塑性变形获得所需制件的成形方法。图11所示为利用橡胶芯子增大半成品件中间部分的直径。
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十、板料冲压
2.板料冲压的基本工序
变形工序
（5）缩口与扩口
缩口是在管件或空心制件的端部加压，使其径向尺寸缩小的成形方法，如图12所示。扩口是使空心坯料或管状坯料的端部径向尺寸扩大的成形方法。
02
图10 翻边 图11 利用橡胶芯子增大半成品件中间部分的直径 图12 缩口
十、板料冲压
史海拾贝
锻工的感觉
锻工与钢铁有着不可思议的关系，经验丰富的锻工能感觉出金属在锻造时的反应。锻工的这种实践经验与工程师和科学家的知识是同样重要的。如果需要确定一项新的锻造工艺，更多的是依据锻工的实践经验，其次才是工程师的专业知识。例如，有一种新型的防磁钢，尽管严格地按照在实验室里总结的工艺规范进行操作，但还是出现锻造裂纹。这种钢很古怪，它对有力的锤击很敏感，而且不能承受反复的加热。锻工经过仔细分析后，改变了预热和锻造温度，找到了最佳的锻造温度，变换锤击的力度，终于在很短的时间里成功找到了一种新的锻造工艺，使这种高合金钢实现无缺陷锻造。
史海拾贝
锻压新技术与新工艺
十一、锻压新技术与新工艺
提高锻件的性能和质量，实现少切削加工或无切削加工，做到清洁生产，提高自动化程度，降低生产成本，是现代锻压生产的发展趋势。下面介绍部分成熟的锻压新技术和新工艺。
十一、锻压新技术与新工艺
超塑性是指金属在特定的组织、温度条件和变形速度下变形时，塑性比常态提高几倍到几百倍（部分金属的伸长率＞1000%），而变形抗力降低到常态的几分之一甚至几十分之一。例如，纯钛的伸长率可达300%以上，锌铝合金的伸长率可达1000%以上。
利用金属材料在特定条件下具有的超塑性进行塑性加工的方法称为超塑性成形。目前常用的超塑性成形材料主要有锌铝合金、钛合金及高温合金等，常用的超塑性成形方法有超塑性模锻和超塑性挤压等。金属在超塑性状态下不产生缩颈现象，变形抗力很小，因此利用超塑性成形方法可以加工出形状复杂的零件。超塑性成形加工具有金属填充模膛性能好，锻件尺寸精度高，机械加工余量小，锻件组织细小和均匀等特点。
1.超塑性成形技术
十一、锻压新技术与新工艺
高速高能成形有多种加工形式，其共同的特点是在很短的时间内将化学能、电能、电磁能和机械能传递给被加工的金属材料，使金属材料迅速成形。高速高能成形分为爆炸成形、电液成形、电磁成形和高速锻造等。它们具有成形速度快，可加工难加工的金属材料，加工精度高，设备投资小等优点。
2.高速高能成形技术
十一、锻压新技术与新工艺
（1）爆炸成形
爆炸成形是利用炸药爆炸时产生的高能冲击波，通过不同的介质（水或砂等）使坯料产生塑性变形的成形方法。成形时，在模膛内置入炸药，炸药爆炸时产生的大量高温高压气体呈辐射状传递，从而使坯料成形。该方法适用于多品种小批量生产，尤其适用于一些难加工的金属材料，如钛合金、不锈钢的成形及大型锻件的成形，用于制造扩压管及汽轮机空心叶片等。
2.高速高能成形技术
十一、锻压新技术与新工艺
（2）电液成形
电液成形是利用在液体介质中高压放电时所产生的高能冲击波使坯料产生塑性变形的方法。电液成形的原理与爆炸成形有相似之处。它是利用放电回路中产生的强大的冲击电流使电极附近的水汽化膨胀，从而产生很强的冲击压力，使金属坯料成形。与爆炸成形相比，电液成形时的能量控制和调整简单，成形过程稳定、安全、噪声低，生产率高。电液成形特别适用于管类工件的胀形加工，但由于受设备容量的限制，所以不适用于较大工件的成形。
2.高速高能成形技术
十一、锻压新技术与新工艺
（3）电磁成形
电磁成形是利用电流通过线圈所产生磁场的磁力作用于坯料，使坯料产生塑性变形的方法。成形线圈中的脉冲电流可在很短的时间内迅速增长和衰减，并在周围空间形成一个强大的变化磁场。将坯料置于成形线圈内部，在变化磁场的作用下，坯料内产生感应电流，坯料内感应电流形成的磁场与成形线圈的磁场相互作用，使坯料在电磁力的作用下产生塑性变形。这种成形方法所用的材料应当具有良好的导电性，如铜、铝和钢等。如果加工导电性差的材料，则应在坯料表面放置用薄铝板制成的驱动片，促使坯料成形。电磁成形不需要水和油等介质，工具几乎没有消耗，设备清洁，生产率高，产品质量稳定，适用于加工厚度不大的小零件、板材或管材等。
2.高速高能成形技术
十一、锻压新技术与新工艺
（4）高速锻造
高速锻造是利用高压空气或氮气的高速气体，使滑块带着模具进行锻造或挤压的加工方法。高速锻造能锻打高强度钢、耐热钢、工具钢及高熔点合金等，其锻造工艺性能好，质量和精度高，设备投资少，适用于加工叶片、涡轮、壳体及齿轮等工件。
2.高速高能成形技术
十一、锻压新技术与新工艺
摆动碾压是指上模的轴线与被碾压工件（放于下模）的轴线倾斜一个角度，模具一面绕轴线旋转，一面对坯料进行压缩（每一瞬时仅压缩坯料横截面的一部分）的加工方法，如图1所示。
3.摆动碾压
十一、锻压新技术与新工艺
摆动碾压时，瞬时变形是在坯料上的某一小区域里进行的，而且整个坯料的变形是逐渐进行的。这种方法可以用较小的设备碾压出大锻件，而且噪声低、振动小、锻件质量高。摆动碾压主要用于制造回转体轮盘类锻件，如齿轮毛坯和铣刀毛坯等
3.摆动碾压
十一、锻压新技术与新工艺
什么是锻压？锻压包括哪些工艺方法？
实践与思考
谢谢观看！

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