第2章 锻压.docx

第2章锻压
教学目的
(1)掌握锻压生产设备、工具及自由锻的基本操作。
(2)掌握自由锻和冲压的基本工序。
2.1锻坯的加热和锻件的冷却
锻坯的加热和锻件的冷却都是锻造工艺过程中的重要环节，它直接影响锻件的质量。
2.1.1锻坯的加热目的及锻造温度范围
2.1.1.1锻坯的加热目的
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型(称为冷锻)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，可以大大提高其可锻性，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，称为热锻。
2.1.1.2锻造温度范围
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。如果加热温度过高，会使锻件产生加热缺陷，锻件质量下降，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。
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。常见钢材的锻造温度范围见表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使坯料锻造成型，减少加热次数。在保证坯料还有足够塑性的前提下，终锻温度应定的低一些，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
材料种类始锻温度/℃终锻温度/℃低碳钢1200～1250800中碳钢1150～1200800合金结构钢1100～1130850铝合金450～500350～380铜合金800～900650～700
锻坯金属的加热温度可以用仪表测量，还可以通过观察加热毛坯的火色来判断，即用火色鉴定法，火色鉴定法是实际生产中较为常用的方法。碳素钢加热温度与火色的关系见表2-2。
表2-2碳素钢加热温度与火色的关系
火色黄白淡黄黄淡红樱红暗红赤褐温度/℃1300120011009008007006002.1.2锻造加热设备
在锻造生产中，根据加热采用热源的不同，分为火焰加热和电加热。前者利用烟煤、重油或煤气燃烧时产生的高温火焰直接加热金属，后者是利用电能转化为热能加热金属。其中，火焰炉包括手锻炉、反射炉、煤气炉及油炉，电加热包括电阻加热(如电阻炉)、感应加热及接触加热装置。
2.1.2.1手锻炉
手锻炉由灰坑、火沟槽、送风装置及其他辅助装置构成，其结构示意图如图2-1所示。手锻炉是以煤或焦炭作燃料的火焰加热炉。煤由前炉门加入，放在炉箅4上面，而燃烧煤所用的空气则由鼓风机3经过风管从炉箅下面进入煤层。后炉门5一般都与炉箅相对，这样不仅便于出渣，而且也可以供加热长杆或轴类锻件时外伸之用。
手锻炉结构简单，操作容易，升温快，但加热温度不均匀，加热质量不高，劳动生产率低，在单件小批量生产或局部加热生产中应用较多。因此，手锻炉是目前锻造实习中普遍采用的加热设备之一。
2.1.2.2反射炉
反射炉是以煤为燃料的火焰加热炉，燃料在燃烧室中燃烧，高温炉气及火焰通过炉顶反射到加热室中加热金属坯料，其结构示意图如图2-2所示。燃烧室1中产生的高温炉气越过火墙2反射进入加热室(炉膛)3内加热坯料4，燃烧所需要的空气经过换热器8预热后送入燃烧室，而废气经烟道7排出，坯料从炉门5装取。这种炉子普遍用于中小批量的锻件的生产。

图2-1手锻炉结构示意图 图2-2反射炉结构示意图
1—灰坑；2—火沟槽；3—鼓风机；4—炉箅； 1—燃烧室；2—火墙；3—加热室；4—坯料； 5—后炉门；6—烟囱；7—前炉门；8—堆料平台 5—炉门；6—鼓风机；7—烟道；8—换热器
2.1.2.3油炉和煤气炉
室式重油炉结构示意图如图2-3所示。重油和压缩空气分别由两个管道送入喷嘴，压缩空气从喷嘴中喷出时，所造成的负压将重油带出并喷成雾状，在炉膛内燃烧。煤气炉的构造与重油炉基本相同，主要区别是喷嘴的构造不同。
2.1.2.4电阻炉
电阻炉是常用的电加热设备，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。炉子通常做成箱形，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℃。

图2-3室式重油炉结构示意图 图2-4中温箱式电阻炉
1—坯料；2—炉膛；3—炉门；1—踏杆(控制炉门升降)；2—炉门； 4—喷嘴；5—烟道3—电阻丝；4—