锻造成形-自由锻(32)讲解

热模锻压力机上模锻 平锻机上模锻
水压机上模锻
特种模锻:冷锻及温锻 液态模锻
精密模锻:精密模锻 胎模锻 : 锤上胎模锻 水压机上胎模锻
回转成形:辊锻 楔横轧 径向锻造 辗环 摆动辗压
§8.1.1 自 由 锻
自由锻是利用冲击力或压力使金属在上下两个 抵铁之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻 件。分为手工自由锻和机器自由锻。
自由锻生产所用工具简单，具有较大的通用性， 因而它的应用范围较为广泛。可锻造的锻件质量由 不及1kg到300t。
自由锻所用设备根据它对坯料施加外力的性 质不同，分为锻锤和液压机两大类。锻锤是依靠产 生的冲击力使金属坯料变形，但由于能力有限，故 只用来锻造中、小型锻件。
特点：
工具简单；锻件质量范围广：自由锻是大型锻 件唯一的加工方法。
第八章 塑性加工
第一节 锻 造
利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中变 形，从而获得所需形状和尺寸的锻件，这类工艺 方法称为锻造。锻造是金属零件的重要成型方法 之一，它能保证金属零件具有较好的力学性能， 以满足使用要求。
自由锻: 手工自由锻
锤上自由锻
水压机上自由锻
普通模锻: 锤上模锻 摩擦压力机上模锻
锻造比
锻造比(简称锻比)是表示锻件变形程度的一种方法， 也是保证锻件质量的一个重要指标。
通常用变形前后的截面比、长度比或高度比表示。
锻比的大小能反映锻造对锻件组织和力学性能的影响。 一般规律是，随着锻比增大，由于内部孔隙的焊合，铸态 树枝晶被打碎，锻件的纵向和横向力学性能均得到明显提 高；当锻比超过一定数值时，由于形成纤维组织，其垂直 方向(横向)的力学性能(塑性、韧性)急剧下降，导致锻件 出现各向异性。因此，在制订锻造工艺规程时，应合理地 选择锻比。
锻造比
用钢材锻制锻件(莱氏体钢锻件除外)，由于钢材经过 了大变形的锻或轧．其组织与性能均已得到改善，一舶毋 须考虑锻比。用钢锭(包括有色金属铸锭)锻制大型锻件时， 就必须考虑锻比。
冲孔 是使坯料具有通孔或盲孔的工序。对 环类件，冲孔后还应进行扩孔工作。
扩孔 渐小空心坯料壁厚而使其外径和内径 均增大的锻造工序称为扩孔。
弯曲 是使坯料轴线产生一定曲率的工序。
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工序。
错移 是使坯料的一部分相对于另一部分平 移错开的工序，是生产曲拐或曲轴类锻件所必须 的工序。
自由锻的工序可分为基本工序（镦粗 拔长 冲孔）、辅助工序和精整工序三大类。
（1）基本工序 它是使金属坯料实现主要的变 形要求，达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的 工序。主要有以下几个：
镦粗 是使坯料高度减小、横截面积增大的 工序。它是自由锻生产中最常用的工序，适用于 饼块、盘套类锻件的生产。
拔长 是使坯料横截面积减小、长度增大的 工序。它适用于轴类、杆类锻件的生产。为达到 规定的锻造比和改变金属内部组织结构，锻制以 钢锭为坯料的锻件时，拔长经常与镦粗交替反复 使用。
锻件力学性能好； 锻件精度低 加工余量大； 劳动强度大 生产率低
一、自由锻设备
锻锤 压力机
锻锤
锻锤是利用锤击的动能转化为金属的变形功 进行锻造的，其吨位以落下部分的重量来表示。 砧座的重量为落下部分的10－15倍。生产中常用
的锻锤有空气锤和蒸汽－空气锤。
空气锤的吨位小，一般为40kg一750kg。故只 用来锻造小型件。
锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量。因为锻造 操作中掌握尺寸有一定困难，外加金属的氧化和收缩等原 因，使锻件的实际尺寸总有一定的误差。自由锻件的公差 一般为±1～±2mm。
自由锻件机加工余量和自由锻件公差的具体数值还可 查锻造手册。
坯料质量及尺寸的计算 坯料质量可按下式计算： G坯料=G锻件+G烧损+G料头 在坯料质量求出后，则需计算坯料的尺寸。
(2)自由锻件应避免加强筋、凸台等结构。因为这些 结构难以用自由锻获得。若采用特殊工具或技术措施来生 产，必将增加成本，降低生产率。
(3)当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可 采用特别的技术措施或工具；或者将其设计成几个简单件 构成的组合件，锻造后再用焊接或机械连接方法将其连成 整体件。
敷料是为了简化锻件形状、便于锻造而增添的金属部 分。由于自由锻只适宜于锻制形状简单的锻件，故对零件 上一些较小的凹挡、台阶、凸肩、小孔、斜面和锥面等都 应进行适当的简化，以减少锻造的困难，提高生产率。
加工余量 由于自由锻件的尺寸精度低、表面品质较 差，需要再切削，所以应在零件的加工表面增加供切削加 工用的金属部分，称为加工余量。
蒸汽—空气锤的吨位稍大,一般为0. 5t一10t。 需用一套蒸汽锅炉或空气压缩机等辅助设备，较 空气锤复杂，适合于锻造重量小于1500kR的中型 或较大型的锻件。
锻锤－空气锤
蒸汽－空气锤
蒸汽－空气锤
压力机
压力机压下速度较慢，以无冲击的静压力作
用于坯料，故不需笨重的砧座。其吨位用产生的 最大压力来表示。工作时震动和噪声小，由于静 压力作用时间长，再结晶时间充分，易于将坯料 锻透。故整个金属断面的组织均匀，致密，锻件 的力学性能高。目前在大型锻件的生产中，越来 越广泛地采用水压机进行锻造，尤其是巨型锻件， 水压机是唯一的锻造设备。水压机的压力为5MN 一125MN(500t一12500t)．可以锻造的锻件重量达 1t一300t。
水压机
wenku.baidu.com
自由锻件的成形特点是：坯料在平砧上面 或工具之间经逐步的局部变形而完成。由于工具 与坯料部分接触，故所需设备功率比生产同尺寸 锻件的模锻设备要小得多。所以自由锻适用于锻 造大型锻件。如万吨模锻水压机只能模锻几百公 斤重的锻件，而万吨自由锻水压机却可锻造重达 百吨以上的大型锻件。
二、自由锻工序
选择锻造工序
四、自由锻件结构的工艺性
设计锻造成形的零件时，除应满足使用性能要 求外，还必须考虑锻造工艺的特点，即锻造成形的 零件结构要具有良好的工艺性。这样可使锻造成形 方便，节约金属，保证质量和提高生产率。
(1)自由锻件应避免锥体、曲线或曲面交接以及 椭圆形、工字形截面等结构。因为锻造这些结构须 制备专用工具，锻件成形也比较困难，使锻造过程 复杂，操作极不方便。
切割 是分割坯料或去除锻件余量的工序。
（2）辅助工序 是指进行基本工序之前的预变 形工序。如压钳口、倒棱、压肩等。
（3）精整工序 它是在完成基本工序之后， 用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。
三、自由锻工艺规程的制定
• 绘制自由锻件图 • 敷料 • 锻件余量 • 锻件公差 • 计算坯料质量与尺寸 • 选择锻造工序 • 选择锻造设备 • 确定锻造温度范围 • 填写工艺卡片