自由锻

自由锻工艺规程的制订工艺：将原材料或半成品加工成产品的工作、方法、技术等。

规程：将某种政策、制度等所做的分章分条的规定。

（1）锻件图的绘制在零件图的基础上，考虑加工余量、锻造公差、余块等因素后绘制的工艺图。

a）加工余量锻件表面留有供机械加工的金属层，5-20mm。

b）锻造公差锻件尺寸相对于公称尺寸所允许的变动量。

c）余块为便于锻造而增加的那一部分金属。

如较小孔、槽等。

（2）确定坯料的重量和尺寸1）坯料重量计算m坯=m锻件+m损m损=m烧+m芯+m切其中：m烧——火耗损失m芯——冲孔冲掉的芯料m切——修切端部的损失2）坯料尺寸、锻造比锻造比：锻件在锻造成形时的变形程度。

锻造比过小，达不到性能要求，过大则增大工作量，引起各向异性。

只有锻造比选择合适时，则毛坯内部缺陷被压合，树枝晶被打碎，晶粒显著细化，力学性能得到提高。

a）锻造比的计算方法:拔长时，B拔=A0/A镦粗时，B镦=H0/H一般情况下，铸锭作为坯料时，锻造比不小于2.5—3；轧制型材作为坯料时，锻造比选择1.3—1.5。

b）坯料尺寸：根据坯料重量和锻造比确定。

（3）选择自由锻工序（4）选择锻造设备根据锻件的尺寸、形状、材料等条件来选择设备种类及其规格，既保证锻透工件、有较高的生产率，又不浪费动力，并使操作方便。

（5）填写工艺卡自由锻的基本工序1. 镦粗镦粗是使坯料的截面增大，高度减小的锻造工序。

镦粗有完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等三种方式。

局部镦粗按其镦粗的位置不同又可分为端部镦粗和中间镦粗两种。

如图3-1所示。

镦粗主要用来锻造圆盘类（如齿轮坯）及法兰等锻件，在锻造空心锻件时，可作为冲孔前的预备工序，镦粗可作为提高锻造比的预备工序。

镦粗的一般规则、操作方法及注意事项如下：⑴被镦粗坯料的高度与直径（或边长）之比应小于2.5～3，否则会镦弯（图3-2a）。

工件镦弯后应将其放平，轻轻锤击矫正（图3-2b）。

局部镦粗时，镦粗部分坯料的高度与直径之比也应小于2.5～3。

⑵镦粗的始锻温度采用坯料允许的最高始锻温度，并应烧透。

坯料的加热要均匀，否则镦粗时工件变形不均匀，对某些材料还可能锻裂。

图3-1 镦粗图3-2 镦弯的产生和矫正a)完全镦粗b)局部镦粗a)镦弯的产生b)镦弯的矫正⑶镦粗的两端面要平整且与轴线垂直，否则可能会产生镦歪现象。

矫正镦歪的方法是将坯料斜立，轻打镦歪的斜角，然后放正，继续锻打（图3-3）。

如果锤头或抵铁的工作面因磨损而变得不平直时，则锻打时要不断将坯料旋转，以便获得均匀的变形而不致镦歪。

⑷锤击应力量足够，否则就可能产生细腰形，如图3-4a所示。

若不及时纠正，继续锻打下去，则可能产生夹层，使工件报废，如图3-4b所示。

图3-3 镦歪的产生和矫正图3-4 细腰形及夹层的产生a)细腰形b)夹层2. 拔长拔长是使坯料长度增加，横截面减少的锻造工序，又称延伸或引伸，如图3-5所示。

拔长用于锻制长而截面小的工件，如轴类、杆类和长筒形零件。

图3-5 拔长a)拔长b)局部拔长c)心轴拔长拔长的一般规则，操作方法及注意事项：⑴拔长过程中要将毛坯料不断反复地翻转90°，并沿轴向送进操作，如图3-6a所示。

螺旋式翻转拔长如图3-6b所示，是将毛坯沿一个方向作90°翻转，并沿轴向送进的操作。

单面顺序拔长如图3-6c 所示，是将毛坯沿整个长度方向锻打一遍后，再翻转90°，同样依次沿轴向送进操作。

用这种方法拔长时，应注意工件的宽度和厚度之比不要超过2.5，否则再次翻转继续拔长时容易产生折叠。

图3-6 拔长时锻件的翻转方法a)反复翻转拔长b)螺旋式翻转拔长c)单面顺序拔长⑵拔长时，坯料应沿抵铁的宽度方向送进，每次的送进量应为抵铁宽度的0.3～0.7倍（图3-7a）。

送进量太大，金属主要向宽度方向流动，反而降低延伸效率（图3-7b）。

送进量太小，又容易产生夹层（图3-7c）。

另外，每次压下量也不要太大，压下量应等于或下于送进量，否则也容易产生夹层。

图3-7 拔长时的送进方向和进给量a)送进量合适b)送进量太大、拔长率降低c)送进量太小、产生夹层⑶由大直径的坯料拔长到小直径的锻件时，应把坯料先锻成正方形，在正方形的截面下拔长，到接近锻件的直径时，再倒棱，滚打成圆形，这样锻造效率高，质量好。

如图3-8所示。

图3-8 大直径坯料拔长时的变形过程⑷锻制台阶轴或带台阶的方形、矩形截面的锻件时，在拔长前应先压肩。

压肩后对一端进行局部拔长即可锻出台阶。

如图3-9所示。

图3-9 压肩a)方料压肩b)圆料压肩⑸锻件拔长后须进行修整，修整方形或矩形锻件时，应沿下抵铁的长度方向送进，如图3-10a所示，以增加工件与抵铁的接触长度。

拔长过程中若产生翘曲应及时翻转180°轻打校平。

圆形截面的锻件用型锤或摔子修整。

如图3-10b所示。

图3-10 拨长后的修整a)方形、矩形面的修整b)圆形截面的修整3. 冲孔冲孔是用冲子在坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序。

一般规定：锤的落下部分重量在0.15～5t之间，最小冲孔直径相应为Φ30～Φ100mm；孔径小于100mm，而孔深大于300mm的孔可不冲出；孔径小于150mm，而孔深大于500mm的孔也不冲出。

根据冲孔所用的冲子的形状不同，冲孔分实心冲子冲孔和空心冲子冲孔。

实心冲子冲孔分单面冲孔和双面冲孔。

⑴单面冲孔：对于较薄工件，即工件高度与冲孔孔径之比小于0.125时，可采用单面冲孔（图3-11）。

冲孔时，将工件放在漏盘上，冲子大头朝下，漏盘的孔径和冲子的直径应有一定的间隙，冲孔时应仔细校正，冲孔后稍加平整。

⑵双面冲孔：其操作过程为：镦粗；试冲（找正中心冲孔痕）；撒煤粉；冲孔，即冲孔到锻件厚度的2/3～3/4；翻转180°找正中心；冲除连皮；如图3-12所示。

修整内孔；修整外圆。

图3-11 单面冲孔图3-12 双面冲孔冲孔前的镦粗是为了减少冲孔深度并使端面平整。

由于冲孔锻件的局部变形量很大，为了提高塑性，防止冲裂，冲孔应在始锻温度下进行。

冲孔时试冲的目的是为了保证孔的位置正确，即先用冲子轻冲出孔位的凹痕，并检查孔的位置是否正确，如果有偏差，可将冲子放在正确的位置上再试冲一次，加以纠正。

孔位检查或修正无误后，向凹痕内撒放少许煤粉或焦炭粒，其作用是便于拔出冲子，因可利用煤粉受热后产生的气体膨胀力将冲子顶出，但要特别注意安全，防止冲子和气体冲出伤人，对大型锻件不用放煤粉，而是冲子冲入坯料后，立即带着冲子滚外圆，直到冲子松动脱出。

冲子拔出后可继续冲深，此时应注意保持冲子与砧面垂直，防止冲歪，当冲到一定深度时，取出冲子，翻转锻件，然后从反面将孔冲透。

⑶空心冲子冲孔：当冲孔直径超过400mm时，多采用空心冲子冲孔。

对于重要的锻件，将其有缺陷的中心部分冲掉，有利于改善锻件的机械性能。

4. 扩孔扩孔是空心坯料壁厚减薄而内径和外径增加的锻造工序。

其实质是沿圆周方向的变相拔长。

扩孔的方法有冲头扩孔、马杠扩孔和劈缝扩孔等三种。

扩孔适用于锻造空心圈和空心环锻件。

5. 错移将毛坯的一部分相对另一部分上、下错开，但仍保持这两部分轴心线平行的锻造工序，错移常用来锻造曲轴。

错移前，毛坯须先进行压肩等辅助工序，如图3-13所示。

图2-13 错移a)压肩b)锻打c)修整6. 切割切割是使坯料分开的工序，如切去料头、下料和切割成一定形状等。

用手工切割小毛坯时，把工件放在砧面上，錾子垂直于工件轴线，边錾边旋转工件，当快切断时，应将切口稍移至砧边处，轻轻将工件切断。

大截面毛坯是在锻锤或压力机上切断的,方形截面的切割是先将剁刀垂直切入锻件,至快断开时,将工件翻转180°,再用剁刀或克棍把工件截断，如图2-14a所示。

切割圆形截面锻件时，要将锻件放在带有圆凹槽的剁垫上，边切边旋转锻件，如图2-14b所示。

图2-14 切割a)方料的切割b)圆料的切割7. 弯曲使坯料弯成一定角度或形状的锻造工序称为弯曲。

弯曲用于锻造吊钩、链环、弯板等锻件。

弯曲时锻件的加热部分最好只限于被弯曲的一段，加热必须均匀。

在空气锤上进行弯曲时，将坯料夹在上下砥铁间，使欲弯曲的部分露出，用手锤或大锤将坯料打弯，如图2-15a所示。

或借助于成型垫铁、成型压铁等辅助工具使其产生成型弯曲，如图2-15b所示。

图2-15 弯由a)角度弯曲b)成形弯曲8. 扭转扭转是将毛坯的一部分相对于另一部分绕其轴心线旋转一定角度的锻造工序，称为扭转，如图2-16所示。

锻造多拐曲轴、连杆、麻花钻等锻件和校直锻件时常用这种工序。

扭转前，应将整个坯料先在一个平面内锻造成形，并使受扭曲部分表面光滑，然后进行扭转。

扭转时，由于金属变形剧烈，要求受扭部分加热到始锻温度，且均匀热透。

扭转后，要注意缓慢冷却，以防出现扭裂。

图2-16 扭转9. 锻接锻接是将两段或几段坯料加热后，用锻造的方法连接成牢固整体的一种锻造工序，又称锻焊。

锻接主要用于小锻件生产或修理工作，如：锚链的锻焊；刃具的夹钢和贴钢，它是将两种成份不同的钢料锻焊在一起。

典型的锻接方法有搭接法、咬接法和对接法。

搭接法是最常用的，也易于保证锻件质量，而交错搭接法操作较困难，用于扁坯料。

咬接法的缺点是锻接时接头中氧化溶渣不易挤出。

对接法的锻接质量最差，只在被锻接的坯料很短时采用。

锻接的质量不仅和锻接方法有关，还与钢料的化学成分和加热温度有关，低碳钢易于锻接，而中、高碳钢则困难，合金钢更难以保证锻接质量。

什么是自由锻造自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。

自由锻造分手工自由锻和机器自由锻两种。

自由锻的特点⑴应用设备和工具有很大的通用性，且工具简单，所以只能锻造形状简单的锻件，操作强度大，生产率低；⑵自由锻可以锻出质量从不到1kg到200～３00t的锻件。

对大型锻件，自由锻是唯一的加工方法，因此自由锻在重型机械制造中有特别重要的意义；⑶自由锻依靠操作者控制其形状和尺寸，锻件精度低，表面质量差，金属消耗也较多。

所以，自由锻主要用于品种多，产量不大的单件小批量生产，也可用于模锻前的制坯工序。

工序是指在一个工作地点对一个工件所连续完成的那部分工艺过程。

无论是手工自由锻、锤上自由锻以及水压机上自由锻，其工艺过程都是由一些锻造工序所组成。

根据变形的性质和程度不同，自由锤工序可分为：基本工序，如镦粗、拔长、冲孔、扩孔、芯轴拔长、切割、弯曲、扭转、错移、锻接等，其中镦粗、拔长和冲孔三个工序应用得最多；辅助工序，如切肩、压痕等；精整工序，如平整、整形等三类自由锻造工艺规程的制定内容：由零件图→绘制锻件图→计算坯料质量和尺寸→选择锻造工序→设备和吨位→加热规范→规定技术要求→检验要求→编制劳动组织和工时。

一绘制锻造图：根据零件图绘制1 敷料：为简化锻件形状而增添的金属（也叫余块）。