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。