2-自由锻模锻工艺1
自由锻的工艺流程
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第3章2-自由锻工艺
程
拔长并 留出台阶
1
锻出凹挡 及拔长端部 并修整
实际生产自由锻加工录像-圆柱件锻造
实际生产自由锻加工录像-大型锻件锻造
八、自由锻件的结构工艺性
避免锥体和斜面结构
几何体间的交接处 不应形成空间曲线
截面变 化大的 锻件， 采用组 合连接
自由锻件上不应设计 出加强筋、凸台、工字形截面
思考题
➣
➣ ➣
工艺性分析
坯料质量 加热规范
绘制锻件图
确定工序 锻后热处理
参数选择
选择设备
1. 绘制锻件图
锻件图 1. 敷料
为简化 锻件形状、 便于进行锻造 而增加的一部 分金属。
2. 锻件余量
3. 锻件公差
为保证 切削加工的 精度而增加 的尺寸。
允许锻件 尺寸的变化 范围。
锻件的余块
锻件图
2．制订变形工艺过程及选用工具
➣ ➣
D d
冲子扩孔
b.心轴扩孔
孔径大而壁厚较薄的环形锻件，通常采用芯轴扩孔。 芯轴扩孔的变形实质是相当毛坯沿圆周方向拔长。
心轴扩孔(马架扩孔）
冲孔和扩孔动画
3. 弯曲：将坯料弯成所规定外形的锻造工 序，用以锻造各种弯曲类锻件。如起重吊 钩，弯曲轴杆等。
4. 错移：将坯料的一部分相对另一部分相 互平行错移的锻造工序。用以锻造曲轴类 锻件，错移前坯料需要压肩。
空心冲子冲孔 1坯料 2冲垫 3冲子 4心料
c 在垫环上冲孔
这种方法只适用于高径比小于0.125的薄饼锻件。
在垫环上的冲孔 1冲子 2坯料 3垫环 4心料
2. 扩孔：减小空心坯料壁厚而增加其内外 径的锻造工序，用以锻造各种圆环锻件。
a.冲子扩孔
自由锻造工艺
L<0.5h时，坯料内部的变形也是不均匀的，上部和下部变形大， 中部变形小，中间部分锻不透，轴心部分沿轴向受附加拉应力，轴 心部分原有的缺陷进一步扩大，易产生内部横向裂纹。
综合考虑送进量对拔长效率和锻件质量两方面的影响，一般认 为，相对送进量L/h =0.5～0.8较为合适，或绝对送进量取L=（0.4～ 0.8）b，b为砧宽。
冲孔时，毛坯分成两部分：冲头下面的园柱体A和冲头以外的 园环区B。应力应变简图，
A区金属的变形相当于园环包围下的镦粗，冲孔时的单位压力比 自由镦粗时要大，环壁愈厚时单位冲孔力也愈大。
B区金属的变形主要是由于A区的变形引起的。总的变形趋势是： 径向压缩变形，切向伸长变形，轴向应变则可能是伸长，也可能是 缩短，主要取决于径向压应力的大小，即取决于环壁的厚度：
③、砧子形状的影响：
上下V形砧拔长时，毛坯的变形程度最大，又处于强烈的三向压应 力状态，能够很好锻合心部缺陷，且拔长效率也高，毛坯轴线不会 偏移。
上平下V形砧拔长时，最大的变形区不在毛坯中心，而在距中心 1/2～3/4半径处，锻透性比较差，还由于毛坯上下变形深入程度不 等，不断翻转后会使轴线变成螺旋线，其结果将造成中心缺陷区的 扩大。
放置一块温度不低于坯料温度的软金属垫板（一般用碳素钢），
变形金属不直接受到工具的作用，由于软垫的变形抗力较低，故先 变形并拉着坯料作径向流动，结果坯料的侧面内凹；当继续镦粗时 软垫直径增大，厚度变薄，温度降低，变形抗力增大，而此时坯料 明显地镦粗，侧面内凹消失，呈现园柱形，再继续镦粗时，最后获 得程度不太大的鼓形。
这是因为坯料被压缩时，沿横截面上金属流动的情况如下图所示，
A区（困难变形区）金属带着靠着它的a区金属向轴心方向移动，B 区金属带着靠着它的b区金属向增宽方向流动，a、b两区的金属向 着两个相反的方向流动，当坯料翻转90°再锻打时，a、b两区调换 了一下，但其金属的流动仍沿着两个相反的方向，因而DD1和EE1便 成为两部分金属最大的相对移动线，在DD1和EE1线附近金属的变形 最大，反复翻转锻打时，a、b两区的金属剧烈的变形产生很大的热 量，使两区温度剧升，很快过热，甚至发生局部融化现象，在剪应 力作用下，很快沿对角线产生破坏；坯料质量不好，加热时间较短， 内部温度较低，或打击过重时，由于沿对角线上金属流动过于剧烈， 产生严重的加工硬化现象，也促使金属很快地沿对角线开裂。
2-自由锻模锻工艺
弯曲连杆旳模锻过程
三 锤上模锻工艺规程（锻件图）旳制定
1 绘制锻件图： 设计和制造锻模旳根据；计算坯料旳根据；检验锻件旳根据。 工艺参数旳拟定： (1)分模面： 即锻模上、下模或凸、凹模旳分界面。
选择分模面旳原则： 要确保锻件能从模膛中取出；
d
有利于发觉上下模错移，预防出废品；
a b
a 使模膛有最浅旳深度，便于充斥； b
四 模锻件旳构造工艺性
具有合理旳分模面、斜度和圆角半径，以便于从模膛中取出锻件； 非配合表面设计成不加工表面； 使模锻成形轻易，降低工序：
零件力求简朴、平直、对称； 截面差不要过大，Fmax/Fmin≤2 不宜过于扁薄； 应防止高旳凸起和深凹。 防止小孔、多孔构造，防止窄沟、深槽构造；
4 -φ20
c
c 分模面最佳是平面；
降低余块，节省金属。 d
a-a
b-b
c-c
d-d
(2)加工余量和铸造公差： 余量1～4mm，公差±0.3～3mm, 冲孔连皮4～8mm。 (3) 斜度： 斜度一般为5～12° (4) 圆角半径：在锻件上全部两平面交角处都需做成圆角，
目旳是降低模具旳磨损和便于金属旳充填。
2 拟定模锻工步 3 算料 4 选择模锻设备 5 模锻旳后续工序
（六）填写工艺卡
三 自由锻零件构造工艺性
1 尽量防止锥面和斜面以及不规则曲面；
2 两部分连接处不用弧面（采用截柱体）；
3 锻件上不得有加强筋和小凸台； 4 形状复杂件可分几种部分锻出。
§2-4 模锻
将金属坯料放在锻模旳模膛内，在锻压力旳作用下，迫 使金属料依模膛旳形状而变形旳一种铸造措施。
一 锻模和模膛
样旳要求。 如精整表面外形、鼓形滚圆、弯曲矫正等。
自由锻工艺1
自由锻工艺自由锻的工艺特点一．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，生产效率低。
二．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。
三．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。
自由锻的基本工序无论是手工自由锻、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。
所谓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。
根据变形的性质和程度不同，自由锻工序可分为：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。
一．镦粗镦粗是使坯料的截面增大，高度减小的锻造工序。
镦粗有完全镦粗如图1所示和局部镦粗。
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2所示。
图1完全镦粗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。
镦粗的一般规则、操作方法及注意事项如下：1．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，如图4-17a所示。
工件镦弯后应将其放平，轻轻锤击矫正，如图3b所示。
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。
2．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2 局部镦粗a)漏盘上镦粗 b)胎膜内镦粗 c)中间镦粗图3 镦弯的产生和矫正（a）镦弯的产生 b)镦弯的矫正3．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，如图4所示。
自由锻和模锻的工艺流程区别及优缺点
自由锻和模锻的工艺流程区别及优缺点【自由锻】自由锻是指用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力,使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。
采用自由锻方法生产的锻件称为自由锻件。
自由锻都是以生产批量不大的锻件为主，采用锻锤、液压机等锻造设备对坯料进行成形加工，获得合格锻件。
自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。
自由锻采取的都是热锻方式。
自由锻造工序包括基本工序、辅助工序、精整工序。
自由锻造的基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移及锻接等，而实际生产中最常用的是镦粗、拔长、冲孔这三种工序。
辅助工序：预先变形工序，如压钳口、压钢锭棱边、切肩等。
精整工序：减少锻件表面缺陷的工序，如清除锻件表面凹凸不平及整形等。
自由锻造的优点：锻造灵活性大，可以生产不足100kg的小件，也可以生产大至300t 以上的重型件；所用工具为简单的通用工具；锻件成形是使坯料分区域逐步变形，因而，锻造同样锻件所需锻造设备的吨位比模型锻造要小得多；对设备的精度要求低；生产周期短。
自由锻造的缺点及局限性：生产效率比模型锻造低得多；锻件形状简单、尺寸精度低、表面粗糙；工人劳动强度高，而且要求技术水平也高；不易实现机械化和自动化。
自由锻设备主要有空气锤，自由锻电液锤，自由锻液压机，锻造操作机，锻造装取料机，碾环机等。
【模锻】模锻是指在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。
此方法生产的锻件尺寸精确，加工余量较小，结构也比较复杂生产率。
按所用设备的不同分类：锤上模锻、曲柄压力机模锻、平锻机上模锻及摩擦压力机上模锻等。
锤上模锻最常用的设备是蒸汽-空气模锻锤、无砧座锤和高速锤等。
根据其功用不同可分为模锻模膛和制坯模膛两大类。
1）模锻模膛。
(1) 预锻模膛。
预锻模膛的作用是使毛坯变形到接近于锻件的形状和尺寸，这样在进行终锻时，金属容易填满模膛而获得锻件所需要的尺寸。
自由锻造和模型锻造的工艺过程
自由锻造和模型锻造的工艺过程自由锻造是一种常用的锻造工艺，它采用锻造机械或锻造设备对工件进行锤击、挤压或剪切等操作，将金属坯料加热至塑性状态后进行塑性变形，最终获得所需形状的工件。
自由锻造工艺具有以下几个主要步骤：1.材料准备：根据工件的要求，选择合适的材料，如钢、铝、铜等。
材料必须具备良好的塑性和可锻性。
2.加热：将所需锻造材料放入锻造炉中进行加热，通常采用电阻加热或气体燃烧器进行加热。
加热的目的是使材料达到塑性状态，方便进行塑性变形。
3.锻造：加热至适宜温度后，将材料放入锻造机械或锻造设备中进行锻造操作。
锻造操作可以通过压力，例如锤击或挤压，或通过剪切使工件变形。
锻造操作需要根据工件形状和尺寸进行精确控制，以确保最终获得所需形状的工件。
4.温度控制和冷却：在锻造过程中，材料会受到高温影响。
为了保证工件的质量和性能，需要对温度进行控制。
一般情况下，可以通过水冷却或自然冷却的方式快速降低工件温度。
5.后处理：完成锻造后，工件可能需要进行热处理、机械加工或表面处理。
这些处理可以改善工件的性能和外观。
模型锻造是一种常见的塑性加工工艺，它以模具为基础，通过压力和热力对金属坯料进行塑性变形，从而得到所需要的形状。
模型锻造的主要步骤如下：1.模具制造：首先需要根据工件的形状和尺寸，制作合适的模具。
模具可以用金属或其他材料制造而成。
2.材料准备：根据工件的要求，选择合适的材料坯料。
材料必须具备良好的塑性和可锻性。
3.加热：将材料加热至塑性状态，使其易于塑性变形。
加热的方式可以采用电阻加热或气体燃烧器进行。
4.锻造：将加热至塑性状态的材料放入模具中，施加适当的压力和热力，使材料变形。
锻造过程中需要精确控制温度和压力，以确保获得所需的形状。
5.冷却和后处理：完成锻造后，需要对工件进行冷却，使其恢复到室温，并可能需要进行热处理、机械加工或表面处理等后处理。
教学课件第三章自由锻造工艺
绝对送进量为： l0=（0.4～0.8）B ；
送进量小，变形出现双鼓形，截面的上下变形大，中 心部位小，中心出现拉应力，产生中心拉裂缺陷。
送进量大，变形出现单鼓形，截面的中心变形大，能锻 透，但侧面和棱脚部位出现拉应力，可能产生拉裂缺陷。
b.压下量Δh
c拔长的作用
★由横截面积较大的坯料得到横截面 积较小而轴向较长的轴类锻件；
★作为辅助工序进行局部变形； ★ “反复镦拔”工序。
29
d拔长的类型 按砧铁类型分为： 平砧铁间拔长、型砧拔长、芯轴拔长 按坯料截面形状分为： 矩形截面坯料拔长、圆截面坯料拔长
平砧拔长
30
2 矩形截面毛坯拔长
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
高达25米、重4000多吨的“新一代钢铁巨人”、 “超级大力 士”。 全球只有3台。
晚香玉
第二节自由锻工序及锻件分类
一、自由锻工序 ★锻造工序
锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工艺过程。 ★自由锻的工序分为：
基本工序、辅助工序、精整工序
自由锻件的成形都是这三类工序的组合
1 基本工序
使坯料实现主要的变形要求，达 到或基本达到锻件所需要形状和尺 寸的工序。
★ 锻锤是以冲击力使坯料变形的，设备规格以落下部分的 重量来表示。
★ 空气锤的吨位较小，只有0.5～10kN，用于锻100kg以 下的锻件；蒸汽—空气锤的吨位较大，可达10～50KN , 可锻1500kg以下的锻件。
2.液压机：油压机、水压机
液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，设备规格 以最大压力来表示。
例：圆环及圆筒的锻造工艺过程
3 轴杆类锻件
这类锻件为实心轴杆，轴向尺寸远远 大于横截面尺寸，可以是直轴或阶梯轴，如 传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，也可以是矩 形、方形、工字形或其他形状截面的杆件如 连杆、摇杆、杠杆、推杆。
第二 自由锻及其工艺性
尺寸：按锻造比、坯料截面形状及尺寸确定 锻件截面及尺寸。 三 . 选择锻造工序： 一般是根据锻件及坯料的形状特点来确定 锻造工序。如表所示。
7
8
9
半轴自由锻工艺卡
锻件图
10
11
§2
自由锻锻件结构工艺性
设计选用自由锻加工零件时，应在保证使 用要求的性能、结构的条件下，应充分考 虑自由锻设备和工艺特点。只有这样，才 能使所设计的零件具有较好的自由锻工艺 性。因此合理的结构设计，可达到锻造方 便、节约金属、保证质量及提高生产率的 效果。
设备 锻锤
空气锤 蒸汽--空气锤 油压机
液压机
水压机
1
157
自由锻的工序
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14
斜面
15
避免 相贯相交
16
避免 筋板、凸 台…..
17
采用组合件来改善 结构工艺性
18
§3
高合金钢锻造特点
高合金钢中含合金因素成分高，致使内部组 织复杂、缺陷多、高硬度、塑性差，可锻性 较差。 所以必须制订合理工艺措施，严格控制工艺 过程，才能保证锻件质量和成品率。
19
一 . 备料特点 坯料不允许存在表面裂纹或发裂等缺陷。 一般需经锻前退火处理，以消除残余内应 力及均化内部组织、降低硬度、提高塑性。
12
设备特点： 运动形式：电机→曲柄连杆机构→活塞↑↓→ 压缩缸、工作缸→活塞、锤杆、上抵铁。 锻造过程：上抵铁↓→锻件变形→下抵铁静止。 变形特点：铸件表面是 由一系列平面包络形成的。 这些特点，决定了自由锻 件形状简单的特点。
锻造工艺与模具设计-自由锻
锻造工艺与模具设计自由锻是一种用来进行单件、小批量锻件和大型锻件生产的锻造方法。
它是将加热到锻造温度的坯料，在自由锻设备和简单通用工具的作用下，通过人工操作或操作机操作，控制其金属流动以获得所需形状和尺寸的锻件。
自由锻件是由坯料逐步变形而成，变形过程中，仅局部与工具接触，故所需锻造设备的吨位比模锻要小得多:如10万KN自由锻水压机可锻造重达百吨以上的大型锻件，而10万KN模锻水压机只能模锻几百公斤重的锻件，所以大型锻件的锻造只能采用自由锻工艺。
但，锻件的精度差，锻造生产效率低，劳动强度也大。
z自由锻的主要研究内容是：锻件成形规律和锻件质量两个方面。
z一般碳钢与低合金钢中、小锻件，通常采用轧材或锻坯，自由锻时，主要是成形问题。
要求锻造时要掌握金属的流动规律，灵活运用各种变形工序，以获得合格锻件。
z对于大型锻件或高合金钢锻件，一般是以钢锭为坯料，其自由锻关键是质量问题，为了保证达到锻件的技术要求，除了要提高钢锭的冶金质量外，还应从锻造工艺方面采取措施。
2-1 自由锻工序分类及锻件分类一、自由锻工序分类自由锻件的锻造成形过程是由一系列变形工序所组成的。
根据变形性质和变形程度的不同，自由锻工序一般可分为基本工序、辅助工序和修整工序三类。
(1)基本工序能够较大幅度地改变坯料形状和尺寸的工序，也是自由锻造过程中主要变形工序。
如镦粗、拔长、冲孔、扩孔、芯轴拔长、弯曲、错移、扭转、切割等。
2-1 自由锻工序分类及锻件分类2-1 自由锻工序分类及锻件分类一、自由锻工序分类(2)辅助工序指在坯料进入基本工序前预先变形的工序。
如预压夹钳把、钢锭倒棱、分段压痕（阶梯轴）等。
2-1 自由锻工序分类及锻件分类一、自由锻工序分类(3)修整工序指用来精整锻件尺寸和形状使其完全达到锻件图要求的工序。
一般是在某一基本工步完成后进行。
如镦粗后的拔长后的弯曲校直、鼓形滚圆、端面平整等。
二、自由锻件分类1. 饼块类锻件这类锻件外形横向尺寸大于高度尺寸，或两者相近，如圆盘、叶轮、齿轮、模块、锤头等。
自由锻件生产流程及工艺过程介绍
自由锻件生产流程及工艺过程介绍自由锻件是指在锻造过程中，锻件的形状和尺寸不受限制，可以根据需要进行自由锻造的锻件。
下面将介绍自由锻件的生产流程及工艺过程。
1.材料准备：选择适合的锻造材料，如碳素钢、合金钢、不锈钢等，并确保材料的化学成分符合要求。
2.加热：将准备好的锻件放入锻造设备中进行加热，以提高材料的塑性和可锻性。
加热温度取决于材料的类型和要锻造的形状。
3.锻造：将加热后的锻件放入锻造设备中，进行锻造操作。
锻造过程中，可以根据需要使用锤击、压力等方式对锻件进行形状和尺寸的调整。
可以使用单一锻件工序或多道锻件工序进行锻造。
4.热处理：锻造后的锻件需要进行热处理，以消除内部应力和改善材料的性能。
常见的热处理方式包括淬火、回火、正火等。
5.抛光和清洁：锻件经过热处理后，需要进行抛光和清洁，以去除表面的氧化层、污垢等。
这可以通过机械抛光、化学清洗等方式进行。
6.检测和检验：锻件需要经过各种检测和检验，以确保其质量和性能符合要求。
常见的检测方法包括磁粉检测、超声波检测、硬度测试等。
7.修整和修正：在锻造和热处理过程中，锻件可能会产生一些缺陷或偏差。
如果发现这些问题，需要进行修整和修正，以满足要求。
8.表面处理：根据需要，可以对锻件进行表面处理，如镀铬、电镀、喷涂等。
这可以提高锻件的耐腐蚀性、耐磨性等性能。
9.最终检验和包装：在锻件生产的最后阶段，需要进行最终的检验和包装。
这包括检查锻件的尺寸、外观、性能等，并采取适当的包装方式，以防止在运输和贮存过程中受损。
以上是自由锻件的生产流程及工艺过程的介绍。
通过以上的步骤，可以得到尺寸精度高、性能卓越的自由锻件，以满足不同领域的需求。
自由锻锻件生产流程和工艺过程介绍
自由锻锻件生产流程和工艺过程介绍-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII自由锻生产流程和工艺过程介绍划线落料：根据产品要求将钢锭切割成合理大小及重量；加热（含回火）：加热设备主要单室炉、推杆炉和台式退火炉，所有加热炉均采用天然气做燃料，钢锭的加热温度一般在1150℃～1240℃，冷钢锭的加热时间1～5小时左右，热钢锭的加热时间则是冷钢锭加热时间的一半，加热后的钢锭进入锻造工序。
锻造：被加热至1150～1240℃左右钢锭从加热炉中取出，然后由操作机放入空气锤或电液锤，根据钢锭的大小和锻造比要求进行相应的墩粗，拔长等工艺，实时监测锻件尺寸，并通过红外测温仪控制锻造温度。
检验：对锻件毛坯进行初步检验，主要是外观和尺寸的检验。
外观方面主要检验是否存在裂纹等缺陷，尺寸方面必须保证毛坯余量在图纸要求范围内，并做好记录。
热处理：将锻件加热到预定温度，保温一定时间，然后以预定的速度冷却，以改善锻件内部组织和性能的一种综合工艺。
其目的是消除内应力，防止在机械加工时变形，调整硬度使锻件利于切削加工。
经过热处理后的钢锭，根据材质的要求对钢锭进行空冷或水冷、淬火处理。
粗加工：锻件基本成型后根据产品需求加工成各种不同规格的锻件。
超声波探伤：锻件冷却结束后温度降到20℃左右进行超声波探伤达到国标Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ等标准和表面缺陷的检验。
机械性能试验：为满足客户需求，须对锻件进行机械性能的测试主要是屈服、抗拉、冲击等试验。
目前企业主要检测设备有万能力学性能试验机1台、冲击试验机1台、连续式钢筋打点机、超声波探伤仪1台、磁粉探伤仪1台、测温仪2台、电动双刀拉床1台、冲击低温仪1台、金相显微镜1台、金相预磨机1台、金相切割机1台、布氏硬度计2台等，可基本满足各类锻件常规检测的需要。
最终检验：对锻件成品进行最终检验，确保锻件外观平整无裂纹等缺陷，尺寸在图纸要求范围内并做好记录。
入库：经过质量检测后成品锻件，经过简单包装处理后进入成品库以备发货。
自由锻和模锻的工艺规程分别包括哪些主要内容
窗体底端
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我国锻压机械行业企业规模不断扩大，许多企业在市场竞争中脱颖而出，由此也形成了一些锻压产业特色集聚区。例如江苏省，在我国锻压机械行业地位突出，地区产量占到全国的1/3。主要分布在扬州、南通、无锡三地。
江苏省锻压企业大小约1000家，总产值估计超过100亿元（2010年江苏仅12家重点联系企业销售就达70亿元）。其中，仅江苏扬力一家就贡献了20亿元。
端拔细，然后使坯料直立在两个漏盘中间进行锤击，使坯料中间部分镦粗。
为了防止镦粗时坯料弯曲，坯料高度
h
与直径
d
之比
h/d≤2.5。
[3]
冲孔
【冲孔】是在坯料
冲孔示意图
上冲出透孔或不透孔的锻造工序。
冲孔的方法主要有以下两种：
1
、双面冲孔法。用冲头在坯料上冲至
2/3
～
3/4
深度时，取出冲头，
翻转坯料，再用冲头从反面对准位置，冲出孔来。
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自由锻工艺过程概述
自由锻工艺过程概述引言自由锻工艺是一种常用的金属成形方法，通过将金属材料置于加热状态下，然后施加压力，使其通过形状改变来达到所需的形状和尺寸。
本文将概述自由锻工艺的过程以及其在不同行业中的应用。
自由锻工艺的基本原理自由锻的基本原理是在加热的金属材料上施加压力，使其变形为所需的形状。
自由锻工艺中主要包括以下几个步骤：1.材料选择：选择适合自由锻的合金材料，一般选用具有良好可锻性的材料，如碳素钢、合金钢等。
2.加热：将金属材料加热至适当的温度，以提高其可塑性和变形性能。
3.锻造模具准备：根据所需的形状和尺寸，制作合适的锻造模具。
4.施加压力：将加热后的金属材料放置在锻模上，通过施加压力使其变形。
5.冷却处理：在锻造完成后，对金属材料进行必要的冷却处理，以提高其强度和硬度。
自由锻工艺的应用领域自由锻工艺在各个行业中都有广泛的应用，下面介绍一些常见的应用领域：汽车制造业在汽车制造业中，自由锻工艺主要用于生产汽车曲轴、减震器、悬挂系统等零部件。
由于自由锻工艺能够提供优良的力学性能和表面质量，因此被广泛应用于汽车工业中。
船舶制造业船舶制造业也是自由锻工艺的重要应用领域，特别是对于大型船舶的制造。
自由锻工艺可以用于制造船体结构件、推进器、舵机装置等关键部件，以提供良好的强度和可靠性。
航空航天工业在航空航天工业中，自由锻工艺被广泛应用于制造发动机零部件、机身结构件、飞行控制系统等重要部件。
由于航空航天领域对于材料的强度和重量要求非常高，因此自由锻工艺成为理想的制造方法。
石油化工工业石油化工工业中的许多设备和管道都需要使用高强度、耐腐蚀的金属材料。
自由锻工艺可以提供高强度和良好的抗腐蚀性能，因此在制造石油化工设备中得到广泛应用。
自由锻工艺的优势和挑战自由锻工艺具有以下优势：•优良的力学性能：自由锻工艺可以提供优异的力学性能，如高强度、优良的韧性等。
•良好的表面质量：锻件表面光洁度好，无气孔、夹杂等缺陷，提高了零部件的使用寿命。
自由锻工艺
自由锻工艺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。
自由锻的基本目的：经济地获得所需的形状、尺寸和内部质量的锻件。
锻件的类型有大型和中小型锻件。
小型锻件以成形为主，大型锻件（尤其是重要件）和特殊钢以改善内部质量为主。
钢锭经过锻造，粗晶被打碎，非金属夹杂物及异相质点被分散，内部缺陷被锻合，致密程度高，流线分布合理，综合力学性能大大提高。
钢锭中的常见缺陷有：偏析、夹杂、气泡、缩孔、缩松、裂纹等。
自由锻的特点优点：①设备的通用性好、工具简单、灵活性大；②可锻小到不足1公斤，大可到几百吨大型件，且大型锻件的组织致密、力学性能好；自由锻主要用于单件、小批量生产，且是生产大型和特大型锻件的唯一方法。
缺点：③锻件形状简单、加工余量大、精度低；④自由锻操作技术要求高、生产率低、劳动强度大。
自由锻工序自由锻工艺方法包括：基本工序、辅助工序和修整工序。
基本工序包括：镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、扭转、错移、切割和锻焊等。
辅助工序是为了配合基本工序使坯料预先变形的工序，如钢锭倒棱、预压钳把、分段压痕。
修整工序安排在基本工序之后，用来修整锻件的尺寸和形状。
1、基本工序（1）镦粗镦粗：是使坯料高度减小、横截面积增大的工序。
在坯料局部进行的镦粗叫局部镦粗。
适于饼块、盘套类锻件的生产。
镦粗的方法一般分为三类：平砧镦粗、垫环镦粗和局部镦粗i.平砧镦粗坯料在上下两个平砧间或镦粗平板间进行的镦粗。
镦粗时的锻造比: 常用镦粗前后坯料的高度之比即镦粗比K H来表示镦粗的变形程度。
K H=H0/H镦粗时的高径比：镦粗时，坯料高度与直径之比称为高径比。
通常坯料高径比H0/D=0.8-2.0。
H0/D≈3时，镦粗后产生双鼓形。
H0/D>3时，镦粗时坯料易产生纵向弯曲，如不及时矫正易产生折叠。
凹形坯镦粗可以减小“鼓肚”的程度，从而避免侧表面出现裂纹。
自由锻工艺
自由锻工艺自由锻工艺自由锻是指：锻造时对金属坯料施加一外力，使之产生塑性变形，从而获得具有一定尺寸、形状和内部组织的毛坯或零件的一种压力加工方法。
由于工件的尺寸和形状要靠操作技术来保证，所以自由锻要求工人有较高的技术水平。
自由锻生产率低，加工余量大，但工具简单，通用性大，故被广泛用于锻造形状较简单的单件、小批生产的锻件[font=宋体一自由锻工艺特点1. 用简单的工具和锻压设备生产锻件 2. 适于小批量、大锻件 3. 对设备要求相对较低，使金属渐次变形生产锻件 4. 加工余量大二工具和设备 1. 空气锤（Pneumatic hammer）2.蒸汽-空气锤(Steam-air hammer) 3. 液压机(hydraulic press) 4. 剁刀(triangular chisel) 5. 压棍(square cutter) 6. 钳子(fongs) 三工序预审用户的产品图纸和订货技术要求估工估料1. 工艺人员接到营销部送来的用户图纸订货技术要求后，要进行详细的审阅：a 产品的类别（如压力容器、电站、石油化工、轧钢设备等）b 产品的名称（如筒体、顶盖、曲轴、转子、叶轮、冷轧辊等）c. 产品的材质（碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、不锈钢、模具钢等）d. 订货数量（考虑采购材料、设计工模具、交货周期等）e. 产品对材质冶炼（精炼、真空脱气等）、锻造比、金属纤维方向、调质、垂直淬火、正回火、焊接等铸锻热工艺性的要求。
f. 机加工工艺性的要求（粗加工、预留工艺夹头等）g. 检验项目及验收标准要求（要考虑本公司是否有相关的技术标准资料、生产设备工具、技术水平是否能满足用户的要求、能否采购到用户所需的材料、供料方和需要外协加工时的协作方是否能满足用户的要求，要考虑试样的预留_是本体留样还是体外取样，是本体一端取样还是多处取样，纵向、横向、切向，试样尺寸大小等，检验项目包括化学成分、机性、硬度、低倍、高倍金相、超声波探伤、磁粉探伤等）h. 要详细审阅用户产品图纸描述的形状、尺寸和文字的技术要求，是否清晰、正确，所有尺寸关系是否一致，有无存在矛盾的情况，内容是否阐述清楚，准确无误。
自由锻锻件锻造的步骤
自由锻锻件锻造的步骤自由锻造是一种常见的金属锻造工艺，常用于制造各种具有复杂形状的金属零件，如涡轮叶片、飞机发动机叶轮等。
本文将介绍自由锻锻件的锻造步骤。
1. 材料准备在进行自由锻造之前，需要先准备好相应的金属材料。
通常采用的材料包括碳素钢、合金钢、钛合金、镍基合金等。
在选择材料时，需要根据锻件的要求来确定材料的种类和性能。
2. 加热预处理将准备好的金属材料加热到锻造温度，这是进行自由锻造的基本条件。
不同的金属材料有不同的锻造温度和加热方式，需要根据具体的材料来确定。
加热温度的选择要考虑到材料的形状、大小、组织和金属的熔点，一般采用均匀加热的方法，确保材料达到合适的加热温度。
3. 热成形在达到合适的温度后，将金属材料放入锻造设备中，进行热成形。
常用的热成形设备包括锤头式锻造机、液压锻造机等。
在热成形的过程中，要注意控制锻造的速度和力度，保证成形后的锻件具有一定的机械性能和组织性能。
同时，也要注意防止金属材料的氧化和损伤。
4. 热处理热处理是为了改善锻件的力学性能和组织结构。
常用的热处理方法包括回火、淬火等。
热处理温度和时间的选择需要根据具体的材料和锻件来确定。
热处理前，需要对锻件进行去毛刺、打磨等处理，以保证锻件表面的光洁度和尺寸精度。
然后，将锻件放入热处理设备中，按照热处理工艺要求进行处理。
5. 配置最后一步是对锻件进行加工处理、配件加装和产品装配。
这个步骤可以根据具体的需求来进行，包括铣削、铆接、装配等。
在配置过程中，需要注意保证各个配件的合适匹配，锻件的尺寸和形状符合设计要求。
结论以上是自由锻锻件锻造的步骤，其中每个步骤都需要严格按照工艺要求进行操作，以确保最终产品的性能和质量。
自由锻造的优势是可以制造复杂的金属零件，但也需要对材料和工艺进行深入的研究和掌握。
自由锻工艺过程概述
自由锻工艺过程概述
1.材料准备：首先需要选择合适的金属材料，如钢、铝、铜等，并进
行切割、热处理等工艺以获得所需的材料性能。
2.模具设计与制备：根据待锻造工件的形状和尺寸要求，设计并制备
模具。
模具的形状和结构直接影响到锻工件的质量和精度。
3.预锻：将金属材料加热至一定温度后，通过锤击或冲压等方式使其
产生初步的塑性变形，以便后续锻造工艺的顺利进行。
预锻可以用于改善
金属的组织结构，消除内部应力等。
4.精锻：精锻是指在预锻后对金属材料进行细化加工，使其形成更加
精确的形状和尺寸。
在精锻过程中，需要控制锻造力度、温度、速度等参数，以确保工件的质量。
5.校直与修磨：通过校直和修磨等工艺，对精锻后的工件进行调整，
去除表面缺陷、修复尺寸偏差等。
6.热处理：为了改变金属材料的组织结构和性能，通常需要进行热处理。
热处理可以包括退火、正火、淬火、回火等工艺。
7.表面处理：为了改善工件的表面性能和外观质量，可以采用镀锌、
喷涂、抛光等表面处理工艺。
8.检验与包装：对锻件进行必要的性能和尺寸检验，以确保其质量达
到要求。
合格的锻件经过清洁和包装后，可以出厂供应或使用。
总体而言，自由锻工艺作为一种传统的金属成形工艺，具有灵活多样、生产效率高、材料利用率高等优点。
但是，由于其对设备和操作技术的要
求较高，以及锻造时的寿命和安全等问题，使得自由锻工艺在现代工业制
造中逐渐被其它成形工艺取代。
尽管如此，自由锻工艺仍然在一些特殊情况下有其独特的应用优势，比如在制造超大型铸造模具、复杂形状的金属零部件等方面，仍有较大的应用空间。
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§1 金属的锻造性能（可锻性）
一 概念
金属的锻造性能是指金属经受锻压时，发生塑性变形 得到所需形状的难易程度。
金属的锻造性能是材料塑性和变形抗力的综合体现。 塑性 变形抗力 则锻造性能
二 锻造性能的影响因素
1 金属的本质： a 化学成份： 纯金属的锻造性能好，钢中C 合金元素 锻造性能 b 金属组织： 纯金属、固溶体锻造性能好，而碳化物的可锻性差；
型锻件，可达300吨。
3 自由锻的特点和应用： 特点：
工具简单，费用少；
各种重量的锻件都能适应，尤其它是锻造大型锻件的唯一方法；
生产率低 ，劳动条件差； 只能锻形状简单件，精度低加工余量大。
应用： 单件、小批最经济； 锻造大型锻件的唯一的方法。
二 模型锻造（固定模锻）
上模
模膛
下模
1 实质：在压力或冲击力的作用下迫使坯料沿锻模模膛变形而获得锻
2 挤压：把放在挤压筒内的金属料从模孔内挤出而变形的过程。 产品主要是有色金属型材及管件。
3 拉拔：（拉丝） 将金属料拉过拉丝模的模孔而变形的加工过程。 拉拔是生产金属丝的唯一方法。 可以拉制薄壁管和特殊几何形状的型材。
4 自由锻：
将金属坯料放在上下砧子之间 受冲击力或压力而变形的加工方法。 自由：即金属料受到力的作用可 在水平面自由流动。
第二章 锻压生产
概述
一 压力加工的实质
对金属施加外力，使金属产生塑性变形，从而获得所需的形状、尺 寸和力学性能的原材料、零件和毛坯的加工方法。
二 压力加工的分类 轧制 、挤压、拉拔、自由锻、模锻、冲压 1 轧制： 使金属坯料通过一对回转轧辊之间的空隙而受到压
延的加工方法。坯料大多是钢锭，产品则是各种型钢、钢板等。
5 模锻：
将金属料放在具有一定形状和尺 寸的锻模模膛内，受冲击力或压力 而变形的加工方法。
6 冲压： 使薄板材料在冲模间受到冲压
而分离或变形的过程。
轧制 、挤压、拉拔主要是冶金行业生产金属原材料。 自由锻、模锻、冲压统称为锻压。
主要是机械制造工业生产毛坯、零件。
三 锻压加工的特点和应用 1 机械性能好； 2 难于生产形状复杂件； 3 设备昂贵，成本高。
c 应力状态： 压应力数目↑→ 塑性↑
拉应力数目↑→ 塑性↓ 同号应力下的变形抗力大于异号应力下的变形抗力。
§2 常用的锻造方法
一自由锻的实质和自分由类锻、模锻、胎模锻
1 实质： 在冲击力或压力的作用下，通过上下抵铁等通用工具， 使金属发生塑性变形而成型的过程。
自由：金属在水平面的各个方向变形不受限制。
Hale Waihona Puke 模三 胎模锻下模1 实质：在自由锻设备上使用胎模生产锻件的方法。 胎模是一种简单的模具。
2 特点：锻模不固定在设备上，可以和自由锻相结合。 锻模结构简单，容易制造，能节省模具钢； 工人劳动强度大，生产率较低。
3 用途：小型锻件的中小批量生产（大于200件）。
§3 自由锻
一 自由锻工艺规程的制定
饼块类：圆盘、齿轮坯等 c 图 墩粗、冲孔 曲轴类：：单拐或多拐曲轴 d 图 拔长、错移、扭转
弯曲类：e 图
拔长、弯曲
复杂形状锻件：阀体、叉杆、十字轴 f 图 适当工序组合
（四）选定设备吨位 P90 经验类比法（根据经验公式计算）、查表法
（五）坯料的加热规范和锻造温度范围
2 分类：
手工自由锻：生产率低，劳动强度大，锤击力小。应用于生产小型锻件。
机械自由锻：
空气锤： 落下部分的重量40～750公斤，只能锻造
锤上自由锻：
100公斤以下的小型锻件。
空气—蒸气锤： 落下部分的重量0.5～5吨，可以锻
造小于1500公斤的中小件。
水压机上锻造： 产生几千吨的压力（最大12000吨），用于大
2 算料方法：（以所用的主要工序为拔长、圆截面钢材为例）
a 算坯料的重量 m和体积V ： m坯 = m锻+ m烧 + m芯 + m切
b 确定坯料的尺寸（即坯料的直径和长度）： 根据锻造比选取坯料的直径d
拔长：锻造比Y指变形前后面积之比； 钢材、钢坯：Y=1.1~1.3
Y =坯料面积 / 锻件面积 = 坯料直径平方 / 锻件直径平方
件的方法。
锻模：用高强度金属制成，其模膛形状与锻件一致。 2 分类：
锤上模锻： 所用设备主要是蒸气—空气锤，适用于小于150 公斤的小型锻件。
压力机上模锻： 在压力作用下迫使工件变形，所用的设备主要有： 磨擦压力机、 平锻机、 曲柄压力机。
3 特点和应用：
可以锻造形状比较复杂的锻件； 尺寸精度高； 生产率高；大批量生产成本低； 设备和锻模费用高； 适用于中小型锻件的大批量生产， 重量＜150公斤， 批量＞2500件。
机械混合物可锻性不好，细晶粒的锻造性能好于粗晶粒。 2 变形条件：
2 变形条件： a 变形温度： 温度↑→ 塑性↑、变形抗力↓→ 可锻性 ↑
碳钢的锻造温度范围：T始=AE－200℃ ， T终=800 ℃
b 变形速度：
变形速度↑→加工硬化↑→ 变形抗力↑塑性↓ 变形速度↑→ 热效应↑→ 变形抗力↓塑性 ↑
零件图 → 锻件
工艺规程：规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。
（一）绘制锻件图
1 确定余块（敷料）：
为简化锻件形状、 便于锻造而增加 的金属。
2 确定加工余量和公差： 锻件图的绘制方法：锻件的形状用粗实线表示，
零件的形状用双点划线表示；
（二）计算坯料
1 确定料的形式：大型锻件（2 吨以上）选用铸锭，中小型 锻件则选用型材。
坯料直径 = 锻件直径 · Y
查表取规格钢材
料的长度 = 料的体积 / 料的面积
（三）确定变形工序
1 基本工序：改变坯料的形状和尺寸，以达到锻件基本成型
的工序。特点：变形量大 镦粗、拔长、心轴上拔长、冲孔、弯曲、 扭转、错移、切断、锻接、心轴上扩孔
2 辅助工序：大变形前的次要变形，方便基本工序的操作
压肩、倒棱、划线、压钳口等。
3 修整工序：修正锻件的最后尺寸和形状，使之达到图
样的要求。 如精整表面外形、鼓形滚圆、弯曲矫正等。
原则：根据锻件的形状和工序的特点， P89 图2-16
轴杆类：传动轴、轧辊等
a图
拔长或墩粗、拔长
空心类：圆环、圆筒、空心轴等 b 图 墩粗、冲孔、芯轴拔长
墩粗、冲孔、马杠扩孔