自由锻工艺

4、铆鐓、叠料鐓粗
图4-13 铆镦
30
A
图4-14 叠料镦粗过程
31
A
5、套环内鐓粗 适于低塑性高合金钢
图4-15 套环内镦粗 32
A
（4）鐓粗与高径比的关系
图4-16 不同高径比坯料镦粗时
33
A
图4-17 不同高径比坯料镦粗过
（5）鐓粗时应注意事项 教材P48
34
A
2.垫环镦粗
坯料在单个垫环镦粗或两个垫环镦粗间进行的鐓粗，又称鐓挤
使金属分 流的界面
图4-18 垫环镦粗 35
A
➢分流面的位置与下列因素有关：
坯料高度与直径之比（H0/D0）、环孔与坯 料直径之比(d/D0)、变形程度（εH）、环孔斜 度（α）及摩擦条件等。
α
36
单垫环镦粗
3.局部镦粗
坯料只在局部长度上产生鐓粗变形。
A
刚端
图4-19 局部镦粗
1、坯料局部鐓粗时， 按杆部选择坯料直径
5
A
4.2.1 自由锻工序组成
(1)基本工序 较大幅度地改变坯料形状和尺寸的工序，是锻件变 形与变性的核心工序，也是自由锻的主要变形工序，如镦粗、拔 长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、切割、错移、扭转等。
6
表4—1 自由锻工序1
A
7
表4—1 自由锻工序1
A
8
表4—1 自由锻工序1
(2)辅助工序 为了配合完成基本变形工序而做的工序
A
第四章 自由锻工艺
4.1 概述 4.2 自由锻工序及自由锻件分类 4.3 自由锻基本工序分析 4.4 自由锻工艺规程的制订
4.5 大型锻件自由锻造工艺特点
1
A
4.1 概述
自由锻是利用简单的通用性工具，或在锻压设备的上下砧块之 间使被加热的金属产生塑性变形，从而获得所需形状、尺寸和 性能的锻件的一种加工方法。 根据锻造设备的类型及作用力性质的不同，自由锻可分为手工 自由锻和机器自由锻。
A
预压钳把
钢锭倒棱
表4—1 自由锻工序2
分段压痕 9
(3)修整工序 当锻件在基本工序完成后，需要对其形 状和尺寸作进一步精整，使其达所要求的形状和尺寸 的工序。
鼓形滚圆
端面平整
A
弯曲校正
表4—1 自由锻工序3
10
A
4.2.2 自由锻件分类
1.实心圆柱体轴杆类锻件、2.实心矩形断面类锻件、3.盘饼类锻件、4.曲轴类锻件 5.空心类锻件、6.弯曲类锻件、7.复杂形状类锻件
21
A
墩粗的分类
按原材料的形状分类：
1、圆形截面墩粗
2、方形截面墩粗
3、矩形截面墩粗
按镦粗方式分类：
1.平砧镦粗 2.垫环镦粗 3.局部镦粗
图4-8 圆形截面平砧镦粗
22
A
1.平砧镦粗
(1)平砧镦粗与镦粗比 坯料完全在上下平砧间或镦粗平板间进行 的压制称为平砧镦粗。 (2)平砧间镦粗的变形分析 圆柱坯料在平砧间镦粗，随着压下量 (轴向)的增加，径向尺寸不断增大。 (3)减小镦粗时产生鼓肚和裂纹的措施 (4)镦粗与高径比的关系 (5)镦粗时应注意的事项
区域Ⅰ：难变形区； 区域Ⅱ：大变形区； 区域Ⅲ：小变形区，变形程度 介于区域Ⅰ与区域Ⅱ之间。
25
图4-9 平砧镦粗时变形分布与应力状态
A
镦粗变形不均匀，坯料容易出现的缺陷：
（１) 坯料侧面出现鼓形，可能引起表面纵裂； (２) 坯料上下两端出现粗大的铸造组织； (３) 坯料内部变形不均匀，晶粒大小不均匀，锻件性
11
表4-2 自由锻件分类
A
表4-2 自由锻件分类 12
A
1.实心圆柱体轴杆类锻件
图4-1 传动轴的锻造过程 13
A
2.实心矩形断面类锻件
14
图4-2 摇杆传动轴的锻造过程
3.盘饼类锻件
A
图4-3 盘饼类锻件的锻造过程
15
a)齿轮的锻造过程 b)锤头的锻造过程
A
4.曲轴类锻件
16
图4-4 三拐曲轴的锻造过程
能也不 均匀； （４) 高径比较大的坯料，易产生纵向弯曲, 变形失
稳。
26
A
3） 为减少缺陷采取的措施
１.预热模具，使用润滑剂：如玻璃粉、石墨粉等； ２.凹形毛坯镦粗 ；
图4-10 侧凹坯料镦粗时的受力情况
27
A
28
图4-11 铆镦与端面辗压
A
３.软金属垫镦粗；
29
图4-12 软金属垫镦粗
A
37
2、H头/D0≤3
A
对于头部大杆部细小的杆件，选大于杆部直径的坯料
图4-20 头大杆细类锻件的局部镦粗
38
A
4.3.3 冲孔
在坯料上用冲子冲出通孔或不通孔（盲孔）的锻造工序。 冲孔的 作用：冲出直径＞30mm的孔，或为扩孔等冲出预制孔。 分类： 1.实心冲头冲孔 2.空心冲头冲孔 3.垫环上冲孔
A
5.空心类锻件
17
图4-5 195型单拐曲轴的全纤维锻造过程
6.弯曲类锻件
A
图4-7 弯曲类锻件的锻造过程
18
a) 20t吊钩的锻造过程 b)卡瓦的锻造过程
7.复杂形状类锻件
A
吊环螺钉 羊角吊钩
19
羊角锤头ABiblioteka 4.3 自由锻基本工序分析
自由锻基本工序？
了解和掌握自由锻每种基本工序金属的流动 规律和变形分布，对合理选择成形工序，准 确分析锻件质量和制定锻件自由锻工艺规程 非常重要
20
A
4.3.1 镦粗
镦粗：使坯料高度减小而横截面增大的成形工序。
镦粗的目的在于： 1)由横截面积较小的坯料得到横截面积较大而高度较小的坯料或 锻件。 2)增大冲孔前坯料的横截面积以便于冲孔、平整端面。 3)反复镦粗、拔长，可提高下一步坯料拔长的锻造比。 4)反复镦粗和拔长可使合金钢中碳化物破碎，达到均匀分布。 5)提高锻件的力学性能和减小力学性能的异向性。
自由锻视频
适用范围：1、中小型锻件的单件小批量生产； 2、大型锻件生产
优点：工具简单、通用性强、灵活性大 缺点：锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率低 2
A
中小型锻件，大型锻件。为模锻完成制坯工序。
3
A
4
A
16000吨水压机上， 重260吨的巨型钢锭4570毫米、 长3450毫米的核电筒节B 中国第二重型机械集团公司（以 下简称中国二重或二重）
23
1.平砧镦粗
1)平砧镦粗 平砧镦粗：坯料完全在上下平砧间或镦粗平板间进 行压制。
A
镦粗的变形程度可以用：相对变形Ɛe，对数变形eH； 镦粗比KH来表示
e
H0 H H0
H H0
KH
H0 H
eH
In
H0 H
24 图4-8 平砧镦粗
2)平砧间鐓粗的变形分析
A
鐓粗时，坯料的变 形不均匀，变形后 呈鼓形。由网格法 和有限元法模拟可 知，在变形过程中， 其应力和应变沿径 向和轴向都分布不 均。 根据镦粗后网格 的变形程度分为 三个变形区：