第二节自由锻

1、变形温度 过高，易产生“过热”、“过烧”、“脱碳”、 “严重氧化”。 1）过热：碳钢加热至A3线以上再继续升温，晶粒随温度升高开 始长大；若超过一定温度，晶粒急剧长大。所以过热会使晶粒过 分长大，塑性降低，锻件质量（机械性能）下降。
2）过烧：碳钢加热至接近熔点温度时，晶间低熔点杂质开始熔 化，炉气中的氧化性气体渗入晶粒边界，在晶界上形成氧化层， 破坏晶粒间的连接，金属失去可锻性，坯料报废。
的尺寸。
允许锻件 尺寸的变化
范围。
锻件图
二 ）计算坯料质量和尺寸
1 锻件的坯料质量： G坯料=G锻+G烧+G料头 G烧损=G锻×（2～3）% （首次） ，
=G锻×（1.5～2）% （二次以后） G料头=G锻×（2～4）% （钢材）
2 尺寸：按锻造比、锻件截面形状及尺寸确定坯料截面 及尺寸。锻造比：金属的变形程度。
镦粗：G=（0.002～0.003）kF（kg） k为系数，与σb有关，F为锻件镦粗后与工具接触面水平 投影.(mm2) 拔长: G=2.5F （kg） F—坯料横截面面积（cm2）
五）加热 ---- 确定锻造温度范围
前面讲过，
变形温度↑， 变形抗力↓， 塑性↑， T再以上，塑性↑↑ 如：碳钢在A3线上，组织为A、面心、塑性↑
b)蒸汽-空气锤: 其原理是利用一定蒸汽或压缩空气推动锻锤进行工作；常用吨 位为1~5吨，用于锻造中型锻件，锻件重量范围是20-1500公斤。 也是模锻的主要设备（结构略有不同）。
（2）液压机、水压机自由锻 利用静压力使坯料变形，可加工大型锻件。无震动。 常用设备是水压机： 其原理是利用高压水为动力进行工作。靠静压力工作。 常用吨位为5~150吨，用于锻造大型锻件，是大型锻件的 唯一设备，锻件质量可达300吨。
三） 选择锻造工序：
包括基本工序、辅助工序及修整工序。 根据锻件技术要求，坯料情况，生产批量等确定。 一般情况下， 盘类：镦粗、（或拔长、镦粗）冲孔。 轴类：拔长（拔+镦粗）、压肩。 筒类：镦粗（镦+拔）、冲孔、在心轴上拔长。 环类：镦粗（拔+镦）、冲孔。
四） 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 。
2、变形温度 过低，塑性低，变形抗力大，加工困难。
3、合理的锻造温度范围： 1）始锻温度：在不出现过热、过烧前提下，尽量提高始锻温度， 使金属具有高塑性、低变形抗力，以利于压力加工。通常，碳钢 的始锻温度为：AE线下200℃左右。
2）终锻温度：在锻造结束前，金属应具有足够的塑性，以及锻后 能获得再结晶组织。通常，碳钢的终锻温度为：800℃左右（T再 以上），不能过低或过高，
主要用于锻造空心件
透孔、不透孔（盲孔） 开式冲孔 闭式冲孔—反挤压 ※1 开式冲孔，先镦平端面
2 冲通孔时：薄件—面冲通：H/D＜0.125 实心单面 冲孔 厚件双面冲： 一面冲2/3δ
反面冲通。 为拔冲头方便，冲孔时洒煤粉。
பைடு நூலகம்） 弯曲： 毛坯弯成一定角度。
外侧受拉 内侧受压 内侧起皱 ※ 弯曲角度不可太大，过大 外侧拉裂
需切削加工，所以，留余量。 3 锻造公差：锻件实际尺寸和名义尺寸之间所允许的最大 偏差。
零件图用双点划线，锻件实线， 零件尺寸加括号，公差查手册。
2） 绘制锻件图 锻件图
1. 敷料(余块) 2. 加工余量 3. 锻件公差
为简化 锻件形状、 便于进行锻造 而增加的一部 分金属。
为保证 切削加工的 精度而增加
二 ）拔长： 毛坯横截面减小，长度增加。
应用：适于轴类、杆类。 1）减小截面，增加长度。
2）提高机械性能（与镦粗反复进行） ※ 1 拔长时不断翻转。
2 送进量： 合适：L/h=0.5～1 L/h＞1 展宽过大，拔长效率↓ L/h＜0.5 折叠 与双鼓形类似。
三 ）冲孔：利用冲头在坯料上冲出通孔或盲孔的工序。
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。
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。
与第一道工序的变形性质有关。 镦粗： 毛坯1.25＜H坯/D坯＜2.5 拔长： 钢锭坯料：y≥2.5～3
轧制钢料：y=1.3～1.5 坯料截面积=锻件最大部分截面×y
二、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→确定锻造温度范围→ 确定加 热、冷却及热处理规范和方法→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）。 2 加工余量：自由锻件精度、尺寸、表面质量较差。
空 气 锤
空气锤
液压机
液 压 机
锻锤
水压机
一、 自由锻工序
基本工序：用来改变坯料的形状和尺寸的工序。 辅助工序：为完成基本工序而进行的预先变形工序。 修整工序：用来减少锻件表面缺陷的工序。
一 ）镦粗： 截面增加、高度减小的工序。
应用：适于饼块类，盘套类。
1、小截面变成大截面，高度减小件。 2、冲孔前，平整端面。 3、提高机械性能（细化组织、破坏碳化物）（与 拔长配合） ※ H/D=0.8～2 一般毛坯 H/D=2～3 双鼓形 H/D＞3 失稳 H/D＜0.8 变形小、变形力大。
第二节 自由锻
自由锻造: 利用冲击力或压力使金属在上、下两抵铁之 间产生变形，得到所需的形状和尺寸的锻件，金属在受力
变形时，在抵铁间向各个方向自由流动，不受限，形状、 尺寸由锻工控制。
1、 特点：
1 工具简单、通用性强。（成型部分） 2 应用广泛，几克～几百吨，机械性能高。 3 锻件尺寸精度差，材料利用率低。 4 只能用于形状简单的锻件。 5 劳动强度大（尤其手工）。 6 是大型锻件的唯一锻造方法。
2、分类
1）手工锻：砧子，大、小锤，炉子等，小型件。 2 ）机器锻：空气锤、蒸汽—空气锤，冲击力
液压机、水压机，吨位大，静压力
（1）锻锤自由锻 利用冲击力使坯料产生塑性变形，只能锻造中小锻件。有 震动。常用设备有：
a)空气锤； 其原理是利用压缩空气推动锻锤进行工作；以落下部分质 量来表示锻造能力 ；常用吨位为65~750千克，用于锻造小 型锻件，锻件重量范围是50-1000公斤。