最新第三章自由锻造工艺
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影响变形不均匀的因素：摩擦力、坯料尺寸
1)摩擦力的影响
根据镦粗后网格的变形程度分为三个变形区
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Ⅰ与Ⅱ之间。
平砧镦粗
平砧镦粗变形与应力状态分析
2) 坯料尺寸的影响
Ⅰ—难变形区 Ⅱ—大变形区 Ⅲ—小变形区 Ⅳ—均匀变形
不同高径比坯料镦粗时鼓型情况与变形分布
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。
锻造基本工序：拔长，或镦粗+拔长
例：传动轴的锻造过程
4 曲轴类锻件
这类锻件为实心长轴，锻件不仅沿轴线 有截面形状和面积的变化，而且轴线有多 方向弯曲，包括各种形式的曲轴。
1 饼块类锻件
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。
锻造基本工序：镦粗
例：齿轮的锻造过程
2 空心类锻件
这类锻件有中心通孔，一般为圆周 等壁厚锻件，轴向可有阶梯变化，如各 种圆环、齿圈、轴承环、各种圆筒、空 心轴等。
锻造基本工序：镦粗、冲孔、 扩孔或芯轴拔长
锻造基本工序：拔长、错移、扭转
例：三拐曲轴锻造过程
5 弯曲类锻件
这类锻件具有弯曲的轴线，一般为一 处弯曲或多处弯曲，沿弯曲轴线，截面可 以是等截面，也可以是变截面；弯曲可以 是对称和非对称弯曲。
基本锻造工序：拔长、弯曲
例：卡瓦的锻造过程
非洲菊
★
圆自
轴由
锻锻
件 锻 造
实 例
盘 套 锻 件 锻 造
叉 杆 锻 件 锻 造
大 型 锻 件 锻 造
42
全纤维自由锻造
第三节 自由锻基本工序分析
一、 镦粗
使坯料整体或一部分高度减小截面积增大的工序 锻造比为：Y镦=H0/H 镦粗比为：H0/D0
1 镦粗的作用
a 获得横截面较大而高度较小的锻件（饼块件）。 b 用作冲孔前的准备工序(增大坯料的横截面积以便
28
4 镦粗的质量问题及控制
质量问题： 侧表面产生纵向或45º裂纹；
侧表面出现鼓形； 上下端存留铸态组织； 高坯料镦粗易失稳弯曲；。 质量控制措施： a 采用润滑、预热工具
b 用侧凹形毛坯镦粗 c 使用软金属垫镦粗 d 叠料镦粗、套环内镦粗 f 反复镦粗拔长工艺
h 采用合适的锻造比及锻造力
侧凹镦粗，在侧凹面上产生径向压应力分 量，可以避免侧表面纵向开裂，并减小鼓型
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。
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
设拔长前变形区的长、宽、高分别为l0、b0、h0； 拔长后变形区的长、宽、高分别为l、b、h，则： • L0称为送进量 • l0/h0称为相对送进量 • Δh＝h0－h称为压下量 • Δb＝b－b0称为展宽量 • Δl＝l－l0称为拔长量
★ 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。
四、自由锻特点
优点：工具简单、通用性强、工艺灵活、生产准备周期短。 缺点：锻件的精度较低，加工余量大，劳动强度大，生产
率低。
五、自由锻的应用 自由锻主要应用于单件、小批量生产，修配以
及大型锻件的生产和新产品的试制、模锻件的制坯 等方面，是特大型锻件的唯一生产方法。
六、自由锻造的主要设备
1.锻锤: 空气锤、蒸汽—空气锤
软金属垫镦粗
叠料镦
套环内镦粗
二、拔长
• 1概述 • 2矩形截面坯料拔长 • 3圆形截面坯料的拔长 • 4空心件拔长 • 5拔长的操作要点
1概述 a定义 使坯料横截面减小而长度增加的锻造 基本工序。 拔长时的锻造比：Y拔＝F0/F
b 拔长变形实质
一系列镦粗工序的叠加组合,但受两端“刚端 ”的影响，不是镦粗的简单叠加。
主要有：镦粗、拔长、冲孔、 弯曲、扭转、错移、切割。
2辅助工序
基本工序之前的预变形工序，主要 有： 压钳口、倒棱、压肩等
3精整工序
在完成基本工序之后，用以提高锻件 尺寸及位置精度的工序。
辅助工序
预压钳把
钢锭倒棱
分段压痕
修整工序
鼓形滚圆
端面平整
弯曲校正
二、自由锻件分类
饼块类 、空心类、轴杆类、 曲轴类、弯曲类、复杂形状类
第三章自由锻造工艺
第一节 概述
一、自由 锻 概念 只采用通用工具或直接在锻造设备的上、下砥铁间使
坯料自由变形，获得锻件毛坯的塑性成形方法称为自由 锻。 二、自由锻分类 1 手工自由锻
生ห้องสมุดไป่ตู้中小型锻件 2 机器自由锻
包括锻锤自由锻和水压机自由锻， 用于大型或较大型的锻件生产。
三、自由锻用材
轧材（中小型锻件）或钢锭（大型锻件）。
于冲孔)。 c “反复镦拔法”，镦粗与拔长相结合，可提高 锻造
比，同时击碎合金工具钢中的块状碳化物，并使 其分布均匀以提高锻件的使用性能。 d提高锻件的横向力学性能以减小力学性能的异向性。
2 镦粗主要方法 完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗
3 镦粗的变形流动特点（针对圆截面坯料平 砧镦粗讨论）
特点： 金属变形不均匀
水压机的压力大，可达5000～15000kN，是锻造大型锻 件的主要设备。
空 气 锤
—
单 柱 蒸 汽 空 气 锤
—
双 柱 蒸 汽 空 气 锤
10T桥式电液锤
10T电液锤-15T操作机械手
8000吨自由锻油压机
１５０００吨自由锻水压机
能生产最大锻件为600吨。主要用于核电筒体、反应器筒节、封 头板、大型轧辊等锻件。
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
目录
平砧拔长
30
目录
2 矩形截面毛坯拔长
1)摩擦力的影响
根据镦粗后网格的变形程度分为三个变形区
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Ⅰ与Ⅱ之间。
平砧镦粗
平砧镦粗变形与应力状态分析
2) 坯料尺寸的影响
Ⅰ—难变形区 Ⅱ—大变形区 Ⅲ—小变形区 Ⅳ—均匀变形
不同高径比坯料镦粗时鼓型情况与变形分布
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。
锻造基本工序：拔长，或镦粗+拔长
例：传动轴的锻造过程
4 曲轴类锻件
这类锻件为实心长轴，锻件不仅沿轴线 有截面形状和面积的变化，而且轴线有多 方向弯曲，包括各种形式的曲轴。
1 饼块类锻件
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。
锻造基本工序：镦粗
例：齿轮的锻造过程
2 空心类锻件
这类锻件有中心通孔，一般为圆周 等壁厚锻件，轴向可有阶梯变化，如各 种圆环、齿圈、轴承环、各种圆筒、空 心轴等。
锻造基本工序：镦粗、冲孔、 扩孔或芯轴拔长
锻造基本工序：拔长、错移、扭转
例：三拐曲轴锻造过程
5 弯曲类锻件
这类锻件具有弯曲的轴线，一般为一 处弯曲或多处弯曲，沿弯曲轴线，截面可 以是等截面，也可以是变截面；弯曲可以 是对称和非对称弯曲。
基本锻造工序：拔长、弯曲
例：卡瓦的锻造过程
非洲菊
★
圆自
轴由
锻锻
件 锻 造
实 例
盘 套 锻 件 锻 造
叉 杆 锻 件 锻 造
大 型 锻 件 锻 造
42
全纤维自由锻造
第三节 自由锻基本工序分析
一、 镦粗
使坯料整体或一部分高度减小截面积增大的工序 锻造比为：Y镦=H0/H 镦粗比为：H0/D0
1 镦粗的作用
a 获得横截面较大而高度较小的锻件（饼块件）。 b 用作冲孔前的准备工序(增大坯料的横截面积以便
28
4 镦粗的质量问题及控制
质量问题： 侧表面产生纵向或45º裂纹；
侧表面出现鼓形； 上下端存留铸态组织； 高坯料镦粗易失稳弯曲；。 质量控制措施： a 采用润滑、预热工具
b 用侧凹形毛坯镦粗 c 使用软金属垫镦粗 d 叠料镦粗、套环内镦粗 f 反复镦粗拔长工艺
h 采用合适的锻造比及锻造力
侧凹镦粗，在侧凹面上产生径向压应力分 量，可以避免侧表面纵向开裂，并减小鼓型
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。
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
设拔长前变形区的长、宽、高分别为l0、b0、h0； 拔长后变形区的长、宽、高分别为l、b、h，则： • L0称为送进量 • l0/h0称为相对送进量 • Δh＝h0－h称为压下量 • Δb＝b－b0称为展宽量 • Δl＝l－l0称为拔长量
★ 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。
四、自由锻特点
优点：工具简单、通用性强、工艺灵活、生产准备周期短。 缺点：锻件的精度较低，加工余量大，劳动强度大，生产
率低。
五、自由锻的应用 自由锻主要应用于单件、小批量生产，修配以
及大型锻件的生产和新产品的试制、模锻件的制坯 等方面，是特大型锻件的唯一生产方法。
六、自由锻造的主要设备
1.锻锤: 空气锤、蒸汽—空气锤
软金属垫镦粗
叠料镦
套环内镦粗
二、拔长
• 1概述 • 2矩形截面坯料拔长 • 3圆形截面坯料的拔长 • 4空心件拔长 • 5拔长的操作要点
1概述 a定义 使坯料横截面减小而长度增加的锻造 基本工序。 拔长时的锻造比：Y拔＝F0/F
b 拔长变形实质
一系列镦粗工序的叠加组合,但受两端“刚端 ”的影响，不是镦粗的简单叠加。
主要有：镦粗、拔长、冲孔、 弯曲、扭转、错移、切割。
2辅助工序
基本工序之前的预变形工序，主要 有： 压钳口、倒棱、压肩等
3精整工序
在完成基本工序之后，用以提高锻件 尺寸及位置精度的工序。
辅助工序
预压钳把
钢锭倒棱
分段压痕
修整工序
鼓形滚圆
端面平整
弯曲校正
二、自由锻件分类
饼块类 、空心类、轴杆类、 曲轴类、弯曲类、复杂形状类
第三章自由锻造工艺
第一节 概述
一、自由 锻 概念 只采用通用工具或直接在锻造设备的上、下砥铁间使
坯料自由变形，获得锻件毛坯的塑性成形方法称为自由 锻。 二、自由锻分类 1 手工自由锻
生ห้องสมุดไป่ตู้中小型锻件 2 机器自由锻
包括锻锤自由锻和水压机自由锻， 用于大型或较大型的锻件生产。
三、自由锻用材
轧材（中小型锻件）或钢锭（大型锻件）。
于冲孔)。 c “反复镦拔法”，镦粗与拔长相结合，可提高 锻造
比，同时击碎合金工具钢中的块状碳化物，并使 其分布均匀以提高锻件的使用性能。 d提高锻件的横向力学性能以减小力学性能的异向性。
2 镦粗主要方法 完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗
3 镦粗的变形流动特点（针对圆截面坯料平 砧镦粗讨论）
特点： 金属变形不均匀
水压机的压力大，可达5000～15000kN，是锻造大型锻 件的主要设备。
空 气 锤
—
单 柱 蒸 汽 空 气 锤
—
双 柱 蒸 汽 空 气 锤
10T桥式电液锤
10T电液锤-15T操作机械手
8000吨自由锻油压机
１５０００吨自由锻水压机
能生产最大锻件为600吨。主要用于核电筒体、反应器筒节、封 头板、大型轧辊等锻件。
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。
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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
目录
平砧拔长
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目录
2 矩形截面毛坯拔长