自由锻造过程

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。

锻造特点

自由锻造所用工具和设备简单，通用性好，成本低。同铸造毛坯相比，自由锻消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷，使毛坯具有更高的力学性能。锻件形状简单，操作灵活。因此，它在重型机器及重要零件的制造上有特别重要的意义。[1]

编辑本段应用领域

自由锻造是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的，所以锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率也不高，因此它主要应用于单件、小批量生产。[1]

编辑本段锻造分类

自由锻造分手工自由锻和机器自由锻。手工自由锻生产效率低，劳动强度大，仅用于修配或简单、小型、小批锻件的生产。在现代工业生产中，机器自由锻已成为锻造生产的主要方法，在重型机械制造中，它具有特别重要的作用。[2]

编辑本段主要设备

自由锻造的设备分为锻锤和液压机两大类。生产中使用的锻锤有空气锤和蒸汽-空气锤。液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，是生产大型锻件的唯一方式。[2]

编辑本段基本工序

自由锻造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。[3]

拔长

拔长示意图

【拔长】也称延伸，它是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。拔长常用于锻造杆、轴类零件。拔长的方法主要有两种：1、在平砧上拔长。2、在芯棒上拔长。锻造时，先芯棒插入冲好孔的坯料中，然后当作实心坯料进行拔长。拔长时，一般不是一次拔成，先将坯料拔成六角形，锻到所需长度后，再倒角滚圆，取出芯棒。为便于取出芯棒，芯棒的工作部分应有1：100 左右的斜度。这种拔长方法可使空心坯料的长度增加，壁厚减小，而内径不变，常用于锻造套筒类长空心锻件。[3]

镦粗

【镦粗】是镦粗示意图

使毛坯高度减小，横断面积增大的锻造工序。镦粗工序主要用于锻造齿轮坯、圆饼类锻件。镦粗工序可以有效地改善坯料组织，减小力学性能的异向性。镦粗与拔长的反复进行，可以改善高合金工具钢中碳化物的形态和分布状态。镦粗主要有以下三种形式：1、完全镦粗。完全镦粗是将坯料竖直放在砧面上，在上砧的锤击下，使坯料产生高度减小，横截面积增大的塑性变形。2、端部镦粗。将坯料加热后，一端放在漏盘或胎模内，限制这一部分的塑性变形，然后锤击坯料的另一端，使之镦粗成形。用漏盘的镦粗方法，多用于小批量生产；胎模镦粗的方法，多用于大批量生产。在单件生产条件下，可将需要镦粗的部分局部加热，或者全部加热后将不需要镦粗的部分在水中激冷，然后进行镦粗。3、中间镦粗。这种方法用于锻造中间断面大，两端断面小的锻件，例如双面都有凸台的齿轮坯就采用此法锻造。坯料镦粗前，需先将坯料两端拔细，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。2、单面冲孔法。厚度小的坯料可采用单面冲孔法。冲孔时，坯料置于垫环上，一略带锥度的冲头大端对准冲孔位置，用锤击方法打入坯料，直至孔穿透为止。[3]

弯曲

【弯曲】采用弯曲示意图

一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序，称为弯曲。常用的弯曲方法有以下两种：1、锻锤压紧弯曲法。坯料的一端被上、下砧压紧，用大锤打击或用吊车拉另一端，使其弯曲成形。2、模弯曲法。在垫模中弯曲能得到形状和尺寸较准确的小型锻件。[3]

切割

【切割】是指将坯料分成几部分或部分地割开，或从坯料的外部割掉一部分，或从内部割出一部分的锻造工序。[3]

错移

【错移】是指将坯料的一部分相对另一部分平行错开一段距离，但仍保持轴心平行的的锻造工序，常用于锻造曲轴零件。错移时，先对坯料进局部切割，然后在切口两侧分别施加大小相等、方法相反且垂直于轴线的冲击力或压力，使坯料实现错移。[3]

锻接

【锻接】是将坯料在炉内加热至高温后，用锤快击，使两者在固态结合的锻造工序。锻接的方法有搭接、对接、咬接等。锻接后的接缝强度可达被连接材料强度的70%～80%。[3]

扭转

【扭转】是将毛料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序。该工序多用于锻造多拐曲轴和校正某些锻件。小型坯料扭转角度不大时，可用锤击方法。[3]

编辑本段自由锻造的缺陷

裂纹

可能由坯料质量不好、加热不充分、锻造温度过低、锻件冷却不当和锻造方法有误造成的。

末端凹陷和轴心裂纹

可能由于锻造时坯料内部未热或坯料整个截面未锻透，变形只产生在坯料表面造成的。

折叠

可能由于坯料在锻压时送进量小于单面压下量而造成的。

热模锻用途：广泛用于汽车、火车、船舶、航空、矿山机械、石油机械、五金工具等行业零件的锻造加工，是现代锻造生产者不可缺少的高精度锻造设备。

平锻机水平方向镦锻长棒料和管料的端部的锻压机械。平锻机具有3种运动机构。①凸模（冲头）：在水平方向作往复运动，一般可设置4～6个模膛，是用于积聚、镦头、冲孔、翻边等镦锻工序的成形机构，也是主要施力机构。②活动凹模：能上、下向或横向开合，用以夹持长棒料，并承受端部镦锻力。③切断机构：用以将锻件从长棒料上分离。平锻机都采用曲柄滑块机构传动，由于加工工件大,镦锻力和夹紧力大,机器需要有足够的刚度,以保证平锻件的精度。根据凹模的分模面位置,平锻机可分为垂直分模和水平分模两类。常用的平锻机为垂直分模。水平分模的平锻机操作条件较好，易于实现自动化，但结构较复杂。平锻机的规格用公称工作力（锻打力）或可锻最大棒料直径表示。公称压力一般为3150～30000千牛，相应的最大可锻棒料直径为50～270毫米。

螺旋压力机无固定下死点，对较大的模锻件，可以多次打击成形，可以进行单打、连打和寸动。打击力与工件的变形量有关，变形大时打击力小，变形小（如冷击）时打击力大。在这些方面，它与锻锤相似。但它的滑块速度低（约0.5米／秒，仅为锻锤的1/10）,打击力通过机架封闭，故工作平稳，振动比锻锤小得多，不需要很大的基础。螺旋压力机装有打滑保险机构，将最大打击力限制在公称压力的2倍以内，以保护设备安全

一般螺旋压力机的下部都装有锻件顶出装置。螺旋压力机兼有模锻锤、机械压力机等多种锻压机械的作用，万能性强，可用于模锻、冲裁、拉深等工艺。此外，螺旋压力机，特别是摩擦压力机结构简单，制造容易，所以应用广泛。螺旋压力机的缺点是生产率和机械效率较低

冲压生产主要是针对板材的。能过模具，能做出落料，冲孔，成型，拉深，修整，精冲，整