第三讲自由锻造工艺第一节概述第二节自由锻工序及锻件分类第三节自由锻基本工序分析第四节自由锻工艺规程的制定第五节胎模锻第一节概述一、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手工自由锻生产中小型锻件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）。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★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。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。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。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。预压钳把弯曲校正二、自由锻件分类1饼块类锻件例：齿轮的锻造过程2空心类锻件例：圆环及圆筒的锻造工艺过程3轴杆类锻件例：传动轴的锻造过程4曲轴类锻件例：三拐曲轴锻造过程5弯曲类锻件例：卡瓦的锻造过程非洲菊★自由锻实例圆轴锻件锻造盘套锻件锻造叉杆锻件锻造大型锻件锻造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/D01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。平砧镦粗变形与应力状态分析2)坯料尺寸的影响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，并减小鼓型套环内镦粗二、拔长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/Fbc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。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302矩形截面毛坯拔长a送进量采用小的送进量拔长可使轴向变形量增大而横向变形量减小，有利于提高拔长效率，但送进量不能太小，否则会增加压下次数，反而降低拔长效率，另外还会造成表面缺陷。一般取：相对送进量为：l0/h0=0.5～0.8绝对送进量为：l0=（0.4～0.8）B；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ΔhΔh大，可提