第二節(jié)自由鍛

1、 第二節(jié)第二節(jié)自由鍛自由鍛自由鍛造自由鍛造:利用沖擊力或壓力使金屬在上、下兩抵鐵之利用沖擊力或壓力使金屬在上、下兩抵鐵之間產(chǎn)生變形，得到所需的形狀和尺寸的鍛件，金屬在受力間產(chǎn)生變形，得到所需的形狀和尺寸的鍛件，金屬在受力變形時，在抵鐵間向各個方向自由流動，不受限，形狀、變形時，在抵鐵間向各個方向自由流動，不受限，形狀、尺寸由鍛工控制。尺寸由鍛工控制。1、特點(diǎn)：特點(diǎn)：1工具簡單、通用性強(qiáng)。（成型部分）工具簡單、通用性強(qiáng)。（成型部分）2應(yīng)用廣泛，幾克幾百噸，機(jī)械性能高。應(yīng)用廣泛，幾克幾百噸，機(jī)械性能高。3鍛件尺寸精度差，材料利用率低。鍛件尺寸精度差，材料利用率低。4只能用于形狀簡單的鍛件。只能用于

2、形狀簡單的鍛件。5勞動強(qiáng)度大（尤其手工）。勞動強(qiáng)度大（尤其手工）。6是大型鍛件的唯一鍛造方法。是大型鍛件的唯一鍛造方法。2、分類、分類1）手工鍛：砧子，大、小錘，爐子等，小型件。）手工鍛：砧子，大、小錘，爐子等，小型件。2）機(jī)器鍛：空氣錘、蒸汽）機(jī)器鍛：空氣錘、蒸汽空氣錘，沖擊力空氣錘，沖擊力液壓機(jī)、水壓機(jī)，噸位大，靜壓力液壓機(jī)、水壓機(jī)，噸位大，靜壓力（1）鍛錘自由鍛）鍛錘自由鍛利用沖擊力使坯料產(chǎn)生塑性變形，利用沖擊力使坯料產(chǎn)生塑性變形，常用設(shè)備有：常用設(shè)備有：a)空氣錘；空氣錘；b)蒸汽蒸汽-空氣錘空氣錘:其原理是利用一定蒸汽或壓縮空氣推動鍛錘進(jìn)行工作；常用噸其原理是利用一定蒸汽或壓縮空氣推

3、動鍛錘進(jìn)行工作；常用噸位為位為15噸，用于鍛造中型鍛件，鍛件重量范圍是噸，用于鍛造中型鍛件，鍛件重量范圍是20-1500公斤。公斤。也是模鍛的主要設(shè)備（結(jié)構(gòu)略有不同）。也是模鍛的主要設(shè)備（結(jié)構(gòu)略有不同）。其原理是利用壓縮空氣推動鍛錘進(jìn)行工作；其原理是利用壓縮空氣推動鍛錘進(jìn)行工作；以落下部分質(zhì)以落下部分質(zhì)量來表示鍛造能力量來表示鍛造能力；常用噸位為常用噸位為65750千克，用于鍛造小千克，用于鍛造小型鍛件，鍛件重量范圍是型鍛件，鍛件重量范圍是50-1000公斤。公斤。（2）液壓機(jī)、水壓機(jī)自由鍛）液壓機(jī)、水壓機(jī)自由鍛利用靜壓力使坯料變形，利用靜壓力使坯料變形，常用設(shè)備是水壓機(jī)：常用設(shè)備是水壓機(jī)：其

4、原理是利用高壓水為動力進(jìn)行工作。靠靜壓力工作。其原理是利用高壓水為動力進(jìn)行工作。靠靜壓力工作。常用噸位為常用噸位為5150噸，用于鍛造大型鍛件，是大型鍛件的噸，用于鍛造大型鍛件，是大型鍛件的唯一設(shè)備，鍛件質(zhì)量可達(dá)唯一設(shè)備，鍛件質(zhì)量可達(dá)300噸。噸?？湛諝鈿忮N錘空氣錘空氣錘液壓機(jī)液壓機(jī)液液壓壓機(jī)機(jī)鍛錘鍛錘水壓機(jī)水壓機(jī)一、一、自由鍛工序自由鍛工序基本工序：用來改變坯料的形狀和尺寸的工序。輔助工序：為完成基本工序而進(jìn)行的預(yù)先變形工序。修整工序：用來減少鍛件表面缺陷的工序。一一）鐓粗：）鐓粗：截面增加、高度減小的工序。截面增加、高度減小的工序。應(yīng)用：應(yīng)用：1、小截面變成大截面，高度減小件。、小截面變成

5、大截面，高度減小件。2、沖孔前，平整端面。、沖孔前，平整端面。3、提高機(jī)械性能（細(xì)化組織、破壞碳化物）（與、提高機(jī)械性能（細(xì)化組織、破壞碳化物）（與拔長配合）拔長配合）H/D=0.82一般毛坯一般毛坯H/D=23雙鼓形雙鼓形H/D3失穩(wěn)失穩(wěn)H/D0.8變形小、變形力大。變形小、變形力大。二二）拔長：）拔長：毛坯橫截面減小，長度增加。毛坯橫截面減小，長度增加。應(yīng)用：應(yīng)用：1）減小截面，增加長度。）減小截面，增加長度。2）提高機(jī)械性能（與鐓粗反復(fù)進(jìn)行）提高機(jī)械性能（與鐓粗反復(fù)進(jìn)行）1拔長時不斷翻轉(zhuǎn)。拔長時不斷翻轉(zhuǎn)。2送進(jìn)量：送進(jìn)量：合適：合適：L/h=0.51L/h1展寬過大，拔長效率展寬過大，拔

6、長效率L/h0.5折疊折疊與雙鼓形類似。與雙鼓形類似。三三）沖孔：）沖孔：利用沖頭在坯料上沖出通孔或盲孔的工序。利用沖頭在坯料上沖出通孔或盲孔的工序。主要用于鍛造空心件透孔、不透孔（盲孔）透孔、不透孔（盲孔）開式?jīng)_孔開式?jīng)_孔閉式?jīng)_孔閉式?jīng)_孔反擠壓反擠壓1開式?jīng)_孔，先鐓平端面開式?jīng)_孔，先鐓平端面2沖通孔時：薄件沖通孔時：薄件面沖通：面沖通：H/D0.125實心單面實心單面沖孔沖孔厚件雙面沖：厚件雙面沖：一面沖一面沖2/3反面沖通。反面沖通。為拔沖頭方便，沖孔時灑煤粉。為拔沖頭方便，沖孔時灑煤粉。四）四）彎曲：彎曲：毛坯彎成一定角度。毛坯彎成一定角度。外側(cè)受拉外側(cè)受拉內(nèi)側(cè)受壓內(nèi)側(cè)受壓內(nèi)側(cè)起皺內(nèi)側(cè)起

7、皺彎曲角度不可太大，過大彎曲角度不可太大，過大外側(cè)拉裂外側(cè)拉裂二、自由鍛造工藝規(guī)程的制定二、自由鍛造工藝規(guī)程的制定 內(nèi)容：內(nèi)容：由由零件圖零件圖繪制鍛件圖繪制鍛件圖計算坯料質(zhì)量和尺寸計算坯料質(zhì)量和尺寸選擇鍛造工序選擇鍛造工序設(shè)備和噸位設(shè)備和噸位確定鍛造溫度范圍確定鍛造溫度范圍 確定加確定加熱、冷卻及熱處理規(guī)范和方法熱、冷卻及熱處理規(guī)范和方法規(guī)定技術(shù)要求規(guī)定技術(shù)要求檢驗要求檢驗要求編制勞動組織和工時。編制勞動組織和工時。一）一）繪制鍛造圖：繪制鍛造圖：根據(jù)零件圖繪制根據(jù)零件圖繪制1敷料：敷料：為簡化鍛件形狀而增添的金屬（也叫余塊）。為簡化鍛件形狀而增添的金屬（也叫余塊）。2加工余量：加工余量：自

8、由鍛件精度、尺寸、表面質(zhì)量較差。自由鍛件精度、尺寸、表面質(zhì)量較差。需切削加工，所以，留余量。需切削加工，所以，留余量。3鍛造公差：鍛造公差：鍛件實際尺寸和名義尺寸之間所允許的最大鍛件實際尺寸和名義尺寸之間所允許的最大偏差。偏差。零件圖用雙點(diǎn)劃線，鍛件實線，零件圖用雙點(diǎn)劃線，鍛件實線，零件尺寸加括號，公差查手冊零件尺寸加括號，公差查手冊。 2） 繪制鍛件圖鍛件圖1. 敷料(余塊)為簡化鍛件形狀、便于進(jìn)行鍛造而增加的一部分金屬。2. 加工余量為保證切削加工的精度而增加的尺寸。3. 鍛件公差允許鍛件尺寸的變化范圍。鍛件圖二二）計算坯料質(zhì)量和尺寸）計算坯料質(zhì)量和尺寸1鍛件的坯料質(zhì)量：鍛件的坯料質(zhì)量：G

9、坯料坯料=G鍛鍛+G燒燒+G料頭料頭G燒損燒損=G鍛鍛（23）%（首次）（首次），=G鍛鍛（1.52）%（二次以后）（二次以后）G料頭料頭=G鍛鍛（24）%（鋼材）（鋼材）2尺寸：尺寸：按鍛造比、鍛件截面形狀及尺寸確定坯料截面按鍛造比、鍛件截面形狀及尺寸確定坯料截面及尺寸。鍛造比：金屬的變形程度。及尺寸。鍛造比：金屬的變形程度。鍛造比選擇合適時，則毛坯內(nèi)部缺陷被壓合，樹枝晶鍛造比選擇合適時，則毛坯內(nèi)部缺陷被壓合，樹枝晶被打碎，晶粒顯著細(xì)化，力學(xué)性能得到提高。被打碎，晶粒顯著細(xì)化，力學(xué)性能得到提高。鍛造比過小，達(dá)不到性能要求；過大則增大工作量，鍛造比過小，達(dá)不到性能要求；過大則增大工作量，引起各

10、向異性。引起各向異性。三）三）選擇鍛造工序：選擇鍛造工序：包括基本工序、輔助工序及修整工序。包括基本工序、輔助工序及修整工序。根據(jù)鍛件技術(shù)要求，坯料情況，生產(chǎn)批量等確定。根據(jù)鍛件技術(shù)要求，坯料情況，生產(chǎn)批量等確定。一般情況下，一般情況下，盤類：鐓粗、（或拔長、鐓粗）沖孔。盤類：鐓粗、（或拔長、鐓粗）沖孔。軸類：拔長（拔軸類：拔長（拔+鐓粗）、壓肩。鐓粗）、壓肩。筒類：鐓粗（鐓筒類：鐓粗（鐓+拔）、沖孔、在心軸上拔長。拔）、沖孔、在心軸上拔長。環(huán)類：鐓粗（拔環(huán)類：鐓粗（拔+鐓）、沖孔。鐓）、沖孔。與第一道工序的變形性質(zhì)有關(guān)。與第一道工序的變形性質(zhì)有關(guān)。鐓粗：鐓粗：毛坯毛坯1.25H坯坯/D坯坯2

11、.5拔長：拔長：鋼錠坯料：鋼錠坯料：y2.53軋制鋼料：軋制鋼料：y=1.31.5坯料截面積坯料截面積=鍛件最大部分截面鍛件最大部分截面y四）四）選擇鍛造設(shè)備選擇鍛造設(shè)備根據(jù)鍛件的尺寸、形狀、材料等條件來選擇設(shè)備種類及根據(jù)鍛件的尺寸、形狀、材料等條件來選擇設(shè)備種類及其規(guī)格，既保證鍛透工件、有較高的生產(chǎn)率，又不浪費(fèi)其規(guī)格，既保證鍛透工件、有較高的生產(chǎn)率，又不浪費(fèi)動力，并使操作方便動力，并使操作方便。鐓粗：鐓粗：G=（0.0020.003）kF（kg）k為系數(shù)，與為系數(shù)，與b有關(guān)，有關(guān)，F(xiàn)為鍛件鐓粗后與工具接觸面水平為鍛件鐓粗后與工具接觸面水平投影投影.(mm2)拔長拔長:G=2.5F（kg）F坯

12、料橫截面面積（坯料橫截面面積（cm2）五）加熱五）加熱-確定鍛造溫度范圍確定鍛造溫度范圍前面講過，前面講過，變形溫度變形溫度，變形抗力變形抗力，塑性塑性，T再再以上，塑性以上，塑性如：碳鋼在如：碳鋼在A3線上，組織為線上，組織為A、面心、塑性、面心、塑性1、變形溫度、變形溫度過高，易產(chǎn)生過高，易產(chǎn)生“過熱過熱”、“過燒過燒”、“脫碳脫碳”、“嚴(yán)重氧化嚴(yán)重氧化”。1）過熱：碳鋼加熱至）過熱：碳鋼加熱至A3線以上再繼續(xù)升溫，晶粒隨溫度升高開線以上再繼續(xù)升溫，晶粒隨溫度升高開始長大；若超過一定溫度，晶粒急劇長大。所以過熱會使晶粒過始長大；若超過一定溫度，晶粒急劇長大。所以過熱會使晶粒過分長大，塑性降

13、低，鍛件質(zhì)量（機(jī)械性能）下降。分長大，塑性降低，鍛件質(zhì)量（機(jī)械性能）下降。2）過燒：碳鋼加熱至接近熔點(diǎn)溫度時，晶間低熔點(diǎn)雜質(zhì)開始熔）過燒：碳鋼加熱至接近熔點(diǎn)溫度時，晶間低熔點(diǎn)雜質(zhì)開始熔化，爐氣中的氧化性氣體滲入晶粒邊界，在晶界上形成氧化層，化，爐氣中的氧化性氣體滲入晶粒邊界，在晶界上形成氧化層，破壞晶粒間的連接，金屬失去可鍛性，坯料報廢。破壞晶粒間的連接，金屬失去可鍛性，坯料報廢。2、變形溫度、變形溫度過低，塑性低，變形抗力大，加工困難。過低，塑性低，變形抗力大，加工困難。3、合理的鍛造溫度范圍：、合理的鍛造溫度范圍：1）始鍛溫度：在不出現(xiàn)過熱、過燒前提下，盡量提高始鍛溫度，）始鍛溫度：在不出

14、現(xiàn)過熱、過燒前提下，盡量提高始鍛溫度，使金屬具有高塑性、低變形抗力，以利于壓力加工。通常，碳鋼使金屬具有高塑性、低變形抗力，以利于壓力加工。通常，碳鋼的始鍛溫度為：的始鍛溫度為：AE線下線下200左右。左右。2）終鍛溫度：在鍛造結(jié)束前，金屬應(yīng)具有足夠的塑性，以及鍛后）終鍛溫度：在鍛造結(jié)束前，金屬應(yīng)具有足夠的塑性，以及鍛后能獲得再結(jié)晶組織。通常，碳鋼的終鍛溫度為：能獲得再結(jié)晶組織。通常，碳鋼的終鍛溫度為：800左右（左右（T再再以上），不能過低或過高，以上），不能過低或過高，（1）過低：加工硬化嚴(yán)重，變形抗力增加，加工難以進(jìn)行。）過低：加工硬化嚴(yán)重，變形抗力增加，加工難以進(jìn)行。（2）過高：金屬在

15、冷卻中晶粒會繼續(xù)長大，得到粗大晶粒組織，）過高：金屬在冷卻中晶粒會繼續(xù)長大，得到粗大晶粒組織，降低鍛件機(jī)械性能。降低鍛件機(jī)械性能。六）鍛后冷卻及熱處理六）鍛后冷卻及熱處理空冷，空冷，坑冷，坑冷，爐冷爐冷退火，退火，正火，正火，淬火淬火+高溫回火高溫回火工具鋼：正火或球化退火工具鋼：正火或球化退火中碳鋼、合金鋼：一般調(diào)質(zhì)。（對于不進(jìn)行最終熱中碳鋼、合金鋼：一般調(diào)質(zhì)。（對于不進(jìn)行最終熱處理）處理）三、三、自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性原則：原則：滿足使用性能要求，符合自由鍛工藝要滿足使用性能要求，符合自由鍛工藝要求，節(jié)約金屬，保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。求，節(jié)約金屬，保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。一）一）盡量避免錐體或斜面（因必用專用工具，盡量避免錐體或斜面（因必用專用工具，成型困難）成型困難）二）二）鍛件由幾個簡單幾何體構(gòu)成時，交接處不鍛件由幾個簡單幾何體構(gòu)成時，交接處不應(yīng)形成空間曲線。應(yīng)形成空間曲線。三）三）鍛件不應(yīng)設(shè)計出凸臺、筋板。鍛件不應(yīng)設(shè)計出凸臺、筋板。四）四）橢圓形、工字形等避免。橢圓形、工字形等避免。五）五）截面變化不宜太大。截