难以锻造
不同高径比坯料鼓形体积变化
4.减小鼓形的措施 镦粗的鼓形导致
内部变形不均匀，形成三个变形区 锻件组织和性能不均匀 增加锻件的开裂倾向
镦粗减小鼓形工艺措施
6）复杂形状锻件：如阀体、叉杆、吊环体、十字轴等，根据上述 的锻件工序进行组合，锻造是应合理的选择锻造工序。
基本工序
3－3 自由锻基本工序
镦粗 拔长 冲孔 扩孔 弯曲 错移
等六种工序。
一、镦粗
1）定义：使坯料高度减小而横截面增大的成形工序。
2）镦粗的目的：改变坯料截面积；便于冲孔操作；提高 锻造比的反复镦粗与拔长；减小力学性能的各向异性。
典型的自由锻锻件
自由锻工艺过程制定的依据、内容及其方式： 锻件要求 生产实际条件
制订自由锻工艺规程 依据
设备能力 技术水平及其先进性
经济性
制订自由锻工艺规程 内容
①根据零件图绘制锻件图； ②确定坯料的材料、质量和尺寸； ③制订变形工艺及锻打火次； ④设计工步图； ⑤选择各成形工步用辅助工具； ⑥制订锻件温度范围及加热、冷却规范； ⑦确定锻件热处理规范； ⑧选择设备，安排生产； ⑨提出锻件技术要求及检验要求 ⑩填写工艺规程卡片等。
复杂形状 由上述五类锻件的特征所组成的复杂锻件．
1） 饼块类锻件 如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等，所采用的基本工序 为镦粗。随后的辅助工序及修整工序为：倒棱、滚 圆、平整。
Hale Waihona Puke 2）空心类锻件 如各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒、缸体、空 心轴等，所采用的基本工序为：镦粗、 冲孔、扩孔、或芯轴拔长等。 随后的辅助工序及修整工序为：倒棱、滚圆、校直等。
自由锻造方式：
3－2 自由锻工序特点及锻件分类
一、自由锻工序 自由锻工序分类
基本工序 主要的变形工序，能够较大的改变坯 料形状和尺寸的工序。如镦粗、拔长、 冲孔、芯轴拔长、弯曲、错移、扭转 等。
辅助工序 坯料进入基本工序前的各种预先变形 的工序。如钢锭倒棱、预压夹钳把、 阶梯轴分段压痕等 。
修整工序 用来精整锻件尺寸和形状使其完全达 到锻件图要求的工序。如镦粗后的鼓 形滚圆和截面滚圆、凸起、凹下及不 平和有压痕的平整、端面平整、拔长 后的弯曲校直和镦斜后的校直等。
高径比(H/D)对 镦粗变形的影响
H/D ≥3.0，镦粗坯料容易失稳，发生弯曲。 H/D =2.5～1.5，形成双鼓形。 H/D ＝1.5～0.5，形成单鼓形。 H/D <0.5 , 上下难变形区重合，难以锻造。
合适的锻造的高径比应小于2.5，在2～2.2范围内最好。
H0 3 D0
失稳弯曲
双鼓形 双鼓形 单鼓形
3－1 概述
自由锻的定义及其分类
定义直接利用工具或设备将热坯料进行塑性变形，形成 具有一定形状和尺寸锻件的工艺方法。
分类
手工自由锻 机器自由锻
手工自由依锻靠人力利用简单的工具对坯料进行锻打， 改变坯料的形状和尺寸获得锻件。
机器自由依锻靠专用的自由锻设备和专用的工具对毛 坯进行锻打，改变坯料的形状和尺寸，获
3）轴杆类锻件：如传动轴、车轴、轧辊、立柱、拉杆、连杆等， 锻造轴杆类锻件的基本工序为拔长，或镦粗-拔长，辅助工序及 修整工序为：倒棱、滚圆。
4）曲轴类锻件：如各种形式的曲轴，锻造曲轴类锻件的基本工序 为拔长、错移和扭转，辅助工序及修整工序为：分段压痕、局部倒 棱、滚圆、校直。
5）弯曲类锻件：如吊勾、支座等。锻造此类锻件的基本工序为拔 长、弯曲，辅助工序及修整工序为：分段压痕和滚圆、平整。
得所需的锻件。
空气锤 空气锤的吨位(锤头重量）一般为65-750Kg
常用自由锻设备 蒸汽-空气锤 一般吨位为0.5－5t。
液（水）压机 液(水）压机的吨位较大， （500～15000 t），最大可达 750000kN(75000t )。可以锻造 质量为1~300t的锻件。
缺点 锻件尺寸精度低，加工余量大生产率低，
坯料子午面网格变化
变形及其应力分析
2）变形分析 对称面可分为三个变形区 Ⅰ区：难变形区，该变形区受端面摩擦影响，变形十分困难。 II区：大变形区，该变形区处于坯料中段，受摩擦影响较小，应
力状态有利于变形，因此变形程度较大。 III区：小变形区，该区域变形程度介于区域I和区域II之间。
3.高径比对镦粗变形的影响
自由锻的特点 劳动强度大等。
优点 所用工具简单，通用性强，灵活性大，适 用单间和小批量生产，特别是大型锻件的生产.
1）空气锤 空气锤的吨位(锤头重量）一般为65--750Kg．
特 空气锤结构较简单； 点 操作方便，维护容易，设备投资少，吨位不大，适用于生产
小型锻件。
２）蒸汽-空气锤
蒸汽压力0.7～0.8 MPa或压缩空气压力0.6－0.8MPa 来工作。 规定的压力有保证，而机构稳定性好，故落下部分的质量可显 特 著增大，锤击功能大为提高，吨位为0.5－5t 。 点 蒸汽锤需用一套辅助设备，如蒸汽锅炉或空气压缩机等，较空 气锤复杂。 适合锻造中型或较大的锻件，是机器制造厂普遍使用的设备．
3）分类：平砧镦粗；垫环镦粗；局部镦粗三大类。
平砧镦粗
垫环镦粗 局部镦粗
（一）平砧镦粗
1.平砧镦粗与镦粗比
平砧镦粗 坯料在上下平砧或平板之间的压制变形称为平砧镦粗。
镦粗比（K） K=坯料镦粗前高度Ho /坯料镦粗后的高度H
2.变形分析
即 K＝Ho/H
1）镦粗试验： 对称面网格法的镦粗试验，观察镦粗后 网格的变化情况。
３）水压机
压下速度较慢，冲击较小的静压力作用于坯料使金属变形;工 作时震动和噪音小，劳动条件较好； 特 压力作用的时间长，容易达到较大的锻造深度，可获得整个截 点 面为细晶粒组织的锻件； 特大型锻件自由锻造的主要设备。需一套供水系统与操纵系统， 设备庞大，造价很高。
火车轴锻件
吊环类锻件
吊钩锻件
轮类锻件
基本工序简图
二、自由锻件分类 饼块类 锻件外形横向尺寸大于高度尺寸，或两者 相近的锻件．
空心类 锻件有中心通孔，一般为圆周等壁厚锻件．
按锻件形状 成形方法
分为六大类
轴杆类 沿轴向尺寸远大于径向尺寸的锻件．
曲轴类 锻件为实心长轴，一般沿轴线有截面积和形 状的变化及轴线多向弯曲．
弯曲类 锻件具有弯曲的轴线，一处弯曲或多处弯曲， 截面相等或不相等，对称弯曲和非对称弯曲 锻件．