• 碳钢锻件，要将坯料加热到铁碳相图的GSE线以上，获得 单一的奥氏体。 • 需制定合适的锻造温度范围。
• Beginning temperature（始锻温度）—as high as possible • For carbon steel，the beginning temperature is 150~250℃ below the AE line. • Ending temperature（终锻温度）—as low as possible(ensure enough ductility)
（1）饼块类和空心类锻件 通常采用镦粗法，坯料的高径比应为H/D≤2.5~3 坯料的直径或边长可按下式计算： 圆截面坯料：D计 ≥0.8(V坯)1/3 方截面坯料：A计≥0.74(V坯)1/3 D计—圆截面坯料计算直径， A计—方截面坯料的计算 边长 （2）轴类锻件： 通常采用拔长法，拔长后的最大截面应达到规定的 锻造比要求。 F坯≥y· Fmax F坯—坯料的截面积， Fmax—拔长后的最大截面积 圆截面坯料：D计 ≥(y)1/2Dmax
• 二、工艺规程的制定
• 1、Draw up a forging drawing（绘制锻件图） • 以零件图为基础并考虑下列因素绘制而成的： • （1）余块—为简化锻件形状、便于锻造而增加的 一部分金属。 • （2）Machining allowance(锻件余量）—为后 续切削加工而留的加工余量。 • （3）Forging tolerance(锻件公差）—锻件名义 尺寸的允许偏差。 • 锻件图的画法： • 如图2-34 ，以粗实线表示锻件的形状、双点划线 表示零件的基本形状；零件尺寸注在锻件相应尺 寸下面的括号内。
• 2.blocking die cavity(预锻模膛 ）：使坯料变形到 接近于锻件的形状和尺寸。 • 特点：预锻模膛的圆角和斜度较大 ，且没有飞边槽。 • 3.blank making die cavity(制坯模膛）：使坯料形 状基本接近于锻件的形状。 • 根据锻件复杂程度的不同，锻模分为： • 单膛锻模：在一副锻模上只有一个终锻模膛。 • 多膛锻模：在一副锻模上具有两个或以上的模膛 。
2、The choice of forging operations（选择变形工 步） • 根据工步的特点及锻件的形状、尺寸、技术要求和 生产批量等来确定。 • 包括确定锻件成形所需的基本工序、辅助工序和精 整工序的工步，以及所需的工具，确定工步的顺序 及变形尺寸等。 • 各类自由锻件的基本变形工步方案见表2-4。 • 3、The calculation of blank`s quantity and size （计算坯料重量和尺寸） • 锻造用的坯料有两类：钢材和钢坯，用于中、小型 锻件；另一类为铸锭，用于大、中型锻件。
• （二）Technological process of closed die forging（模锻件图的制定）
• 1.Parting plane（分模面）：上、下锻模在模锻件 上的分界面。 • Several rules • (1)分模面应选在锻件最大尺寸的截面上； • (2)为便于发现错模现象，应使上、下模的模膛外形 一致； • (3)为便于金属充满模膛，便于取出锻件和锻模的制 造，最好把分模面选在使模膛具有最浅的方向上； • (4)使零件所加的余块最少； • (5)使分模面为平面，上、下模膛的深浅基本一致。
• （4）选定设备吨位 • 参照表2-7 ，此锻件属圆环类，选择0.5吨的自由 锻锤。
四、自由锻零件的结构工艺性（Structural design for open die forgings） • 1.应避免锻件上有圆锥体或斜面的结构。
• 2.圆柱体与圆柱体的交接处锻造很困难，应改成平 面与圆柱或平面与平面相连；
• 3 .加强筋与表面凸台难以用自由段的方法锻出，工 字形截面或空间曲线形表面，也应避免； • 4 .横截面有急剧变化或形状复杂的零件，应分成几 个易锻造的简单部分，再用焊接或机械连接的方法 组合成整体。
• 3.4、模锻（ Closed die forging） • 模锻是将加热后的坯料放入锻模的模膛内锻压成型 的方法。 • 其特点是坯料变形时，金属的流动受到模膛的限制 和引导，因此获得与模膛形状一致的锻件。
• 根据计算的坯料直径或边长后，参照有关标准，确 定坯料的实际直径或边长，然后计算出坯料的长度。
• 热轧圆钢的标准直径见表2-6。 • 采用钢锭为坯料的大型锻件，可根据实际经验估算 钢锭重量。
• 锻件的钢锭利用率约为0.50~0.65，锻造比通常取 2.5~5。
• 4、选择锻造设备 • 根据锻件的材料、尺寸和重量，并考虑实际生产的 条件。按表2－7选择。 • 5、确定锻造温度范围
• 锤上模锻能完成镦粗、拔长、滚挤、弯曲、成形、 预锻和终锻等变形工步的操作，锤击力量和锤击频 率可自由控制和变换，可完成各种长轴类和短轴类 锻件的模锻。
• 其适用性较好，设备费用相对较低，是目前用得最 多的一种模锻方法。 • 缺点是：振动和噪音大、劳动条件差、机械化程度 不够高，生产率也不太高，在大批量生产中有被压 力机模锻取代的趋势。
• 三、工艺规程举例
• 图2-35齿轮坯自由锻工艺： • （1）绘制锻件图： • 齿轮上的轮齿、小的凹槽、凸肩以及轮辐上的8个φ30的孔， 自由锻难以锻出，需加余块； • 查表2-2的锻件的加工余量和公差为a=10±4, b= 9±3, c= 13±5, 绘出锻件图。
• （2）确定变形工步
• 参照表2-4，主要变形工步是镦粗和冲孔和扩孔， • 凸肩采用垫环局部镦粗，内孔较大，应用冲子扩孔。 • 注意：冲孔和扩孔时，金属会沿径向流动，并沿凸 肩高度方向产生拉缩现象，因此，局部镦粗后的径 向尺寸要小些、凸肩的高度要大些。
• （3） Hydraulic press (液压机或水压机）
• 利用高压水的压力代替锻锤的冲击力。其吨位用压 力表示，可锻造<300吨的铸锭，且锻透深度较大， 但设备投资较大。
• 3.自由锻的工序（Forging operations） • 1.Basic operations(基本工序）—使金属材料产 生一定的塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工艺 过程。包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移 等。 • 2.Assistant operations(辅助工序）—为方便基 本工序操作而进行的预变形，如倒棱、压肩等。
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空气锤
• （2）Steam-air -operated hammer（蒸气-空气 锤）
• 利用蒸气或压缩空气带动锤头工作，它的吨位稍大， 最大锻件质量<1500Kg, 但需要一套辅助设备（蒸 气锅炉或空气压缩机）。
• 主要组成部分有工作气缸1、落下部分2、机架3、 砧座4和操作手柄5等。
• 2.Machining allowance, tolerance （加工余量和公差）
• 三.锤上模锻工艺（ （ drop forging technology) • （一）The procedures and die cavities • 模锻的变形工步分为制坯工步(preforming)和模锻工步(die foring) • 制坯工步使坯料初步成形，模锻工步完成锻件的最终成形。 • 相应的模锻模膛分为制坯模膛 、预锻模膛和终锻模膛。 • 1.finishing die cavity(终锻模膛）：使坯料最后变形到锻 件所需的形状和尺寸。 • 特点： • (1)形状与锻件相同， • (2)尺寸放大一个收缩量，钢件取1.5% • (3)沿模膛四周有飞边槽(flash gutter), 其作用： • (a)增加金属从模膛中流出的阻力； • (b)容纳多余的金属； • (c)减缓上、下模的冲击。
• （3）计算坯料的重量和尺寸 • G锻=V锻· =17.8kg • 冲孔芯料的重量：取d=60mm, H=65mm, K2=1.3 （见表2-5） • G芯= K2 d2H=0.3kg • 烧损重量：需加热两次，系数K1=0.035 • G烧= G锻K1=0.6kg • G坯= G锻+ G芯+ G烧=18.7kg • 坯料的计算直径：D计 ≥0.8(V坯)1/3 • D计 =0.9(V坯)1/3=0.9（18.7/7.85）1/3=120mm • 查表2-6，选择坯料直径120mm • 坯料长度= V坯/A=210mm • 因此确定坯料的尺寸为φ120×210mm
• 3-3..自由锻（Open die forging）
• • • • 一General introduction 1、分类： Manual hammering and machine 机器自由锻根据锻造设备的不同，分为锤上自由锻 和水压机自由锻。 2、Equipments The hammer and the press are the two general types of forging equipments.The commonly used equipment in open die forging is : （1）Air-lift hammer（空气锤） 工作原理：电动机通过传动机构带动压缩缸内的压 缩活塞做往复运动。其吨位较小（50~750 Kg), 最 大锻件质量<100Kg
• Advantages: • (1) 使用工具简单，不需昂贵的模具； • (2)可以锻造各种重量的锻件，大型锻件，它 几乎是唯一的方法； • (3)所需的设备吨位较低。 Disadvantages: • (1)锻件的尺寸精度较低，加工余量大； • (2)锻件的形状受到一定的限制（比较简单）； • (3)生产率较低，劳动强度大。 • 应用：单件小批量生产。
• 一.The comparison between closed die forging and open die forging • Advantages: • 1.high production rates • 2.higher dimensional accuracy • 3.more complicated shapes can be produced. • 4.save materials, lower cost in mass production.