热加工基础04

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1、⑴定义：自由锻造是利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件成形过程。自由锻造自由锻优点自由锻造自由锻缺点自由锻造自由锻造吨位：65-750KG自由锻造蒸汽-空气锤吨位：5吨以下自由锻造２００６年１２月３０日，由中国自行设计制造的世界上吨位最大、技术最先进的１５０００吨重型自由锻造水压机试车成功。最大锻件重量为600吨。水压机吨位：5000～15000吨以下（1）基本工序是使金属产生一定程度的塑性变形，以达到所需形状及尺寸的工艺过程，主要有：镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、

2、芯轴拔长、弯曲、切割、错移、扭转及锻接等（2）辅助工序是为基本工序操作方便而进行的预先变形工序，主要有：钢锭倒棱、压钳把、压痕等（3）精整工序是用以减少锻件表面缺陷的工序，主要有：滚圆、平整、校正及整形等。自由锻工序自由锻成形过程零件图--绘制锻件图--计算坯料质量和尺寸--下料--确定工序--选择锻造设备--确定锻造温度范围和锻件冷却规范--锻打--检验--锻件⑵自由锻成形过程1）绘制锻件图绘制锻件图时要考虑:加工余量锻件公差敷料（余块）自由锻造锻件加工余量：与零件的形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等因素有关，它还与生产的设备、工装

3、精度、加热的控制和操作技术水平有关，零件越大，形状越复杂，则余量就大。通常自由锻锻件的加工余量为可以有下列经验公式计算：自由锻造锻件公差：锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量，因为锻造操作中掌握尺寸有一定困难，外加金属的氧化和收缩等原因，使锻件的实际尺寸总有一定的误差。规定锻件的公差，有利于提高生产率。余块（敷料）：为了简化锻件形状，便于锻造而添加上去的一部分附加金属。当零件上带有较小的凹槽、台阶、凸肩、法兰和孔时，常需增设余块。2）计算坯料质量和尺寸①确定坯料质量：G坯料=G锻件+G烧损+G切除式中：G坯料——坯料质量。G锻件——锻件

4、质量。G烧损——加热时坯料因表面氧化而烧损的质量，第一次加热取被加热金属质量分数的2.5%~4.0%，以后各次加热取1.0%~2.0%；G切除——锻造过程中被冲掉的那部分金属的质量，如冲孔时坯料中部的料芯，修切端部产生的料头等。自由锻造②确定坯料尺寸首先根据材料的密度和坯料质量计算出坯料相应的体积；根据体积不变原则和采用的基本工序类型（如拔长、镦粗等）的锻造比、高度与直径之比等，计算出坯料横截面积、直径或边长等尺寸。自由锻造中小型锻件，大多使用型材，圆钢应用较多。当锻件锻造的第一工序为镦粗时，则：坯料的高度或长度：1.25D≤H≤2.

5、5D坯料直径为：D坯料=(0.8～1)(V坯料)1/3当锻造件的第一工序为拔长时，则：A坯料≥Y拔长A锻式中:A坯料—坯料的截面积；Y拔长—锻造比，对于圆钢Y拔长=1.3—1.5左右；A锻—锻件的最大截面积。坯料的直径D坯料=1.13(A坯料)1/2坯料的长度L坯料=V坯料/A坯料注意：圆钢直径大小是标准的，如计算的坯料直径与圆钢标准直径不符，则应将坯料直径就近取成圆钢直径，然后再重新计算坯料高度H或长度L。自由锻造典型锻件的锻造比锻件名称计算部位锻造比锻件名称计算部位锻造比碳素钢轴类零件最大截面2.0~2.5锤头最大截面≥2.5合金

6、钢轴类零件最大截面2.5~3.0水轮机主轴轴身≥2.5热轧辊辊身2.5~3.0水轮机立柱最大截面≥3.0冷轧辊辊身3.5~5.0模块最大截面≥3.0齿轮轴最大截面2.5~3.0航空用大型锻件最大截面6.0~8.0自由锻造选择锻造工序分为基本工序、辅助工序、精整工序三类。基本工序：镦粗、拔长、冲孔等自由锻造辅助工序：压肩、倒棱、压钳口等。精整工序：整形、清出表面氧化皮等。自由锻造盘类锻件轴及杆类锻件可采用镦粗、冲孔、压肩、整修可采用拔长、压肩、整修自由锻造筒及环类锻件弯曲类锻件可采用镦粗、冲孔、拔长、整修可采用拔长、弯曲自由锻造曲拐轴类

7、锻件其他复杂锻件可采用拔长、分段、错移、整修可采用拔长、分段、镦粗、冲孔、整修自由锻造4）锻造设备：根据锻件的变形面积、锻件的质量、锻件材质、变形温度及锻造基本工序等因素，并结合生产实际条件选择设备及吨位。对于低碳钢、中碳钢和普通低合金可按表3.4（p116）选择锻锤吨位。自由锻造5）锻造温度范围及加热冷却范围常用金属材料的锻造温度范围合金种类始锻温度/℃终锻温度/℃碳素钢15，25，301200～1250750～80035，40，45120080060，65，T8,T101100800合金钢合金结构钢1150～1200800～850

8、低合金工具钢1100～1150850高速钢1100～1150900有色金属H68850700硬铝470380自由锻造锻后锻件的冷却：锻件仍有较高的温度，冷却时由于表面冷却快，内部冷的慢，锻件表里收缩不一，可能使一些塑性较