自由锻工序的优化方法

无论是手工自由锻、锤上自由锻以及水压机上自由锻，其工艺过程都由一些锻造工序组成的。根据变形的性质和程度不同，自由锻工序可分为:基本工序，如镦粗、拔长、冲孔、扩孔、芯轴拔长、切割、弯曲、扭转、错移、锻接等，其中镦粗、拔长和冲孔三个工序应用得最多；辅助工序，如切肩、压痕等；精整工序，如平整、整形等。

下面简介自由锻的基本工序:

1.镦粗

镦粗是使坯料高度减少、横截面积增大的锻造工序，是自由锻最基本的工序。镦粗分为完全镦粗和局部镦粗，如图所示。它常用锻造饼、块类状锻件，如齿轮坯、法兰等；而在环、套类空心锻件锻造中，镦粗也用于冲孔前使坯料截面积增大，高度减少并使之平整。

为了保证锻件质量，除坯料要满足一定的工艺要求外，镦粗时必须采取正确的操作方法，才能使镦粗得以顺利进行。镦粗的注意事项如下:

(1)坯料尺寸　坯料的原始高度与其直径的比值应小于2.5。否则易镦弯，如图4－7(a)所示，镦弯的坯料要及时矫正，如图4－7(b)所示。

(2)镦歪的防止及矫正　镦粗部分的坯料加热温度要高且均匀，其端部要平整并与其轴线垂直，镦粗时要使坯料不断地绕中心线转动，否则会产生镦歪的现象，如图4－8(a)所示。矫正镦歪的方法是将坯料斜立，轻打镦歪的斜角，如图4－8(b)所示，然后放正，继续锻打。

(3)防止折叠　如果坯料的原始高度大于锤头最大行程的0.7～0.8倍或锤击力量不足时，还可能将坯料镦成鼓形，如图4－9(a)所示。若不及时矫正而继续锻打，则会产生折叠，使锻件报废，如图4－9(b)所示。

图4－7　镦弯的产生及矫正

图4－8　镦歪的产生及矫正

2.拔长

拔长是使坯料高度增加、横截面积减小的锻造工序。拔长主要用于制造长轴类的实心或空心零件的毛坯，如轴、拉杆、曲轴、炮筒等。

拔长的注意事项如下:

(1)送进　如果坯料在平砧铁上拔长时，应选用适当的送进量，送进量一般为砧铁宽度的0.3～0.7倍。送进量太大，坯料主要向宽度方向流动，会降低拔长效率；送进量太小，又容易产生折叠。

(2)翻转　拔长过程中，要不断地翻转锻件，使其截面近于方形，翻转的方法如图4－10(a)所示。采用图4－10(b)所示的方法翻转时，在锻打每一面时，应注意坯料的宽度与厚度之比不要超过2.5，否则再次翻转后继续拔长将容易产生折叠。

图4－9　双鼓形及折叠

图4－10　拔长时坯料的翻转方法

(3)圆形截面坯料的拔长　圆形截面坯料的拔长，必须先把坯料锻成方形截面，然后拔长，拔长到边长接近锻件的直径时，锻成八角形，然后滚打成圆形。其过程如图4－11所示。

(4)锻台阶　局部拔长锻制台阶轴或带有台阶的方形、矩形截面的锻件时，必须在截面分界处压出凹槽，称为压肩，然后再拔长，即可锻出台阶，如图4－12所示。压肩深度为台阶高度的1/2～1/3。

(5)修整　拔长后锻件必须进行修整，以使其表面平整。

图4－11　拔长圆形截面坯料的截面变化过程

图4－12　压　肩(www.xing528.com)

3.冲孔

冲孔是指在坯料上冲出通孔或不通孔的工序。冲孔主要是有实心冲头冲孔、空心冲头冲孔等，其中实心冲头冲孔又分为单面冲孔和双面冲孔。冲孔的操作工艺要点如下:

(1)冲孔前，坯料应先镦粗，以尽量减少冲孔深度。

(2)为保证孔位正确，应先试冲，即用冲子轻轻压出凹痕，如有偏差，可加以修正。

(3)冲孔过程中应保证冲子的轴线与锤杆中心线平行，以防将孔冲歪。

(4)锻件的通孔一般采用双面冲孔法冲出，如图4－13所示。先从一面将孔冲至坯料厚度2/3～3/4的深度，取出冲子，翻转坯料，然后从反面将孔冲透。

(5)较薄的坯料可采用单面冲孔，如图4－14所示。单面冲孔时，应将冲子大头朝下，漏盘上的孔不宜过大，且须仔细对正。

图4－13　双面冲孔

1－冲子；2－坯料；3－冲孔余料

图4－14　单面冲孔

1－冲子；2－坯料；3－漏盘

4.弯曲

弯曲是使坯料弯成一定角度或形状的锻造工序，如图4－15所示。

5.扭转

扭转是将坯料的一部分相对于另一部分旋转一定角度的锻造工序，如图4－16所示。

图4－15　弯曲

1－成型压铁；2－坯料；3－成型垫铁

图4－16　扭转

6.错移

错移是将坯料的一部分相对于另一部分平移错开的锻造工序。如图4－17所示，先在错移部位压肩，然后加垫板及支撑，锻打错开，最后修整。

7.切割

切割是分割坯料或切除锻件余料的锻造工序。

图4－17　错　移