锻造基本工序

锻造和板料冲压总称为锻压。锻压是对金属坯料施加一外力，使之产生塑性变形，从而获得具有一定尺寸、形状和内部组织的毛坯或零件的一种压力加工方法。

      锻造能消除金属铸锭中的一些铸造缺陷，使其内部晶粒细化，组织致密，力学性能显著提高。所以重要的机器零件和工具部件，如车床主轴、高速齿轮、曲轴、连杆、锻模、和刀杆等大都采用锻造制坯。

3.1 锻 造

锻造的工艺方法主要有自由锻、模锻和胎膜锻。生产时，按锻件质量的大小，生产批量的多少选择不同的锻造方法。

3.1.1自由锻

锻造时，金属坯料受上下抵铁的压缩变形，而向四周为自由的塑性流动，故称为自由锻。由于工件的尺寸和形状要靠操作技术来保证，所以自由锻要求工人有较高的技术水平。

自由锻生产率低，加工余量大，但工具简单，通用性大，故被广泛用于锻造形状较简单的单件、小批生产的锻件。

3.1.1.1坯料的加热

金属材料在一定温度范围内，随温度的上升其塑性会提高，变形抗力会下降，用较小的变形力就能使坯料稳定地改变形状而不出现破裂，所以锻造时要对工件加热。

（1）始锻温度与终锻温度 允许加热达到的最高温度称为始锻温度，停止锻造的温度称为终锻温度。由于化学成分的不同，每种金属材料始锻和终锻温度都是不一样的。几种常用金属材料的锻造温度范围见表3-1所示。

表3-1常用金属材料的锻造温度范围

材料种类 始锻温度/℃ 终锻温度/℃

低碳钢 1200~1250 800

中碳钢 1150~1200 800

合金结构钢 1100~1180 850

锻件的温度可用仪表测定，在生产中也可根据被加热金属的火色来判别，如碳钢的加热温度与火色的关系如下：

温度(℃) 1300 1200 1100 900 800 700 小于600

火色 白色 亮黄 黄色 樱红 赤红 暗红 黑色

（2）加热缺陷 对锻件加热不当，则会产生以下缺陷。 1）过热 加热温度超过该材料的始锻温度，或在高温下保温过久，金属材料内部的晶粒会变得粗大，这种现象称为过热。过热使锻坯的塑性下降，可锻性变差。可通过重结晶退火的方法使晶粒重新细化。

2）过烧 加热温度远远高于始锻温度，接近该材料的熔点，晶粒边界发生严重氧化而使晶粒间失去结合力，这种现象称为过烧。过烧的坯料一经锻打即会碎裂，是不可修复的缺陷。

3)氧化和脱碳 加热时钢料与高温的氧、二氧化碳和水蒸气接触，使坯料表面产生氧化皮和脱碳层。每次加热的氧化烧损量约占坯料总重量的2~3%，下料计算时必须加上这个烧损量。

（3）加热炉 锻件加热可采用一般燃料如焦炭、重油等进行燃烧，利用火焰加热，也可采用电能加热。典型的电能加热设备是高效节能红外箱式炉，其结构如图3-1所示。它采用硅碳棒为发热元件，并在内壁涂有高温烧结的辐射涂料，加热时炉内形成高辐射均匀温度场，因此升温快，单位耗电低，达到节能目的。红外炉采用无级调压控制柜与其配套，具有快速启动，精密控温，送电功率和炉温可任意调节的特点。

自由锻设备有空气锤、蒸汽-空气锤和水压机等，分别适合小、中和大型锻件的生产。

（1）空气锤的结构和工作原理 空气锤的结构如图3-2 所示，由锤身、压缩缸、工作缸、传动机构、操纵机构、落下部分及砧座等组成。空气锤的公称规格是以落下部分的质量来表示的。落下部分包括了工作活塞、锤杆、锤头和上抵铁。例如65Kg空气锤，是指其落下部分质量为65Kg，而不是指它的打击力。

空气锤的工作原理亦如图3-2所示，电动机通过减速机构带动曲柄连杆机构转动，曲柄连杆机构把电动机的旋转运动转化为压缩活塞的上下往复运动，压缩活塞通过上下旋阀将压缩空气压入工作缸的下部或上部，推动落下部分的升降运动，实现锤头对锻件的打击。

（2）空气锤的操作 通过踏杆或手柄操纵配气机构（上、下旋阀），可实现空转、悬空、压紧、连续打击和单次打击等操作。

1）空转 转动手柄，上、下旋阀的位置使压缩缸的上下气道都与大气连通，压缩空气不进入工作缸，而是排入大气中，压缩活塞空转。

2）悬空 上悬阀的位置使工作缸和压缩缸的上气道都与大气连通，当压缩活塞向上运行时，压缩空气排入大气中，而活塞向下运行时，压缩空气经由下旋阀，冲开一个防止压缩空气倒流的逆止阀，进入工作缸下部，使锤头始终悬空。悬空的目的是便于检查尺寸，更换工具，清洁整理等。

3）压紧 上下旋阀的位置使压缩缸的上气道和工作缸的下气道都与大气连通，当压缩活塞向上运行时，压缩空气排入大气中，而当活塞向下运行时，压缩缸下部空气通过下旋阀并冲开逆止阀，转而进入上下旋阀连通道内，经由上旋阀进入工作缸上部，使锤头向下压紧锻件。与此同时，工作缸下部的空气经由下旋阀排入大气中。压紧工件可进行弯曲、扭转等操作。