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wenge520

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专业: 金属结构材料

[交流] 【资源】自由锻工艺

自由锻工艺
自由锻是指：锻造时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。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[font=宋体一自由锻工艺特点
1. 用简单的工具和锻压设备生产锻件
2. 适于小批量、大锻件
3. 对设备要求相对较低，使金属渐次变形生产锻件
4. 加工余量大
二工具和设备
1. 空气锤（Pneumatic hammer）
2.蒸汽-空气锤(Steam-air hammer)
3. 液压机(hydraulic press)
4. 剁刀(triangular chisel)
5. 压棍(square cutter)
6. 钳子(fongs)
三工序
预审用户的产品图纸和订货技术要求估工估料

1.    工艺人员接到营销部送来的用户图纸订货技术要求后，要进行详细的审阅：

a 产品的类别（如压力容器、电站、石油化工、轧钢设备等）

b 产品的名称（如筒体、顶盖、曲轴、转子、叶轮、冷轧辊等）

c. 产品的材质（碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、不锈钢、模具钢等）

d. 订货数量（考虑采购材料、设计工模具、交货周期等）

e. 产品对材质冶炼（精炼、真空脱气等）、锻造比、金属纤维方向、调质、垂直淬火、正回火、焊接等铸锻热工艺性的要求。

f. 机加工工艺性的要求（粗加工、预留工艺夹头等）

g. 检验项目及验收标准要求（要考虑本公司是否有相关的技术标准资料、生产设备工具、技术水平是否能满足用户的要求、能否采购到用户所需的材料、供料方和需要外协加工时的协作方是否能满足用户的要求，要考虑试样的预留_是本体留样还是体外取样，是本体一端取样还是多处取样，纵向、横向、切向，试样尺寸大小等，检验项目包括化学成分、机性、硬度、低倍、高倍金相、超声波探伤、磁粉探伤等）

h. 要详细审阅用户产品图纸描述的形状、尺寸和文字的技术要求，是否清晰、正确，所有尺寸关系是否一致，有无存在矛盾的情况，内容是否阐述清楚，准确无误。

2．画锻件图和粗加工图

a. 选择锻造设备和选用余量标准：水压机用JB/T9179——1999，水压机上自由锻件机械加工余量与公差标准；锤上用GB/T15826——1995，锤上钢质自由锻件机械加工余量与公差标准。

b. 粗加工一般按精加工尺寸加放3~10㎜精加工余量，并考虑检验试样的加工（切向40㎜、纵向160㎜、低倍40㎜）

c. 添放余块敷料和工艺夹头（包括锻造钳把、调质吊攀和粗加工工艺卡头）

3. 计算锻件重量（包括按锻件工艺尺寸计算的理论重量，和适当考虑锻件形状尺寸偏差修正后的锻件名义重量，一般按理论重量增加3～4%）

4. 计算用料重量、选择钢锭规格

  a. 编制变形工序、确定变形工步尺寸，对于形状复杂的锻件，首先必须考虑锻件的变形过程，编制工序，绘出变形工步图，确定变形工步尺寸，再从最后一个工步向前一步一步的倒算工步尺寸。

b. 计算每一工步尺寸的重量，直到计算出整个用料重量：

      锻件用料重量=锻件重量+工艺耗料重+火耗重

工艺耗料重包括：

料头：轴类——水压机加300㎜，锤上加200㎜，方块、筒体加50～120㎜；

芯料：取开门冲直径和坯高的1/3～1/4。

压台阶防止凹心的用料：一般取压台阶的号印用料长度不小于坯料高度的1/3～1/4

火耗：第一火计1.5～2%，以后各火计0.5～1.5%，一般轴类火耗计5～6%，凹档部位计10%，方块、圆饼火耗计3%，带孔圆盘火耗加芯料共计5%，冲头扩孔圆盘火耗加芯料共计8%，筒体和环类火耗加芯料共计10%。

c. 选择钢锭

一般冒口重计10～15%，底部重计3～5%，钢锭可用料利用率计75～80%，计算出所需用料重量后，再根据各钢厂的规格和现有库存用料情况选用钢锭规格或按工艺用料选择钢锭规格交采购订购钢锭。

5. 经过评审，绘出锻件图，计算锻件重量，确定变形工步，选择钢锭后，交营销签订合同。

二、编制工艺

㈠工艺人员接到营销签订的合同后，必须再次全面审阅合同，具体审核项目与预审内容相同，特别要检查与预审对比有新增加和有修改的内容。

㈡编制锻造工艺卡

1.合同号

2. 客户名称

3. 锻件名称

4. 锻件图号，要注意到老客户会经常只报图号重复订货，图号不能搞错。

5. 锻件材质：工艺人员必须对所有的锻造用原材料有非常充分的了解,要非常熟悉中国的钢分类、钢和有色金属的牌号表示方法，各种材料的产品标准，各类钢的化学成分，使用性能、锻造和热处理性能、材质特性的影响会贯彻于整个工艺和生产过程.

根据产品不同的使用情况，用户会对原材料的冶炼方法提出不同的要求（精炼、真空脱气、电渣重熔等），锻造工艺必须明确满足用户的这一要求。

6. 锻件数量：锻件数量包括这批的数量和以后重复订货的批数量，它会影响到原材料的订购要求、生产周期的安排和工模具的选用。有些锻件有可能采用两件或多件连在一起锻造会更方便，还可节省更多的材料和生产工时。

7. 选用锻造设备

一般根据经验，具体可参照“荣海（上海）模锻有限公司产品目录”,参见附录1。

8. 绘制锻件图和粗加工图

1）根据预审所画的锻件图，对照签订的合同进行检查，若用户提出新的要求，工艺必须进行修改，以保证满足用户的要求。

2）锻件的余量和公差按国家标准选用—JB/T9179和GB/T15826；锻件添加的余块必须考虑最经济的原则：在可锻的前提下，取重量最轻、又易于锻造和机械加工的方案。在余块较大的部位最好用双点划线画出余块的形状，并标明尺寸，以利于工人操作和检验。

㈢  锻件图中应明确标出取样的位置和尺寸，一般纵向试样加160㎜，切向和横向加40㎜，低倍试样加40㎜，3000～4000㎜以上的长轴类有时要两端取样。

㈣  自由锻件的尺寸一般采用封闭的尺寸链形式来标注。这是考虑到工人在红铁炙热的状态下测量有难度，可以不用计算直接测量。尺寸链的净尺寸和毛尺寸都需要验算，不能出现矛盾和错误。

㈤  形状复杂的锻件（如多拐曲轴），其许多尺寸有相互牵制的关系，为了保证每个尺寸都有足够的加工量，锻件图中必须把它们的牵制关系交代清楚。

㈥  产品对金属纤维方向有要求时，必须在锻件图上明确标出，并在整个锻造变形过程中注意追踪。

㈦  长轴类锻件要垂直淬火时，要加热处理吊攀，一般取80～120㎜。有些产品机械加工时要增加工艺卡头，其尺寸根据用户要求添加。

9. 计算锻件重量

根据预审资料复算锻件重量。

10. 选择锻造比

根据锻件产品的类别选择锻造比，常用锻件要求的锻造比参见下表。

锻件名称计算部位总锻造比
碳素钢轴类锻件
合金钢轴类锻件最大截面
最大截面 2.0～2.5
2.5～3.0
热轧辊辊身 2.5～3.0  ①
冷轧辊辊身 3.5～5.0  ②
齿轮轴最大截面 2.5～3.0
船用尾轴、中间轴、
推力轴法兰
轴身＞1.5
≥3.0
水轮机主轴法兰
轴身最好≥1.5
≥2.5
水压机立柱最大截面 ≥3.0
曲轴曲拐
轴颈 ≥2.0
≥3.0
锤头最大截面 ≥2.5
模块最大截面 ≥3.0
高压封头最大截面 3.0～5.0
汽轮机转子
发电机转子轴身
轴身 3.5～6.0
3.5～6.0
汽轮机叶轮
旋翼轴、涡轮轴轮毂
法兰 4.0～6.0
6.0～8.0
航空用大型锻件最大截面 6.0～8.0
① 一般锻造比取3.0，对小型轧辊锻造比可取2.5。

② 支承辊锻造比可减小到3.0。

一般轴类件，要求纵向性能好的用拔长比，饼形件要求横向、切向性能好的用镦粗比。

多次镦粗、多次拔长的，其总锻造比以其分锻造比之和计算。要求大锻造比件可用多次镦粗拔长。

应该指出，锻造比并不能完全反映锻件的真实变形量。例如，同样大小的拔长比，采用换方向压扁的走扁方拔长就比一般方至方的拔长锻透的效果要好的多。

11. 选择变形工序、计算工步尺寸、确定变形方案

自由锻的基本和辅助工序有以下18种。各类锻件的锻造都是这些工序组合完成的。具体工序有：镦粗、拔长、冲孔、冲头扩孔、芯棒扩孔、芯棒拔长、错移、扭转、弯曲、压痕、切肩、切断、压钳把、倒棱、滚圆、平整、校正、锻接等。此外还有漏盘、各种工具和专用胎模具配合变形来完成。

这一环节内容很多，变化也很复杂，不能在简短的篇幅内来叙述，这里只好从略了。

完成变形方案确定及工步尺寸计算后，填写变形过程及操作说明。

12. 设计工模具

当锻件订货数量较多或锻件形状比较复杂，依靠自由锻造工序和通用工具难以达到目的时，应根据实际需要设计制造专用的工模具。

13. 计算用料重量，选用钢锭规格

参照预审资料，复核并重新计算用料重量，并选择钢锭规格。

14. 计算锻件材料利用率和余料重量

当一支钢锭生产一个锻件后可用料全部用完时，锻件材料利用率用下式计算

         锻件材料利用率=锻件重量/钢锭重量×100%

当一支钢锭不能被一个锻件用完还剩有余料时，余料重量用下式计算

               余料的重量=钢锭重量×η-锻件用料重量

η为钢锭可用料利用率，一般η取0.75～0.80。

15. 确定锻件级别

根据JB/T9178.2-1999“水压机上自由锻件复杂程度分类及折合系数”和“锤上自由锻件复杂程度分类及折合系数”确定。

16. 确定锻造温度范围

根据荣海公司“钢锭锻压温度规范”见附录2。

17. 确定锻造加热温度曲线

18. 确定锻件锻后冷却、热处理规范

经选择确定后，写进工艺卡锻后冷却和锻后处理栏。

19. 根据合同和工艺要求，填写锻件技术要求：制造标准、检验标准、试验项目。

20. 填写工艺路线栏：

锻造——车铣——探伤——锯头——热处理——性能——入库

21. 向操作工人、检验人员及与工艺有关的生产调度人员交代一切注意事项。

22. 编制、审核人员要签名。

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