自由锻锻造规范
1      目的
对本公司的锻压过程作出具体规定,确保产品的最终质量。
2      范围
适用于本公司的自由锻工序
3      职责
      生产部负责开发和维护此作业流程,并且
      确定各设备操作中的负责人
4      程序
4.1    自由锻工序 关于友情的歌
自由锻工序:基本工序、辅助工序和修整工序。
4.1.1  基本工序
使金属坯料产生一定程度的塑性变形,以得到所需形状、尺寸或改善材质性能的工艺过程。它是锻件成形过程中必需的变形工序,如镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等。实际生产中最常用的是镦粗、拔长和冲孔三个工序。
4.1.1.1镦粗  沿工件轴向进行锻打,使其长度减小,横截面积增大的操作过程。常用来锻造齿轮坯、凸缘、圆盘等零件,也可用来作为锻造环、套筒等空心锻件冲孔前的预备工序。
镦粗可分为全镦粗和局部镦粗两种形式,如图4.1镦粗时,坯料不能过长,高度与直径之比应小于2.5,以免镦弯,或出现细腰、夹层等现象。坯料镦粗的部位必须均匀加热,以防止出现变形不均匀。
图4.1  镦粗
a)全镦粗  b)局部镦粗
4.1.1.2拔长  拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打,以使其截面积减小,而长度增加的操作过程,如图4.2常用于锻造轴类和杆类等零件。
对于圆形坯料,一般先锻打成方形后再进行拔长,最后锻成所需形状,或使用V型砧铁进行拔长,如图4.3在锻造过程中要将坯料绕轴线不断翻转。
         
4.2拔长              图4.3V型砧铁拔长圆坯料
4.1.1.3冲孔  利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔的操作过程。常用于锻造齿轮、套筒和圆环等空心锻件,对于直径小于25mm的孔一般不锻出,而是采用钻削的方法进行加工。
a)在薄坯料上冲通孔时,可用冲头一次冲出。若坯料较厚时,可先在坯料的一边冲到孔深
23深度后,拔出冲头,翻转工件,从反面冲通,以避免在孔的周围冲出毛刺,如图4.4
b)实心冲头双面冲孔时,圆柱形坯料会产生畸变。畸变程度与冲孔前坯料直径D0、高度H0和孔径d1等有关。D0/d1愈小,畸变愈严重,另外冲孔高度过大时,易将孔冲偏,因此用于冲孔的坯料直径D0俏皮话与孔径d1之比(D0/d1)应大于2.5,坯料高度应小于坯料直径。
图4.4孔
a)薄坯料冲孔  b)厚坯料冲孔
1-冲头  2-坯料  3-垫环  4-芯料 
4.2  辅助工序
4.2.1 为使基本工序操作方便而进行的预变形工序称为辅助工序(压钳口、切肩等)。
4.3  修整工序
4.3.1 用以减少锻件表面缺陷而进行的工序(如校正、滚圆、平整等)。
5    自由锻工艺规程的制定
5.1  自由锻工艺规程:根据零件图绘制锻件图、计算坯料的质量与尺寸、确定锻造工序、选择锻造设备、确定坯料加热规范和填写工艺卡片等。
5.1.1 绘制自由锻件图
以零件图为基础,结合自由锻工艺特点绘制而成的图形,它是工艺规程的核心内容,是制定锻造工艺过程和锻件检验的依据。锻件图必须准确而全面反映锻件的特殊内容,如圆角、斜度等,以及对产品的技术要求,如性能、组织等。
绘制时主要考虑以下几个因素:口风琴
a)余块  对键槽、齿槽、退刀槽以及小孔、盲孔、台阶等难以用自由锻方法锻出的结构,必须暂时添加一部分金属以简化锻件的形状。为了简化锻件形状以便于进行自由锻造而增加的这一部分金属,称为余块,如图5.1
b)锻件余量  在零件的加工表面上增加供切削加工用的余量,称之为锻件余量,如图2-11所示。锻件余量的大小与零件的材料、形状、尺寸、批量大小、生产实际条件等因素有关。零件越大,形状越复杂,则余量越大。
c)锻件公差  锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量,其值的大小与锻件形状、尺寸有关,并受生产具体情况的影响。
2-11  锻件余量及敷料
1—余块  2—锻件余量
5.1.2  自由锻件余量和锻件公差可查有关规定。钢轴自由锻件的余量和锻件公差,见JBLT-QW-45
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5.1.3  在锻件图上,锻件的外形用粗实线,如图5.2为了使操作者了解零件的形状和尺寸,在锻件图上用双点划线画出零件的主要轮廓形状,并在锻件尺寸线的上方标注锻件尺寸与公差,尺寸线下方用圆括弧标注出零件尺寸。对于大型锻件,还必须在同一个坯料上锻造出供性能检验用的试样来,该试样的形状与尺寸也在锻件图上表示。
图5.2型锻件图
5.2    计算坯料质量与尺寸
5.2.1  确定坯料质量  自由锻所用坯料的质量为锻件的质量与锻造时各种金属消耗的质量之和,可由下式计算:
G坯料= G锻件+G烧损+G料头
式中  G坯料—— 坯料质量,单位为kg
            G锻件—— 锻件质量,单位为kg
            G烧损—— 加热时坯料因表面氧化而烧损的质量,单位为kg;第一次加热取被加热金属质量分数的2%~3%,以后各次加热取1.5%~2.0%
              G料头—— 锻造过程中被冲掉或切掉的那部分金属的质量,单位为kg;如冲孔时坯料中部的料芯,修切端部产生的料头等。
        (注)对于大型锻件,当采用钢锭作坯料进行锻造时,还要考虑切掉的钢锭头部和尾部的质量。
5.2    确定坯料尺寸  根据塑性加工过程中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。
典型锻件的锻造比见表2-2。适用于API 20B的产品应保证从起始坯料到产品的全部热作比应大于或等于相应FSL的规定值:a)FSL-1:3.0:1,b)FSL-2:3.0:1,c)FSL-3:4.0:1,d)FSL-4:4.0:1.
锻造比的计算方法
序号
锻造工步
变形简图
工步锻造比
1
钢锭或坯料拔长
2
拔长-镦粗-拔长或镦粗-拔长-镦粗
4
芯轴拔长
5
马杠扩孔
6
镦粗
轮缘
轮毂
说明
1.钢锭开坯倒棱锻造比不计入总锻比
2.连续拔长或连续镦粗,总锻造比等于工步锻比的乘积
3.两次拔长之间有镦粗或两次镦粗之间有拔长,总锻造比等于两次拔长(或镦粗)工步锻造比之和,并且要求工步锻造比≥2
5-2 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
碳素钢轴类锻件
最大截面
2.0~2.5
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最大截面
≥2.5
合金钢轴类锻件
最大截面
2.5~3.0
水轮机主轴
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≥2.5
热轧辊
 
2.5~3.0
水轮机立柱
最大截面
≥3.0
冷轧辊
 
3.5~5.0
 
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
5.3    选择锻造工序

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