自由锻分为手工自由锻造和机器自由锻造,手工锻造主要是依靠人力利用简单的工具对坯料进行锻打,改变坯料的形状和尺寸,获得所需的锻件,这种方法主要用于生产小型锻件,生产率低。机器自由锻依靠自由锻设备进行锻造加工,改变坯料的形状和尺寸,获得所需要的锻件。自由锻造时,除与锤头、砧铁接触的金属部分受到约束外,金属坯料朝其他各个方向均能自由变形流动,不受外部的限制。
自由锻的特点:工具简单、通用性强,生产准备周期短。自由锻件的质量范围广,从不到lkg到上百吨,对于大型锻件,自由锻是唯一的锻造方法,这使得自由锻在重型机械制造中具有特别重要的作用,例如水轮机的主轴、大型舰艇和船舶的多拐曲轴、大型连杆、重要的齿轮等零件在工作时都承受很大的载荷,要求具有较高的力学性能。常需采用自由锻的方法生产毛坯。由于自由锻锻件的形状与尺寸主要靠人工操作来控制,因此锻件精度较低,加工余量大,劳动强度大,生产率低。
常用的自由锻设备有:空气锤、空气-蒸汽锤和液压机锻造设备。空气锤的公称参数系列有 65kg、100kg、150kg、250kg、400kg、560kg、750kg,空气锤结构较简单,操作方便,维护容易,设备投资少,吨位不大,适用于生产小型锻件。空气-蒸汽锤吨位从0.5? 5t,蒸汽锤蒸汽压力为0.7?0.8MPa、压缩空气压力为0.6?0. 8MPa,机构稳定性好,锤 头落下部分的质量可显著增大,提高锤击能童,空气-蒸汽锤需用一套辅助设备,如空气压 缩机和蒸汽锅炉等,较空气锤复杂,适合锻造中型或较大的锻件,是机器制造厂普遍使用的 设备。液压机吨位较大,一般吨位在500t以上,目前最大吨位可达75000t,可以锻造1?300t锻件,液压机锻造时压下速度较慢,冲击较小的静压力作用于坯料使金属变形,工作时震动和噪声小,劳动条件较好,压力作用的时间长,容易达到较大的锻造深度,可获得整个截面为细晶粒组织的锻件,液压机锻造是大型锻件锻造的主要设备,需一套供水系统与操纵系统,设备庞大,造价高。
自由锻原材料主要有:锻坯、热轧坯、冷轧坯、铸锭等。自由锻锻造工艺制定的内容主要有:
①根据零件图绘制锻件图;
②确定坯料的材料、质世和尺寸;
③制订变形工艺及锻打火次;
④设计工步图;
⑤选择各成形工步用辅助工具;
⑥制订锻件温度范围及加热、冷却规范;
⑦确定锻件热处理规范;
⑧选择设备,安排生产;
⑨提出锻件技术要求及检验要求;
⑩填写工艺规程卡片。
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