自由鍛造

自由鍛造所用工具和設備簡單，通用性好，成本低。 同鑄造毛坯相比，自由鍛消除了縮孔、 縮松、氣孔等缺陷，使毛坯具有更高的力學性能。鍛件形狀簡單，操作靈活。因此，它在重型機器及重要零件的製造上有特別重要的意義。

自由鍛造是靠人工操作來控制鍛件的形狀和尺寸的，所以鍛件精度低，加工餘量大，勞動強度大，生產率也不高，因此它主要應用於單件、小批量生產。

自由鍛造分手工自由鍛和機器自由鍛。

手工自由鍛生產效率低，勞動強度大，僅用於修配或簡單、小型、小批鍛件的生產。

在現代工業生產中，機器自由鍛已成為鍛造生產的主要方法，在重型機械製造中，它具有特別重要的作用。而產生的鍛件形狀和尺寸主要由操作工的技術水平決定。

自由鍛造的設備分為鍛錘和液壓機兩大類。生產中使用的鍛錘有空氣錘和蒸汽-空氣錘，有些廠還使用結構簡單，投資少的彈簧錘、夾板錘、槓桿錘和鋼絲錘等 ^[1]  。液壓機是以液體產生的靜壓力使坯料變形的，是生產大型鍛件的唯一方式。

自由鍛造的基本工序包括鐓粗、拔長、衝孔、彎曲、扭轉、錯移、切割及鍛接等。

【拔長】也稱延伸，它是使坯料橫斷面積減小、長度增加的鍛造工序。拔長常用於鍛造杆、軸類零件。拔長的方法主要有兩種：

1、在平砧上拔長。

2、在芯棒上拔長。鍛造時，先芯棒插入衝好孔的坯料中，然後當作實心坯料進行拔長。拔長時，一般不是一次拔成，先將坯料拔成六角形，鍛到所需長度後，再倒角滾圓，取出芯棒。為便於取出芯棒，芯棒 的工作部分應有1：100 左右的斜度。這種拔長方法可使空心坯料的長度增加， 壁厚減小， 而內徑不變，常用於鍛造套筒類長空心鍛件。

【鐓粗】是使毛坯高度減小，橫斷面積增大的鍛造工序。 鐓粗工序主要用於鍛造齒輪坯、圓餅類鍛件。鐓粗工序可以有效地改善坯料組織，減小力學性能的異向性。 鐓粗與拔長的反覆進行，可以改善高合金工具鋼中碳化物的形態和分佈狀態。

鐓粗主要有以下三種形式：

1、 完全鐓粗。完全鐓粗是將坯料豎直放在砧面上， 在上砧的錘擊下， 使坯料產生高度減小，橫截面積增大的塑性變形。

2、 端部鐓粗。將坯料加熱後，一端放在漏盤或胎模內，限制這一部分的塑性變形，然後錘擊坯料的另一端， 使之鐓粗成形。用漏盤的鐓粗方法， 多用於小批量生產；胎模鐓粗的方法， 多用於大批量生產。在單件生產條件下，可將需要鐓粗的部分局部加熱，或者全部加熱後將不需要鐓粗的部分在水中激冷，然後進行鐓粗。

3、 中間鐓粗。這種方法用於鍛造中間斷面大，兩端斷面小的鍛件，例如雙面都有凸台的齒輪坯就採用此法鍛造。坯料鐓粗前，需先將坯料兩端拔細，然後使坯料直立在兩個漏盤中間進行錘擊，使坯料中間部分鐓粗。

為了防止鐓粗時坯料彎曲，坯料高度h與直徑d之比h/d ≤ 2.5 。

【衝孔】是在坯料上衝出透孔或不透孔的鍛造工序。 衝孔的方法主要有以下兩種：

1、雙面衝孔法。用衝頭在坯料上衝至2/3～3/4深度時，取出衝頭，翻轉坯料，再用衝頭從反面對準位置，衝出孔來。

2、單面衝孔法。厚度小的坯料可採用單面衝孔法。衝孔時，坯料置於墊環上，一略帶錐度的衝頭大端對準衝孔位置，用錘擊方法打入坯料，直至孔穿透為止。

【彎曲】採用一定的工模具將坯料彎成所規定的外形的鍛造工序，稱為彎曲。

常用的彎曲方法有以下兩種：

1、 鍛錘壓緊彎曲法。 坯料的一端被上、下砧壓緊，用大錘打擊或用吊車拉另一端，使其彎曲成形。

2、模彎曲法。在墊模中彎曲能得到形狀和尺寸較準確的小型鍛件。

【切割】是指將坯料分成幾部分或部分地割開，或從坯料的外部割掉一部分，或從內部割出一部分的鍛造工序。

【錯移】是指將坯料的一部分相對另一部分平行錯開一段距離，但仍保持軸心平行的的鍛造工序，常用於鍛造麴軸零件。錯移時，先對坯料進局部切割，然後在切口兩側分別施加大小相等、方法相反且垂直於軸線的衝擊力或壓力，使坯料實現錯移。

【鍛接】是將坯料在爐內加熱至高温後，用錘快擊，使兩者在固態結合的鍛造工序。鍛接的方法有搭接、對接、咬接等。鍛接後的接縫強度可達被連接材料強度的70%～80%。

【扭轉】是將毛料的一部分相對於另一部分繞其軸線旋轉一定角度的鍛造工序。 該工序多用於鍛造多拐曲軸和校正某些鍛件。小型坯料扭轉角度不大時，可用錘擊方法。

裂紋

可能由坯料質量不好、加熱不充分、鍛造温度過低、鍛件冷卻不當和鍛造方法有誤造成的。

末端凹陷和軸心裂紋

可能由於鍛造時坯料內部未熱或坯料整個截面未鍛透，變形只產生在坯料表面造成的。

摺疊

可能由於坯料在鍛壓時送進量小於單面壓下量而造成的。