鍛件的鍛造成形過程由一系列變形工序組成。根據(jù)工序的實(shí)施階段和作用不同,自由鍛的工序分為基本工序、輔助工序和精整工序三類?；竟ば蚴菍?shí)現(xiàn)鍛件基本成形的工序,有鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、切割等。為便于實(shí)施基本工序而使坯料預(yù)先產(chǎn)生少量變形的工序稱為輔助工序,如壓肩、壓痕、倒棱等。在基本工序之后,為修整鍛件的形狀和尺寸,消除表面不平,矯正彎曲和歪扭等目的而施加的工序,稱為精整工序,如滾圓、摔圓、平整、校直等。

下面以鐓粗、拔長和沖孔為重點(diǎn),簡要介紹幾個(gè)基本工序的操作。

圖8-1 自由鍛的常用工具

1.鐓粗

鐓粗是使坯料橫截面積增大,高度減小的鍛造工序。鐓粗可分為整體鐓粗和局部鐓粗兩種,如圖8-2所示。鐓粗的操作方法及應(yīng)注意事項(xiàng)如下。

圖8-2 鐓粗

圖8-3 雙鼓形和折疊

(1)坯料尺寸。鐓粗的坯料高度h與其直徑d之比應(yīng)小于2.5～3。高徑比過大,則易將坯料鐓彎或造成雙鼓形。甚至發(fā)生折疊現(xiàn)象而使鍛件報(bào)廢,如圖8-3所示。

(2)鐓彎的防止及矯正。坯料的端面應(yīng)平整并與軸線垂直,加熱要均勻,坯料在砧鐵上要放平,否則可能產(chǎn)生鐓歪的現(xiàn)象。鐓粗過程中如發(fā)現(xiàn)鐓歪、鐓彎或出現(xiàn)雙鼓形,如圖8-3(a)應(yīng)及時(shí)矯正。方法是將坯料斜立,輕打鐓歪的斜角,然后放正,繼續(xù)鍛打,如圖8-4所示。

圖8-4 鐓彎產(chǎn)生及矯正

(3)折疊的防止。如果坯料的高度和直徑比較大,或錘力力量不足,就可能產(chǎn)生雙鼓形。

如不及時(shí)糾正,繼續(xù)鍛打可能形成折疊,使鍛件報(bào)廢,如圖8-3(b)所示。

(4)局部鐓粗時(shí)要采用相應(yīng)尺寸的漏盤,將坯料的一部分放在漏盤內(nèi),限制其變形。

2.拔長

拔長是使坯料橫截面減小長度增加的鍛造工序,拔長應(yīng)注意以下事項(xiàng):

(1)拔長的工件,其所選的原材料直徑應(yīng)比工件的最大截面尺寸稍大,以保證有足夠的金屬彌補(bǔ)加熱氧化損耗。

(2)對局部拔長的工件,或需要分段逐步拔長的工件,應(yīng)只加熱拔長部分,以減少金屬氧化耗損。

拔長的操作要點(diǎn)如下:

(1)坯料沿抵鐵的寬度方向送進(jìn),每次的送進(jìn)量L應(yīng)為抵鐵寬度B的0.3～0.7倍,如圖8-5(a)所示。送進(jìn)量太大,金屬主要沿坯料寬度方向流動(dòng),反而降低延伸效率,如圖8-5(b)所示。送進(jìn)量太小,又容易產(chǎn)生夾層,如圖8-5(c)所示。

圖8-5 拔長時(shí)的送進(jìn)方向和送進(jìn)量

(a)送進(jìn)量合適 (b)送進(jìn)量太大,拔長效率低 (c)送進(jìn)量太小。產(chǎn)生夾層

(2)拔長過程中要不斷翻轉(zhuǎn)坯料,翻轉(zhuǎn)的方法如圖8-6所示。

(3)鍛打時(shí),每次的壓下量不易過大,應(yīng)保持坯料的寬度與厚度之比不要超過2.5,否則翻轉(zhuǎn)后繼續(xù)拔長容易形成折疊。

(4)將圓截面的坯料拔長成直徑較小的圓截面鍛件時(shí),必須先把坯料鍛成方形截面,在邊長接近鍛件的直徑時(shí),鍛成八角形,然后滾打成圓形,如圖8-7所示。

圖8-7 圓截面坯料拔長時(shí)橫截面的變化

圖8-6 拔長時(shí)坯料的翻轉(zhuǎn)方法

(5)鍛制臺階或凹檔時(shí),要先在截面分界處壓出凹槽,稱為壓肩,如圖8-8所示。壓肩后,再把截面較小的一端鍛出。

(6)套筒類鍛件的拔長操作如圖8-9所示。

坯料須先沖孔,然后套在拔長心軸上撥長,坯料邊旋轉(zhuǎn)邊軸向送進(jìn),并嚴(yán)格控制送進(jìn)量。送進(jìn)量過大,不僅拔長效率低,而且坯料內(nèi)孔增大較多。

(7)拔長后須進(jìn)行調(diào)平、校直等修整,以使鍛件表面光潔,尺寸準(zhǔn)確。方形或矩形截面的鍛件修整時(shí),將鍛件沿抵鐵長度方向送進(jìn),如圖8-10(a)所示,以增加鍛件與抵鐵的接觸長度。修整時(shí),應(yīng)輕輕錘擊,可用鋼板尺的側(cè)面檢查鍛件的平直度及平整度。圓形截面的鍛件修整時(shí),鍛件在送進(jìn)的同時(shí)還應(yīng)不斷轉(zhuǎn)動(dòng),如使用摔子修整,如圖8-10(b)所示,鍛件的尺寸精度更高。

3.沖孔

沖孔是用沖子在坯料上沖出圓形孔(通孔或不通孔)的鍛造工序。其工藝要點(diǎn)如下:

圖8-8 壓肩

圖8-9 心軸上拔長

圖8-10 拔長后的修整

(a)方形、矩形截面鍛件的修整 (b)用摔子修整圓形截面鍛件

(1)沖孔前,一般須先將坯料鐓粗,使高度減小,橫截面增加,盡量減少?zèng)_孔的深度及避免沖孔時(shí)坯料脹裂。

(2)由于沖孔時(shí)坯料的局部變形量很大,為了提高塑性,防止沖裂,沖孔前應(yīng)將坯料加熱到始鍛溫度,而且均勻熱透,以便在沖子沖入后,坯料仍保持有足夠的溫度和良好的塑性,以防止工件沖裂或損壞沖子,沖完后沖子也易于拔出。

(3)為保證孔位正確,應(yīng)先試沖,即先用沖子輕輕壓出孔位的凹痕,如有偏差,可加以修正。

(4)沖孔過程中應(yīng)保持沖子的軸線與砧面垂直,以防沖斜。

(5)一般鍛件的通孔采用雙面沖孔法沖出,如圖8-11所示。先從一面將孔沖至坯料厚度2/3～3/4的深度,取出沖子,翻轉(zhuǎn)坯料,然后從反面將孔沖透。

(6)較薄的坯料可采用單面沖孔,如圖8-12所示。單面沖孔時(shí),應(yīng)將沖子大頭朝下,漏盤上的孔不宜過大,且須仔細(xì)對正。

圖8-11 雙面沖孔圖

圖8-12 單面擴(kuò)孔

7)為防止坯料脹裂,沖孔的孔徑一般要小于坯料直徑的1/3,超過這一限制時(shí),則要先沖出一個(gè)較小的孔,然后采用擴(kuò)孔的方法達(dá)到所要求的孔徑尺寸,如圖8-13所示。

圖8-13 擴(kuò)孔

(a)沖子擴(kuò)孔 (b)心軸上擴(kuò)孔

4.彎曲

采用一定方法將坯料彎成所規(guī)定的角度或弧度的鍛造工序稱為彎曲,如圖8-14所示。彎曲時(shí)只需加熱坯料的待彎部分,若加熱部分過長,可先把不彎的部分蘸水冷卻,然后再彎。彎曲一般在鐵砧的邊緣或砧角上進(jìn)行。彎曲的方法很多,如用手錘打彎、用叉架彎曲等。

5.扭轉(zhuǎn)

扭轉(zhuǎn)是在保持坯料軸線方向不變的情況下,將坯料的一部分相對于另一部分板轉(zhuǎn)一定角度的工序,如圖8-15所示。扭轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意:

圖8-14 彎曲

(a)角度彎曲 (b)成形彎曲

圖8-15 扭轉(zhuǎn)

(1)受扭部分表面光滑,端面全長須均勻,面與面的交界須有圓角過渡,以免扭裂。

(2)受扭部分應(yīng)加熱到金屬允許的較高的始鍛溫度,并加熱均勻。

(3)扭轉(zhuǎn)后,應(yīng)緩慢冷卻或熱處理。

6.切割

將坯料分割切斷或劈開的鍛造工序稱為切割。

切斷時(shí),工件放在砧面上,用鏨子鏨入一定深度,然后將工件的鏨口移到鐵砧邊緣斬?cái)?如圖8-16所示。