锻压是指锻造和板料冲压

• 3.2.2 自由锻设备
常用的自由锻设备有空气锤、蒸汽-空气锤和水压机等。其砧座质量一般为落 下部分的10～15倍，蒸汽-空气自由锻锤的落下部分质量一般为1～5t，小于 1t的使用相应的空气锤，大于5t的使用水压机。
1.空气锤结构及工作原理 空气锤是自由锻最常见的设备，如图3.1（a）所示。由锤身、压缩缸、工作 缸、传动机构、操纵机构、落下部分及砧座等组成。锤身、压缩缸和工作缸 缸体铸成一体。传动机构包括减速机构、曲柄、连杆等。操纵机构包括踏杆 （或手柄）、旋阀及其连接杠杆。空气锤的规格用落下部分的质量来表示， 其落下部分包括工作活塞、锤杆等。例如70kg的空气锤是指落下部分的质量 为70kg。空气锤打击力为落下部分质量的1000倍左右。空气锤规格依据锻件 的尺寸与质量选择。 空气锤的传动原理如图3.1（b）所示。电动机通过减速装置带动曲柄连杆机 构运动，使压缩气缸的压缩缸活塞上下运动，产生压缩空气。通过手柄或踏 脚杆操纵上、下旋阀，使其处于不同位置时，使压缩空气进入工作气缸的上 部或下部，推动由活塞、锤杆和上砧铁组成的落下部分上升或下降，完成各 种动作。
3.1 概 述
• 锻压是指锻造和板料冲压的总称，属于塑性加工方法，是指金属材料在一定
外力作用下，使其产生塑性变形，从而获得一定尺寸、形状及具有一定力学 性能毛坯或零件的加工方法。塑性加工作为金属加工方法之一，是机械制造
领域的重要加工方法。 锻造是利用锻造设备，通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形，从而获得
冲压是指利用冲模在冲床上对金属板料施加压力，使其产生分离或变形，从
而得到一定形状、满足一定使用要求零件的加工方法。冲压通常在常温下进 行，也称冷冲压，又因其主要用于加工板料零件，故又称板料冲压。
3.2 自由锻
• 自由锻是指将加热的金属毛坯放在自由锻造设备的平砧间进行锻造的方法，
自由锻由操作者来控制金属的变形方向，从而获得符合形状和尺寸要求的锻
根据所采用的热源不同，金属毛坯的加热方法分为火焰加热和电加热 1）火焰加热 火焰加热是利用燃料（如煤、焦炭、油等）在加热炉内燃烧，产生含有大量 热能的高温气体（火焰），通过对流、辐射把热能传递到毛坯表面，再由表 面向中心传导，使金属毛坯加热。 2）电加热 利用电流通过特种材料制成的电阻体产生的热量，再以辐射传热方式将金属 坯料加热。电加热方法主要有电阻加热法、感应加热法、电接触加热法和盐 浴加热法。
率较低，且劳动强度大。
• 3.2.1 坯料的加热和锻件的冷却
1.加热目的和锻造温度范围 加热的目的是提高坯料的塑性并降低变形抗力，以改善其锻造性能。一般地 说，随着温度的升高，金属材料的强度会降低，而塑性会提高，锻造性能变 好。但是加热温度过高，也会使锻件质量下降，甚至造成废品。因此，金属 的锻造应在一定温度范围内进行。
பைடு நூலகம்
各种材料在锻造时，所允许的最高加热温度，称为该材料的始锻温度。各种材 料停止锻造的温度，称为该材料的终锻温度。
从始锻温度到终锻温度的温度区间称为锻造温度范围。在保证金属坯料具有良 好的锻造性能前提下，应尽量放大锻造温度范围，以便锻造成形有充裕的时间， 减少加热次数，降低材料消耗，提高生产率。
• 2.加热方式
2）过热及过烧 加热钢料时，如果加热温度超过始锻温度，或在始锻温度下保温过久，内部 晶粒会变得粗大，这种现象称为过热。过热的锻件机械性能较差，可通过增 加锻打次数或锻后热处理的措施，使晶粒细化。如果将钢料加热到更高的温 度，或将过热的钢料在高温下长时间保温，会造成晶粒间低熔点杂质的熔化 和晶粒边界的氧化，削减晶粒之间的连结力，继续锻打时会出现碎裂，这种 现象称为过烧，过烧的钢料是无可挽回的废品。为防止过热和过烧，须严格 控制加热温度，不要超过规定的始锻温度，尽量缩短坯料在高温下炉内停留 时间。
具有一定形状、尺寸和内部组织工件的一种塑性加工方法。按金属变形的温 度不同，锻造分为热锻、温锻和冷锻；根据工作时所受作用力的来源不同， 锻造分为手工锻造和机器锻造两种。手工锻造是利用手锻工具，依靠人力在 铁砧上进行的锻造，仅用于零件修理或初学者基本操作技能的训练；机器锻 造是现代锻造生产的主要方式，包括自由锻、模锻和胎膜锻，在各种锻造设 备上进行。生产中按锻件质量的大小和生产批量的多少选择不同的锻造方法， 锻造生产一般包括下料、加热、锻造成形和冷却等工艺环节。
• 3.加热缺陷
• 3.加热缺陷
1）氧化和脱碳 钢是铁与碳组成的合金。加热时，钢料与高温的氧气、二氧化碳及水蒸汽等 接触，发生剧烈的氧化，使坯料表面产生氧化皮及脱碳层。脱碳层在机械加 工过程中切削掉，一般不影响零件使用；但氧化过于严重时会造成锻件的报 废。减少氧化和脱碳的措施是严格控制送风量，快速加热，减少坯料加热后 在炉中停留的时间，或采用少氧化、无氧化等加热方法。
件。
自由锻具有
工具简单、通用性强的特点，适合于单件和小批量锻件的生产；自由锻时，
因坯料只有部分表面与上、下砧接触产生塑性变形，其余部分为自由表面，
故自由锻所需变形力较小，设备功率小；自由锻对大型锻件也适用，可以锻
造各种变形程度相差很大的锻件。由于自由锻是靠人工操作来控制锻件形状
和尺寸，因此，操作者的技术水平直接影响锻件的精度；此外，自由锻生产
• 3）加热裂纹 尺寸较大的坯料，尤其是高碳钢料和一些合金钢料，加热过程中，如果加热 速度过快或装炉温度过高，则由于坯料内各部分之间较大的温差引起温度应 力，导致产生裂纹。为避免加热裂纹，加热时须防止装炉温度过高和加热过 快，一般采取预热措施。
4.锻件的冷却 锻件的冷却是保证锻件质量的重要环节。常见的冷却方式如下：
1）空冷 锻件在无风的空气中，在干燥的地面上冷却。 2）坑冷 锻件放入填有炉灰、沙子等保温材料的坑中慢慢冷却。 3）炉冷 锻件锻好后，再放回加热炉中，随炉温慢慢冷却到较低温度后再出炉。 一般地，碳素结构钢和低合金钢的中小型锻件，锻后均采用冷却速度较快的 空冷方式，成分复杂的合金钢件大都采用坑冷或炉冷。冷却速度过快会造成 表层硬化，难以进行切削加工，甚至产生裂纹。