锻造工艺：自由锻、模锻与镦粗的应用

一、自由锻
定义
金属坯料在上下砧块之间受冲击力或压力而变形的锻造方法，坯料在水平方向可自由流动。
工艺特点
设备简单：使用锻锤、液压机等设备，投资成本较低。
灵活性高：可锻造多种形状的零件，如轴类、环类、筒类等。
精度较低：主要依靠人工操作控制形状和尺寸，适合小批量生产或大型锻件（如大型发电机转子）。
典型应用
锻造大型轴类零件（如曲轴）、齿轮毛坯、法兰盘等。
二、模锻
定义
金属坯料在锻模模膛内受压力或冲击力而变形，最终获得与模膛形状一致的锻件。
分类及特点
锤上模锻
设备：蒸汽 - 空气锤、电液锤等。
特点：生产效率高，锻件精度较高，适合中小批量生产；但振动大，噪声高。
应用：汽车发动机连杆、齿轮等。
热模锻压力机模锻
设备：机械压力机（如曲柄压力机）、液压机。
特点：锻件尺寸精度高，表面质量好，适合大批量生产；但模具成本高，不适合复杂形状锻件。
应用：汽车轮毂、轴承套圈等。
摩擦压力机模锻
设备：摩擦压力机，结合了锤锻和压力机锻的特点。
特点：结构简单，操作方便，适合中小型锻件；但生产效率较低。
应用：阀门零件、小型齿轮等。
三、镦粗
对金属坯料沿轴向施加压力，使其高度减小、横截面增大的锻造工艺。
工艺特点
变形均匀：可改善金属的组织结构，提高力学性能。
应用场景：常用于制造盘类零件（如齿轮坯）、凸缘件等，或作为模锻前的制坯工序。
注意事项：坯料高度与直径比过大时易产生弯曲，需控制变形量。
四、拔长
沿垂直于金属坯料轴线方向施加压力，使其长度增加、横截面减小的锻造工艺。
工艺特点
改善性能：可打碎钢锭中的铸造组织，细化晶粒，提高锻件的力学性能。
应用场景：制造轴类零件（如传动轴、活塞杆）、长条形锻件等。
操作要点：需反复翻转坯料，确保变形均匀。
五、模锻挤压复合工艺
将模锻与挤压工艺结合，金属在模膛内同时承受挤压和锻造作用。
工艺特点
精度高：锻件尺寸更精准，表面光洁度好，接近净成形。
力学性能优：金属流线分布更合理，适合承受高载荷的零件（如航空发动机叶片）。
应用场景：高端制造业中的复杂零件，如航空航天用钛合金构件。
六、等温锻造
在恒定温度下（金属再结晶温度以上）进行锻造，模具和坯料保持相同温度。
工艺特点
变形均匀：减少金属流动阻力，适合难变形材料（如铝合金、钛合金）。
锻件性能好：组织均匀，力学性能稳定，适合航空航天等高精度领域。
成本较高：需专用加热设备，模具材料要求高。
七、径向锻造
定义
多个锤头沿径向对旋转的金属坯料进行高速打击，使其直径减小、长度增加。
工艺特点
精度高：可锻造细长轴类零件，表面粗糙度低。
生产效率高：适合大批量生产，如枪管、光轴等。