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自由鍛工藝過程的實(shí)質(zhì)是利用簡單的工具，逐步改變原坯料的形狀、尺寸和組織結(jié)構(gòu)，以獲得所需鍛件的加工過程。自由鍛工藝所研究的內(nèi)容是：鍛件的成形規(guī)律和提高鍛件質(zhì)量的方法兩個方面。

自由鍛的優(yōu)點(diǎn)是：所用工具簡單，通用性強(qiáng)、靈活性大，因此適合單件和小批鍛件，特別是特大型鍛件的生產(chǎn)，這對于新產(chǎn)品的試制、非標(biāo)準(zhǔn)的工裝夾具和模具的制造提供了經(jīng)濟(jì)快捷的方法。為了減輕模鍛設(shè)備的負(fù)擔(dān)或充分利用現(xiàn)有模鍛設(shè)備，簡化模鍛結(jié)構(gòu)，有些模鍛件的制坯工步也在自由鍛設(shè)備上完成。  

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視頻作者：定襄縣億欣源法蘭加工有限公司

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鍛件的預(yù)成形坯：

預(yù)成形坯的設(shè)計(jì)是根據(jù)鍛件的重量、密度、形狀和尺寸要求，設(shè)計(jì)預(yù)成形坯的密度、形狀和尺寸的。基本的原則就是在鍛造時有利于預(yù)成形坯的致密和充滿模膛，同時在充滿模膛前應(yīng)盡可能使預(yù)成形坯有較大的橫向塑性流動。但在充滿模具型腔前的塑性變形量不能大于預(yù)成形坯塑性允許的極限值。另外還必須考慮預(yù)成形坯在充滿模具型腔時，各部位的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)盡可能處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)下，避免或減小拉應(yīng)力狀態(tài)。

密度是預(yù)成形坯的基本參數(shù)。根據(jù)預(yù)成形坯密度及鍛件質(zhì)量，求得預(yù)成形坯的體積，然后根據(jù)預(yù)成形坯的高徑比，分別確定預(yù)成形坯的高度及徑向尺寸。以此作為壓制模尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)。粉末鍛件的密度主要是由鍛造變形決定的，一般與預(yù)成形坯密度關(guān)系不大。預(yù)成形坯密度選擇主要考慮預(yù)成形坯要有足夠強(qiáng)度，保證在生產(chǎn)工序之間的傳輸過程不損壞，形狀完整。為此一般冷壓制后的預(yù)成形坯密度為理論密度的80%左右。

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鍛件的下料：直徑>40mm的棒料多用圓盤鋸切割，小直徑棒材可用砂輪切割。當(dāng)要求較高時可用車床下料。馬氏體原材料表面若有劃痕等缺陷，需用車床剝皮或用無心磨磨去。

鍛件的加熱：鍛前加熱可以用電爐，也可以用火焰爐。生產(chǎn)中多用火焰爐。對于奧氏體不銹鋼，爐氣應(yīng)保持中性或微氧化性，以免產(chǎn)生滲碳造成晶間腐蝕；對于馬氏體不銹鋼，不可以采用過分氧化氣氛，以免引起嚴(yán)重脫碳。

在700~800℃以下，不銹鋼的熱導(dǎo)率比較小，因此不銹鋼鍛件鍛造需要的加熱時間較長。鐵素體不銹鋼加熱到高溫時晶粒長大傾向嚴(yán)重，造成較大脆性，馬氏體不銹鋼在高溫下氧化、脫碳特別嚴(yán)重，它們都要求盡量縮短在高溫下的加熱時間。所以這兩類鋼，以及直徑或厚度超過100mm的奧氏體不銹鋼，一般采用兩階段加熱：先緩慢加熱到850℃，然后快速加熱到始鍛溫度。

對于直接投入高溫爐中加熱的毛坯，從入爐算起，加熱時間按2mm/min計(jì)算；對于分成兩段加熱的毛坯，預(yù)熱階段時間按2mm/min計(jì)算，后一階段加熱時間按3mm/min計(jì)算。

對于精密鍛件或小余量的重要鍛件，加熱前應(yīng)在毛坯表面涂一層玻璃潤滑劑，然后再加熱。玻璃潤滑劑的配置一般按57%的玻璃、3%的黏土和40%的水。含鎳量較高的不銹鋼必須采用不含硫的燃料加熱，因硫滲入鋼中與鎳形成低熔點(diǎn)硫化物及共晶體分布在晶界上，高溫鍛造時會產(chǎn)生晶間裂紋。

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