自由鍛是一種應(yīng)用最為普遍的鍛造工藝，它使用簡(jiǎn)單的鍛壓設(shè)備和一些通用工具，在上下砧塊間對(duì)坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，從而獲得需要的形狀和尺寸以及合乎要求的組織性能的鍛件。它的特點(diǎn)是：生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，應(yīng)用范圍廣，適合于新產(chǎn)品試制和小批量生產(chǎn)。大型鍛件的批生產(chǎn)有時(shí)也采用自由鍛制造。
另外，自由鍛雖然不需要專(zhuān)用模具，生產(chǎn)成本較低，但對(duì)工人的技術(shù)水平要求較高。
自由鍛造的基本工序包括：鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、擴(kuò)孔、切斷、彎曲等。

鐓粗是使坯料高度減少、面積增加的一種鍛造工序。它常用于原始坯料直徑較小而要鍛制橫截面積較大的鍛件（齒輪毛坯、餅坯、法蘭盤(pán)毛坯等），也用于鍛環(huán)沖孔前的輔助工序。其作用為：
（1)改變鑄造組織，提高合金力學(xué)性能的預(yù)鍛工序；
（2)提高下一步拔長(zhǎng)時(shí)的鍛造比的預(yù)備工作；
（3)在制造環(huán)形鍛件時(shí)，作為沖孔工序前的預(yù)鐓工序；
（4)作為制造盤(pán)形鍛件的制坯工序。
1 鐓粗時(shí)金屬內(nèi)部的變形區(qū)域
塑性變形時(shí)，變形體內(nèi)任一質(zhì)點(diǎn)金屬的流動(dòng)總是沿著阻力最小的方向進(jìn)行。影響金屬流動(dòng)的因素有：變形金屬與工具接觸面上的摩擦、工具與變形金屬間的相互作用、坯料的化學(xué)成分、組織和溫度的均勻性等。鐓粗時(shí)，變形區(qū)內(nèi)金屬的應(yīng)力狀態(tài)與金屬流動(dòng)大體分為3個(gè)區(qū)域（見(jiàn)圖6-1).

I區(qū)：難變形區(qū)，位于接觸表面中心部位。由于受摩擦力影響最大，該區(qū)受到強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力作用，而且靜水壓力最高，變形最難發(fā)生。當(dāng)摩擦阻力大到某一極值時(shí)，變形金屬可能與工具接觸表面出現(xiàn)黏結(jié)，不發(fā)生變形。若坯料為鑄造狀態(tài)，即使冷鐓，該區(qū)金屬的金相組織仍為粗大的鑄造枝晶組織，硬度值最低，說(shuō)明該區(qū)變形量很小。
II區(qū)：易變形區(qū)，基本上處于變形金屬的芯部。與鍛壓力成45°角的附近區(qū)域，受三向壓應(yīng)力作用，處于最有利的變形部位，且離接觸表面較遠(yuǎn)，摩擦力的影響較小，因此，又稱(chēng)強(qiáng)變形區(qū)。熱鐓自由鍛和胎模鍛時(shí)此區(qū)最易發(fā)生再結(jié)晶，冷鐓后此區(qū)的硬度值最高。
II區(qū)：自由變形區(qū)，靠近變形金屬的側(cè)面而處于II區(qū)以外的區(qū)域。此區(qū)由于不受摩擦影響以及處于易變形區(qū)的外圍，所以變形較自由，其變形量較I區(qū)大，但比II區(qū)小。該區(qū)由于側(cè)表面自由變形的結(jié)果，使該區(qū)受壓縮后易形成凸鼓形，鼓形的出現(xiàn)標(biāo)志著鐓粗時(shí)產(chǎn)生了不均勻變形。此區(qū)為軸向受壓而正弦向、徑向受拉應(yīng)力，拉應(yīng)力的存在是鐓粗成鼓形后產(chǎn)生縱向裂紋的原因。
2 鐓粗力的計(jì)算和鐓粗的分類(lèi)
用液壓機(jī)鐓粗時(shí)，錠坯高度應(yīng)比液壓機(jī)最大空間小50mm.若用鍛錘鐓粗，為了充分發(fā)揮鍛錘的能力，錠坯高度應(yīng)用鍛錘最大行程的75%.在所有鍛造設(shè)備中，鐓粗所需要的力量最大，鐓粗力P(N)的大小由下式?jīng)Q定：
P=CσbF
式中

C--材料變形時(shí)的約束系數(shù)，由坯料和工具的幾何形狀以及摩擦條件決定，當(dāng)摩擦系數(shù)為0.5時(shí)，C值由表6-1確定；
σb-材料在變形溫度下的強(qiáng)度極限，MPa;
F-坯料與工具的接觸面積，mm2.

任何鐓粗時(shí)，毛坯的平均直徑（見(jiàn)圖6-2(a))）為：

鐓粗的鍛造比用鐓粗后的面積Fn和鐓粗前的面積Fn-1之比來(lái)計(jì)算：
Y=Fn/Fn-1
鐓粗時(shí)的變形程度為：
ε=(h0-h)/h0=?h/h0×100%

真實(shí)主應(yīng)變?yōu)椋?br/>e=1n (h0/h)=-ln(1-ε)
當(dāng)h0／h<1.2或ε<20％時(shí)，就工程實(shí)用來(lái)說(shuō)，取e=ε已足夠精確，誤差不超過(guò)10%.在此種情況下，轉(zhuǎn)移的體積可用下式來(lái)計(jì)算：
Vo=V(?h/h0)
式中

D-鐓粗毛坯的體積。
鐓粗帶尾柄的毛坯（見(jiàn)圖6-2(b))是為了下道工序拔長(zhǎng)。鐓粗后毛坯端面呈凸起形，可避免在拔長(zhǎng)時(shí)形成凹陷的端面。墊環(huán)上鐓粗（見(jiàn)圖6-2－2(c)）用于制造圓盤(pán)或其他帶有直徑不
大但有較高臺(tái)階的鍛件毛坯。由于原始毛坯直徑與鍛件臺(tái)階部分直徑相差太大，所以不宜由毛坯一端拔出臺(tái)階部分。墊環(huán)內(nèi)表面斜度一般為5°~7°.僅一個(gè)凸起部分的鍛件采用一個(gè)墊環(huán)。
環(huán)中鐓粗（見(jiàn)圖6-2(d))用于帶頭的桿形鍛件，此時(shí)原始毛坯直徑可以選得比環(huán)的內(nèi)孔略小些（見(jiàn)圖6-2(c)),也可以預(yù)先把毛坯拔至桿部直徑。
對(duì)于鈦合金鐓粗，原始毛坯的高度仍不應(yīng)大于其直徑的2.5倍。若ho≥2.5d，毛坯會(huì)出現(xiàn)彎曲，而消除彎曲又需增加補(bǔ)充工序。
為了糾正鐓粗后鍛件側(cè)表面上的鼓肚，需要采用滾圓工序修整。滾圓可以在平砧或半圓弧砧塊上進(jìn)行。

億沐鑫新材料公司產(chǎn)品分類(lèi)：鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽(yáng)極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設(shè)備、鈦餅鈦環(huán)、鈦標(biāo)準(zhǔn)件、鈦加工件