1. 自由锻设备

1）空气锤

空气锤一般用于单件、小批量生产中、小型锻件或制坯、修理场合。其工作原理和外形如图4.1 所示，其规格是由落下部分（锤杆、上砧等）的质量来表示的，如75 kg、560 kg 等。

图4.1　空气锤工作原理图及外形图

1—工作缸；2—旋阀；3—压缩缸；4—手柄；5—锤身；6—减速机构；7—电动机；8—脚踏杆；9—砧座；10—砧垫；11—下砧块；12—上砧块；13—锤杆；14—工作活塞；15—压缩活塞；16—连杆；17—上旋阀；18—下旋阀

2）水压机

水压机一般用于单件、小批量生产中、大型锻件，其外形如图4.2 所示。其规格是由标称压力的大小来表示的，如8 000 kN（800 t）、125 000 kN（12 500 t）。其原理是利用20～40 MPa 的高压水在工作缸中产生高达5～125 MN 的静压力，使坯料受挤压产生塑性形变。

图4.2　水压机本体的典型结构

1—下横梁；2—下砧；3—立柱；4—上砧；5—活动横梁；6—上横梁；7—密封圈；8—柱塞；9—工作缸；10—回程缸；11—回程柱塞；12，13—管道；14—回程横梁；15—回程拉杆

2. 机器自由锻的主要工序

要完成某锻件的锻造过程，必须采用一个或几个基本工序并按一定顺序加以组合。机器自由锻的主要工序如表4.6 所示。

表4.6　机器自由锻的主要工序(www.daowen.com)

续表

3. 自由锻件缺陷与质量分析

在自由锻生产过程中，常见的锻件主要缺陷有以下方面：

① 横向裂纹。内部横向裂纹产生的原因有：冷锭的低温加热速度过快引起较大的热应力，或在拔长低塑性坯料时的相对送进量太小。较深的表面横向裂纹主要是由于原材料质量差，坯料冶金缺陷较多而引起的。较浅的表面横向裂纹可能是在拔长时采用的相对送进量过大所引起的。

② 纵向裂纹。表面纵向裂纹是由于坯料冶金质量不佳，或倒棱时压下量过大引起的。内部纵向裂纹出现在冒口端时，是由于坯料缩管或二次缩孔在锻造时切头不足而引起。裂纹如果出现在锻件中心区，则是由于加热未能烧透，中心温度过低，或采用上、下平砧拔长圆形坯料变形量过大所造成的。

③ 表面龟裂。当坯料含铜、锡、砷、硫较多且始锻温度过高时，在锻件表面会出现龟甲状浅裂纹。

④ 内部微裂。又称为夹杂性裂纹，是由于中心疏松组织未能锻合而引起，常与非金属夹杂并存。

⑤ 局部粗晶。表现为锻件的表面或内部局部区域晶粒粗大。这是由于加热温度高、变形不均匀，并且局部变形程度（锻造比）太小所导致的。

⑥ 表面折叠。这是由于拔长时砧子圆角过小，送进量小于压下量而造成的。

⑦ 中心偏移。这是由于坯料加热时温度不均，或锻造操作时压下不均所导致的钢锭中心与锻件中心不重合。

⑧ 机械性能不能满足要求。锻件强度指标不合格，与冶炼、锻压和热处理有关。横向机械性能（塑性、韧性）不合格，则是由于冶炼杂质太多或镦粗比不够所引起。

分析研究锻件产生缺陷的原因，提出有效的预防和改进措施，是提高和保证锻件质量的重要途径。从锻件各种形成的原因可以看出，影响锻件质量的因素是多方面的，除了原材料质量的优劣具有重要影响之外，还与锻造工艺以及热处理工艺密切相关。