精密鍛造成形技術(shù)及應(yīng)用

王京

摘 要：隨著我國機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)制造技術(shù)水平也提升較快。精密鍛造成型技術(shù)已經(jīng)逐漸完善和成熟，其應(yīng)用的范圍也是非常廣泛，尤其在汽車制造、航空航天、船舶制造等方面應(yīng)用較多。本文簡單介紹了精密鍛造成型技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的幾種工藝方法，并分析了精密鍛造成形技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：精密鍛造成形技術(shù)；精密鍛造工藝；發(fā)展趨勢

鍛造技術(shù)在我國的應(yīng)用比較早，從青銅器時(shí)期開始，我國就能熟練地運(yùn)用鍛造技術(shù)來鍛制農(nóng)具、器具以及兵器等。隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，為了滿足人們的生活生產(chǎn)需要，鍛造技術(shù)也在不斷地改善和提升。對于我國目前的工業(yè)水平和市場需求，傳統(tǒng)的鍛造技術(shù)已經(jīng)滿足不了社會(huì)發(fā)展的需要，因此，加快鍛造技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新迫在眉睫。

精密鍛造成形技術(shù)即是將零件鍛造成形后，只需要通過少量地加工甚至是不需要再次加工就可以得到滿足尺寸精度要求的零件。應(yīng)用該技術(shù)一方面可以減少能源、原材料的使用，另一方面還能精簡生產(chǎn)設(shè)備以及加工工藝，大幅度地提升產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，為制造企業(yè)減少生產(chǎn)成本。精密鍛造成形主要有兩種方法進(jìn)行：精鍛件，采用精鍛技術(shù)直接對零件的某個(gè)部分或者整個(gè)零件進(jìn)行加工，就能大大減少機(jī)械加工的工作量；精化毛坯，采用精鍛技術(shù)直接加工出符合標(biāo)準(zhǔn)的毛坯。目前，在精密鍛造工藝中，根據(jù)不同的成形溫度歸分為四種，即冷精鍛、溫精鍛、熱精鍛以及復(fù)合精鍛等。

1 精密鍛造成形工藝的方法

1.1 冷精鍛成形工藝

冷精鍛工藝即是直接在室溫下對金屬材料進(jìn)行加工鍛造，其技術(shù)主要分為冷鐓擠和冷擠壓等。其原理為讓金屬材料在常溫下受到所施加的壓力而產(chǎn)生塑性變形，最終根據(jù)零件的使用要求生成形狀各不相同的鍛件。冷精鍛成形工藝的優(yōu)點(diǎn)包括：能精準(zhǔn)地把握工件的尺寸與形狀，避免了因?yàn)楦邷禺a(chǎn)生的誤差；所生成的工件有著較高的精度和強(qiáng)度；由于不用進(jìn)行熱加工處理，工件的表面不會(huì)有燒損和氧化反應(yīng)，所以工件的表面質(zhì)量也很高。在冷精鍛工藝中，鍛件的抗變形力大、塑性差以及填充效果也差，就需要規(guī)格較高的模具和設(shè)備，一般鍛造的工件其形狀都不會(huì)很復(fù)雜。

冷精鍛成形技術(shù)在多品種小批量生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，包括汽車零部件、摩托車零部件和齒形零件等，比如之前的球頭銷、螺母、活塞銷等，現(xiàn)在的有花鍵軸、十字軸、等速萬向節(jié)、啟動(dòng)齒輪、傳動(dòng)軸、三銷軸等等。目前，我國汽車工業(yè)也是快速發(fā)展，冷精鍛成形技術(shù)的應(yīng)用也有著重要的意義，其中最具有代表意義的就是江蘇大豐森威汽車精鍛件廠，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高難度零部件的批量化生產(chǎn)。

1.2 溫精鍛成形工藝

溫精鍛成形技術(shù)，即是先把鍛件進(jìn)行熱處理，加熱到再結(jié)晶溫度之下的某個(gè)適合的溫度進(jìn)行鍛造。該技術(shù)是在上世紀(jì)60年代開始發(fā)展的，其最好的鍛造溫度應(yīng)該是讓鍛件的抗變形力明顯減弱以及塑性變形顯著增加時(shí)的溫度，并且在此溫度下，鍛件還沒有發(fā)生較強(qiáng)的氧化作用。采用溫精鍛工藝，一方面可以解決鍛件抗變形力大的問題，且能鍛造形狀復(fù)雜的工件，另一方面還能消除由于發(fā)生氧化作用而對工件的尺寸精度和表面質(zhì)量造成的影響。同時(shí)，溫精鍛成形工藝也有一定的局限性，鍛造時(shí)的溫度過低、溫度范圍也很窄，這就對模具和鍛件本身的屬性有著較高的要求，一般都是運(yùn)用精度非常高的鍛造設(shè)備才能完成這個(gè)工藝，該工藝通常在鍛造一些中等強(qiáng)度的工件中應(yīng)用較多。所以，溫精鍛成形技術(shù)更適用于大批量生產(chǎn)。

1.3 熱精鍛成形工藝

熱精鍛成形技術(shù)，即是在金屬材料的再結(jié)晶溫度之上進(jìn)行鍛造。由于鍛造的溫度比較高，金屬材料的塑性變形較好、抗變形力較低，金屬材料的變形程度大，所以更容易生產(chǎn)出形狀較為復(fù)雜的工件。在熱精鍛成形工藝中，經(jīng)常會(huì)運(yùn)用到的方法為閉式模鍛，但是在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)受到制造精度低、下料不準(zhǔn)、模具設(shè)計(jì)誤差等因素的影響，閉式模鍛在工藝的后階段產(chǎn)生較大的抗變形力，將會(huì)傷害到機(jī)械設(shè)備和模具。在處理這個(gè)問題時(shí)需要用到分流降壓的原理，就是在封閉型腔最后充滿的部位設(shè)置形狀大小合理的分流降壓腔孔，起到的作用為一旦坯料充滿到整個(gè)型腔，就會(huì)讓多出的金屬液體通過這些飛流腔孔自動(dòng)流出，就能很好地解決型腔容積和坯料體積不均等的問題，還使得型腔內(nèi)的壓力得到有效緩解，延長了模具和設(shè)備的使用壽命?，F(xiàn)階段，我國自主生產(chǎn)的載重汽車中裝配的直齒錐齒輪幾乎都是采用熱精鍛工藝技術(shù)生產(chǎn)的，大致的生產(chǎn)工藝包括：下料、車皮、加熱、預(yù)鍛、終鍛、切飛邊、溫精壓等，并且最終工件成形的精度非常高。

1.4 復(fù)合精鍛成形工藝

復(fù)合精鍛成形技術(shù)，它綜合了冷精鍛、溫精鍛和熱精鍛工藝等三種技術(shù)，并且還融合了其它相關(guān)的成形技術(shù)，根據(jù)工件的生產(chǎn)要求來組合多種鍛造方法以共同鍛造工件，它可以將冷精鍛、溫精鍛及熱精鍛的優(yōu)點(diǎn)全部凸顯出了，且能有效避免三種工藝的弊端。運(yùn)用復(fù)合精鍛成形技術(shù)，就可以生產(chǎn)出尺寸精度高、形狀復(fù)雜、性能高的鍛件。它相比傳統(tǒng)的鍛造成型工藝，其優(yōu)點(diǎn)更加全面，工藝流程也較為簡便，能夠鍛造更多符合實(shí)際需要的工件，減少了能源和原材料的使用，有著較高的經(jīng)濟(jì)效益。復(fù)合精鍛成形技術(shù)在各種管接頭和齒輪等強(qiáng)度比較高的工件中是一種非常標(biāo)準(zhǔn)的鍛造工藝。目前，符合精鍛成形技術(shù)在我國仍然處于研究階段，只有極少數(shù)地方運(yùn)用到，還需要大家的共同努力。

2 精密鍛造成形技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用

在汽車制造業(yè)中，汽車的零部件較多，有些零部件的質(zhì)量要求和性能要求也非常高，而精密鍛造成形技術(shù)的有效應(yīng)用將會(huì)大大提高零部件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，以滿足汽車制造業(yè)的生產(chǎn)需要。現(xiàn)階段，精密鍛造成形技術(shù)在汽車制造的應(yīng)用范圍主要為：齒輪類、花鍵類、軸類和整體橋殼等零部件。

齒輪類零部件：由日本研發(fā)出的一種汽車換擋傳動(dòng)齒輪結(jié)合齒整體熱鍛加冷精鍛成形技術(shù)，處于汽車齒輪鍛造中的領(lǐng)先位置，一方面可以節(jié)約大約30%的原材料，將材料的平均利用率提高到60%，另一方面，鍛件的精度和使用性能都非常高，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被引進(jìn)到我國的汽車制造中。

花鍵類零部件：目前，不管是國內(nèi)還是國外，在生產(chǎn)汽車花鍵類零部件時(shí)所采用的鍛造工藝大致包括：平板齒條搓擠工藝、冷擠工藝、整體凹模和多輥凹模正擠工藝等。在我國，通常使用的是平板齒條搓擠工藝和整體凹模正擠工藝。在汽車工業(yè)較為發(fā)達(dá)的日本，多以冷擠壓精鍛成形技術(shù)為主，在我國只有在少數(shù)花鍵齒比較短小的零部件上應(yīng)用冷擠精鍛成形技術(shù)。

軸類零部件：生產(chǎn)軸類零部件時(shí)多以冷擠壓精鍛成形技術(shù)為主，如：半軸、輸出軸和輸入軸等。在日本和德國，在制造軸類零部件時(shí)基本普及了冷擠壓技術(shù)，而在我國只有部門汽車制造廠采用了冷擠壓技術(shù)。我國汽車制造部門也正在研發(fā)這一技術(shù)，且已經(jīng)研發(fā)出輕型車的半軸冷擠壓成形技術(shù)。

整體橋殼：一些歐美國家在制造汽車的整體橋殼時(shí)利用的是縮徑——擴(kuò)脹技術(shù)，而我國已經(jīng)研發(fā)出縮徑——液壓脹形成形技術(shù)，將會(huì)逐步地替代沖焊橋殼技術(shù)和鑄造橋殼技術(shù)。

精密鍛造成形技術(shù)在汽車工業(yè)制造中的應(yīng)用比較廣泛，且精密鍛造成形技術(shù)的水平也標(biāo)志著整個(gè)汽車工業(yè)的制造水平。德國、日本在這一領(lǐng)域的研究遙遙領(lǐng)先，而我國的汽車工業(yè)剛剛起步，很多技術(shù)還未實(shí)現(xiàn)真正意義上的國產(chǎn)化，這就需要研究者投入更多的精力開發(fā)出先進(jìn)的精密鍛造成形技術(shù)，進(jìn)而推動(dòng)我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展。

3 結(jié)語

本文對精密鍛造成形技術(shù)的研究還比較淺顯，不可否認(rèn)，精密鍛造成形技術(shù)的應(yīng)用確實(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中起到了關(guān)鍵性的作用。但是，該項(xiàng)技術(shù)目前還處于不太完善的地步，還需要進(jìn)一步研究，不斷地完善并且創(chuàng)新，進(jìn)而能夠大大提高鍛件的質(zhì)量、運(yùn)用的原材料多元化、工件尺度多樣化、減少設(shè)計(jì)時(shí)間等，

參考文獻(xiàn)：

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