中国锻造业发展现状[1]

中国锻造业发展现状

课程名称：锻造工艺学与模具设计

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2010 年 3月 28日

中国锻造业发展现状

首先，应该表述的是，锻造是一种借助工具或模具在中级或压力作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。与其他的几种加工方法相比，如铸造、机械切割加工等等，锻造的优点是显而易见的。它主要表现在锻造加工的生产率最高；锻件的形状、尺寸稳定性好，并且具有最佳的综合力学性能；而且锻件韧性高、纤维组织合理，件与件之间性能变化小；锻件的内部质量与加工历史有关，不会被任何一种金属加工工艺超越。

我国在公元前200年就掌握了锻造的有关技术，例如在陕西兵马俑出土的三把合金宝剑，其中一把至今仍光艳夺目，锋利如昔。这种情况表明了在很早的时候，我们就可以运用锻造技术来制作我们正产生活中的各种工具以及战争兵器。在经过了几千年的发展以后，在1864年和1913年，Tresca和Mises先后发现了金属进行塑性变形的条件，即屈服准则，促使锻压成为一门学科，从此开始了锻压的快速发展。这其中包括前苏联学者古布金较为全面、系统地论述了压力加工原理，从而奠定了压力加工学科的理论基础。经过了100多年的发展，锻压已经成为了一门综合性的学科，它以塑性成形原理、金属学、摩擦学为理论基础，同时涉及传热学、物理化学、机械运动学等相关学科，以各种工艺学，如锻造工艺学、冲压工艺学等为技术，与其他学科一起支撑着机器制造业。在我国这个发展中国家，经过了半个多世纪的建设，锻造工业可以说从无到有、从大到小，一步步的发展到了今天的规模。也正是今天这样的规模，为我国机器制造业持续高速发展奠定了雄厚的基础。当然，与发达国家相比，我国无论是锻造设备还是锻造技术，无论是设备的数量、吨位、种类，还是性能方面，都有着比较大的差距。这是当前我国锻造业的现状，也促使着我们要继续重视锻造业的发展和改革，争取早日走到世界的前列。

而今天在这里，我主要是谈论一下锻造技术的一个分支，即铝合金的等温锻造技术的发展以及这种技术在我国国内的发展现状和应用情况。

铝合金的等温锻件具有组织均匀、机械质量高的特点，在航空航天等领域的应用越来越广泛。铝合金具有比强度、比刚度高，以及导热性好等特点，成为了飞机和航天器材轻量化的首选材料。现在，每辆空中客车上使用了180t的厚铝板，大多数巡航导弹的壳体是用优质铝合金铸锻件制造的，目前，铝合金在民用飞机结构上的用量也在逐渐增加。然而，由于结构复杂，形状特殊切性能要求较高，铝合金材料在热加工时因其成形温度窄，导热系数大，加工产品对象成形加工时变形程度较大，致使其成形加工性差。因此，对于复杂的铝合金零件，特别是高强度的铝合金零件，成形大多数都是采用等温锻造的技术来完成。

等温锻造是近年来发展起来的一种先进的锻造技术，它是指在模锻的整个过程中，将模具和胚料的温度保持在相同的或相近的温度，并且较慢的成形速度来完成的成形方法。在较高的温度条件下，锻件以较低的应变速率变形，因此变形材料能充分的再结晶，从而可以大部分或全部客服加工硬化的影响。等温锻造的工艺关键是要求胚料在一定温度点或者在一定温度段发生变形，而对不同变形胚料来说，其最佳变形温度也是不同的，所以在锻造过程中对温度的要求控制十分重要。与常温锻造相比，等温锻造具有以下优点：

1．变形速率低，变形温度恒定，克服了模冷、局部过热和变形不均匀等不足，切动态再结晶十分充分，锻件的微观组织和综合性能具有良好的均匀性和一

致性。

2．显著的提高金属材料的塑性，毛坯的冷却速度和变形速率都降低，因而大大降低了材料的变形抗力。

3．由于减少或消除了模具激冷和材料应变硬化的影响，不仅锻造载荷小，设备吨位大大降低，而且还有助于简化成形过程，因此可以锻造出形状复杂的大型结构件和精密锻件。

4．等温条件使模锻过程在最佳的热力规范下进行，且加工参数可以被精确控制，因此产品具有均匀一致的微观组织和优良的力学性能，并且能使少切削或完全无切削的优质复杂零件的生产成为可能。

世界上等温锻造技术起始于美国。1964年，美国国际商务机器公司开始用等温锻造成形零件，在20世纪70年代就使用这种等温锻造设备和热锻模技术生产航空飞机零件。我国国内的等温锻造起始于哈尔滨工业大学，20世纪80年代，刘润广、王件仁、吕炎教授等人开始研究铝合金等温锻造技术工艺。在1985年，开始了对LD5锻铝合金叶片等温锻造进行了研究。在1993年，对2618A铝合金铰链接头的成形工艺研究，生产出的零件晶粒度大到了1.0级。90年代，景德镇航空锻铸公司生产出了国内最早装机的铝合金精密锻件。2000年开始，北京航空材料研究院的李惠曲等人对LD11（4032）的铝合金等温锻造进行研究，发现变形温度升高，变形抗力降低，有利于锻造成型。但是，过高的温度易使合金发生过烧，在390—450摄氏度范围内，应变速率0.005—0.05范围内变形合适。

目前，我国最大的等温锻造机油压机问10000t，位于陕西江源航空锻铸工业公司。在2005年，该公司利用万吨油压机、龙控镗铣床等先进设备生产出目前国内最大的铝合金等温锻件。

在未来的很久一段时间内，航空航天的发展会越来越迅猛。在这种情况下，铝合金等温锻造技术的发展也会日新月异，我们要把握这个机会，大力发展锻造工业技术，以期早日达到世界先进水平。

［1］姚泽坤.锻造工艺学与模具设计第二版.西安.西北工业大学出版社.2007

［2］杨帆龚小涛石鑫赵岷.铝合金等温锻造技术的发展.金属加工——热加工.西安.2010（5）