热模锻工艺介绍 180813

• 1.锻件精密化 • 2.锻造材料的轻量化 • 3.锻模加工数字化 • 4.锻压设备驱动智能化 • 5.锻造生产线自动化 • 6.锻压企业组合全球化
主要模锻设备的性能比较
参数名称 打击速度（m/s） 冷击时间(ms) 成形时间(ms) 打击频率 灵活性 投资比例 适应性 结构复杂 自动化程度 锻造原理 工作精度 能源消耗比较
状复杂、精度高的产品
热锻成形发展趋势
1）. 轻量化成形 * 基于强度和安全下的汽车传动系统轻量化 * 汽车底盘轻量化 * 汽车零部件的创新减重 * 基于轻型、高强度的“轻型锻造”研究 2）. 高精密化、少无切削加工 积极发展热精密成形、热精锻技术，提高成形精度如：闭式模锻、高速热镦锻成形技术、等温 锻 造技术，多向精密模锻技术等，将得到快速发展。 3）.节能和节材 降低能源消耗，降低污染物排放，是研发的主要内容。与上述要求相应的先进成形技术主要有： * 材料的非调质钢化 * 锻热淬火 * 形变热处理 * 等温余热正火 4）. 高效生产、自动化、智能化 尽量缩短产品生产周期越来越成为企业提高竞争力的先决条件之一，即时交货和随时供应变化 了的 产品是目前时代发展的需要。从业人员短缺，生产劳动强度大，从事这一职业的人员越来越少， 因此采 用自动化技术将是企业必须要发展的方向
1）模锻锤： G=（3.5~6.3）KF（公斤） 2）热模锻压力机 P=（6.3~7.4）F（吨） 圆形锻件：P=8（1-0.001D）（1.1+20/D）2 FБbt 非圆形：P=8（1-0.001D）（1.1+20/D）2 （1+0.1 ）FБbt 3）平锻机 P=5（1-0.001D）（D+10）2Бbt 4）螺旋压力机 P=KБbtF
c、根据锻模的运动方式，锻造又可分为摆辗、摆旋 锻、辊锻、楔横轧、辗环和斜轧等方式。摆辗、摆旋锻 和辗环也可用精锻加工。为了提高材料的利用率，辊锻 和横轧可用作细长材料的前道工序加工。与自由锻一样 的旋转锻造也是局部成形的，它的优点是与锻件尺寸相 比，锻造力较小情况下也可实现形成。包括自由锻在内 的这种锻造方式，加工时材料从模具面附近向自由表面 扩展，因此，很难保证精度，所以，将锻模的运动方向 和旋锻工序用计算机控制，就可用较低的锻造力获得形
20世纪初期，随着汽车开始大量生产， 热模锻迅速发展，成为锻造的主要工艺。
我国目前拥有万吨以 上自由锻造液压机25台、 万吨以上模锻液压机8台、 万吨以上挤压机12台， 在建和建成的万吨以上 多向模锻液压机8台； 2016年，中国锻件总产 量1016.84万吨位居世界 第一。
图 装于美国Wyman Gordon公司的450MN模锻水压机 (美制5万吨)（工作台9.9 x 3.76 m,9缸6柱下传动）
蒸汽锤
4～7
螺旋压力机
0.6～0.8
2～3
30～60
5～15
30～150
80～100
6～15
好
差
1
多品种小批
1～2
单一零件大批
最简单
一般
差
差
多次锤击成形 一次冲击成形
差
差
15
2～3
热模锻压力机
0.3～0.7 30～60 80～120 40～80
差 4
单一零件大批 最复杂 好
静压力成形
程控模锻锤
4～6 2～3 5～15 80～110
3．设计模锻工步：一般模锻件均需对成形 工步和各工序进行详细计算和设计。 4．确定工艺过程：形成完整的模锻工艺过 程路线。 5．编制工艺过程规程：编写加工和验收模 锻件的指令性文件。
锻造工艺过程设计：
1. 设备选定 2. 模锻工步选定 3. 模锻件结构要素设计 4. 锻件图+热锻件图 5. 工装模具图
键块分别紧固在锤头和下模座
的燕尾槽中。
•
燕尾使模块固定在锤头
（或砧座）上，使燕尾底面与
锤头（或砧座）底面紧密贴合。
•
楔铁使模块在左右方向定
位。键块使模块在前后方向定
位。
热模锻压力机与模锻锤相比，其 工作特性为： （1）静压成形，无震动和噪音； （2）机架和曲柄连杆机构的刚性 大，工作时弹性变形小； （3）滑块行程一定，每一模锻工 步只要一次行程完成； （4）导向精度和承受偏载的能力 强； （5）有上下顶件装置，便于锻件 脱模。
目录
Contents
热模锻----装备 热模锻----工艺 热模锻----模具 热模锻----发展
锻造： 在加压设备及工 （模）具的作用下， 使坯料或铸锭产生 局部或全部的塑性 变形，以获得一定 几何尺寸、形状的 零件（或毛坯）并 改善其性能的加工 方法称为锻造。
1842年，英国的内史密斯制成第一台 蒸汽锤，使锻造进入应用动力的时代。以 后陆续出现锻造水压机、电机驱动的夹板 锤、空气锻锤和机械压力机。夹板锤最早 应用于美国内战(1861～1865)期间，用以 模锻武器的零件，随后在欧洲出现了蒸汽 模锻锤，模锻工艺逐渐推广。到19世纪末 已形成近代锻压机械的基本门类。
金马主要锻造设备
热模锻设备类 型
模锻锤
保有规格 50KJ锤、125KJ锤
数量 2
热模锻压力机 600-4000吨热模锻 19
螺旋压力机 其他
摩擦压力机，电动 12 螺旋压力机
平锻机、辊锻机、 楔横轧
• 金马拥有锻造生产线36 条，主要锻压生产设备： 俄罗斯产4000t、2500t、 1600t、1000t等热模锻 压力机生产线、高速精 密温热模锻生产线等； 主要热处理生产设备： 等温正火生产线、连续 调质生产线、箱式多用 炉生产线等；主要机械 加工设备：卧式加工中 心、立式加工中心、数 控车床等。年产能力7 万吨/3500万件（剩余 产能2万吨）。1
根据在不同的温度区域进行的锻造，针对锻件质量和锻造工艺要求的不同， 可分为冷锻、温锻、热锻三个成型温度区域。
• 锻造的特点
• 综合性能高：锻件的形状、尺寸稳定性好，并具有较高的综合力学性能； 锻件的最大优势是韧性好、纤维组织合理、锻件间性能变化小；
• 生产效率高：锻造还具有生产率高，节省材料的优点
商用车→
Commercial vehicle
➢ 传动系统 Drive System and Engine system
商用车→
Commercial vehicle
乘用车→
Passenger car
➢ 其他 Others
热模锻工艺过程
热模锻工艺过程
锻造加热温度
碳钢始锻温度在始熔温度下150 ℃ ~250℃，终锻温度在Ar1上，高于再结晶 温度50~100 ℃
2、摩擦压力机兼有锻锤和压 力机双重工作特性。对地基没有 特殊要求。滑块没有固定的下死 点和上死点。
3、摩擦压力机设备制造成本 低，劳动条件好。
4、摩擦压力机的缺点是生产 率低、传动效率低、抗偏载能力 差。
行程次数少，打击速度低： 摩擦：行程9～40次/min， 速度0.5~1.0m/s 液压：行程20~79次/min， 速度1.5~3.0m/s
金马主要锻造设备
2500T热模锻 (俄罗斯)
4000T 热模锻产线
4000T热模锻 (俄罗斯)
金马主要锻造设备
1600T热模锻 (俄罗斯)
1000T热模锻 (俄罗斯)
600T温锻机 (台湾)
50kJ 电液锤(德国)
目录
Contents
热模锻----装备 热模锻----工艺 热模锻----模具 热模锻----发展
项目 总产量 模锻件总量 其中：汽车 自由锻件总量
2010年 1022.40 690.00 480.00 260.00
2011年 1068.10 669.30 460.00 315.80
2012年 908.80 568.80 404.60ห้องสมุดไป่ตู้340.00
2013年 1001.50 642.90 464.50 358.60
• 铸造、锻造、机械加工三种金属加工方法所得到的零件低 倍宏观流线。
碾压锻造结构图
a、根据在不同的温度区域进行的锻造，针对锻件质量 和锻造工艺要求的不同，可分为冷锻、温锻、热锻三个 成型温度区域。
b、根据坯料的移动方式，锻造可分为自由锻、镦粗、 挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻。闭式模锻和闭式镦 锻由于没有飞边，材料的利用率就高。
好 2
多品种小批 简单 好
多次锤击成形
高
高
3
1
一、模锻锤的特点
（1）结构简单、工艺过程性 能好、生产效率高、设备造价低、 适合于多模膛锻造。
（2）模锻锤的打击能量可在 操作中调整，能实现轻重缓急打 击。
（3） 振动大、噪音大、工人 劳动强度大。
• 二、锤锻模的结构
•
锤锻模由上下两个模块组
成，两模块借助燕尾、楔铁和
预锻 终锻
摆臂成形过程
辊锻
前悬摆臂
4000T热模锻生产线 45 调质 锻件6.8kg 材料规格 60
预锻
终锻
锻造工艺过程设计：
模锻工艺过程设计的步骤
1．模锻工艺过程分析：根据产品图、锻件 图和技术标准所提出的原始条件和技术要求， 确定工艺过程参数，估算技术经济指标，提 出技术改造意见。 2．确定主导工艺过程：根据工艺过程技术 分析结果，确定制造模锻件的主导工艺过程。
图 法国AD公司6.5万吨多向模锻液压机(650MN) （工作台6x 3.5 m,5缸上传动加水平多缸多向锻）
• 锻件在重要机械设备 中所占比重：
飞机上采用的锻压（包括板 料成形）零件将占85%，汽 车将占60～70%，农机、拖 拉机将占70%。
图 中国二重8万吨模锻压机，2015年四川德阳
2010-2014年锻造行业产量和企业数量统计（产量：万吨）
2014年 万吨 1081.22 679.45 478.43 401.77
其中：环件
72.40
83.00
74.7.00
72.20
84.43
重要企业数
500
460
460
460
460
重要企业人员总 数
200000
143000
143000
143000
143000
本产量统计没有包括钢球、标准件以及手术器件等非功能性锻件。功能性锻件指经精加工（也有不加 工）后装配与各种机械设备中完成一定功能或起一定作用的锻造件。
热模锻压力机 （曲柄压力机）
和同样能力的模锻锤相比， 热模锻压力机的初次投资 大，但维护费用低，动力 消耗小。
和摩擦压力机模锻相比， 生产率较高，便于自动化。
热模锻压力机结构复杂， 制造条件要求高。
螺旋压力机种类：
摩擦螺旋压力机 电动螺旋压力机 离合器螺旋压力机 液压传动螺旋压力机
1、摩擦压力机靠飞轮积蓄 的能量工作，原则上可多次打击 干大活。实际有效打击次数不超 过3次。
• 锻压企业的分布地域一般集 中在工业经济发达的地区， 民营企业聚集的省(市)有浙 江、江苏、山东、上海、重 庆等，外方独资或中外合资 企业一般都选址在交通便利、 经济发达的省市。
图 俄罗斯ВСМПО7.5万吨(750MN)模锻液压机 （工作台16 x 3.5 m,12缸8柱上传动）
• 行业分布：
• 1.冷温锻企业主要集中在江浙沪 地区，及重庆等相关企业。主要 产业集群：1）江苏盐城、2）浙 江台州、3）上海嘉定4）重庆永 川
• 2.热锻企业，对于大型热锻件的 制造目前国有企业仍然占主导地 位，资金投入的影响是主要因素。
• 3.小型热锻企业主要以私营企业 为主。主要产业集群：1）山东 章丘、2）山西定襄、3）浙江瑞 安4）湖南嘉禾
螺母成形过程
制坯 W02螺母 2500T热模锻生产线 20CrMnTi 正火 锻件13.9kg 材料规格 Φ100
预锻 终锻
螺母成形过程
臂轴成形过程
镦锻
M88臂轴 2500T热模锻生产线 20CrMnTi H4 正火 锻件4.33kg 材料规格 Φ50
预锻 终锻
北美转向臂成形过程
镦锻
转向臂 2500T热模锻生产线 SAE4135H 调质 锻件6.8kg 材料规格 60
部分汽车件产品
转向系统 Steering System
制动系统 Braking System
传动系统 Drive System
➢ 转向系统 Components of Steering System
商用车→
Commercial vehicle
乘用车→
Passenger car
➢ 制动系统 Braking System
1. 设备选择：
• 设备吨位过小，锻件内 部锻不透，生产率低;
• 设备选得过大，浪费动 力，提高锻件成本，而 且操作也不灵活，还易 打坏工具。
• 锻造设备吨位大小要合 适。
1. 设备选择：
影响模锻力的主要因素：
1.锻件材料品种； 2.锻造坯料温度； 3.锻件复杂程度； 4.锻件投影面积； 5.锻造工艺方法； 6.模具温度和润滑