中国温锻技术的现状

中国温锻技术的现状
传统的锻造工艺可分为热锻和冷锻两大类，热锻工艺早在两千多年前就已经以自由锻的形式在我国出现，用来制造兵器、铜、铁器皿等物品。

在近代，随着世界范围内工业技术的进步，锻压机械、模具技术及原材料等得到了迅猛发展，锻造业已经越来越成为国民经济不可缺少的基础，在汽车、船舶、铁路交通、航空航天、电力、矿山、化工等领域发挥着极其重要的作用。

为适应锻造行业节能、节材的总体发展趋势，要求越来越多的锻件精密化，而传统的热锻工艺难以有效获取近（净）形锻件，为解决这一矛盾，开发和采用温锻、冷锻技术已成为各国锻造界的共识。

温锻的温度范围
对于钢质锻件，通常将再结晶温度以上的锻造称为热锻，再结晶温度以下的锻造称作为温锻，这种区分方法将再结晶温度视为衡量热锻、温锻的界限，只是考虑了变形能是否得到有效释放，因而仅具有学术意义。

而实际的锻造生产则需要考虑更多的因素，如表面氧化、脱碳、尺寸精度等，因而对热希、温锻的界定需从多方面分析。

一般来说，钢的再结晶温度大约在750℃左右在700℃以上进行锻造时，由于变形能可午到动态释放，成形阻力急剧减小；在700~850℃锻造时，锻件氧化皮较少，表面脱碳现象较轻微，锻件尺寸变化较小；在950℃以上锻造时，虽然成形力更小，但锻件氧化皮和表面脱碳现象严重，锻件尺寸变化较大。

因而在700~850℃的范围内锻造可得到质量和精度都比较好的锻件。

综合考虑各方面的因素，可根据所采用的温度范围将锻造分为热锻、温锻与冷锻，即：热锻的锻造温度一般在950℃以上，温锻的锻造温度在700~850℃，冷锻则是在室温下进行。

温锻技术在国内的应用现状
采用温锻工艺的目的是获得精密锻件，温锻的优势也就在于可以提高锻件的精度和质量，同时又没有冷锻那样大的成形力。

温锻工艺的应用与锻件材料、锻件大小、锻件复杂程度有密切的关系。

一般而言，对于开头不太复杂的低碳、低合金钢小型精密模锻件，采用冷锻工艺就可以成形，如等速万向节的三销轴、星形轮即属于此列；对于开头复杂的中小型中碳钢精密模锻件，冷锻方法难以解决其成形问题，或单纯采用冷锻工艺成本偏高，则可采用温锻成形技术，如等速万向节三销槽壳、钟形壳等。

从国外情况看，日本和德国的温锻技术应用较多。

相比之下，温锻在国内的应用则远没有国外多。

目前我国少数企业采用温锻工艺生产的几种典型零件有：直伞齿轮，等速万向节零件如三销槽壳、钟形壳，摩托车结合齿轮锻件。

其他精密复杂零件应用温锻技术进行批量生产的很少。

有些企业温锻工艺生产锻件，但实际上其始锻温度在900℃甚至950℃左右，起到减少氧化作用，只能称为温热锻。

冷整形直伞齿轮热精锻工艺已成熟应用多年，可用于船用、农用车和部分卡车上。

我国对于精度要求高的汽车、轿车齿轮，一般外径小于90mm的已可以采用冷锻工艺生产，大于90mm的一般采用温锻-冷整形工艺，既可以降低设备吨位，又可以提高齿形精度。

国内齿轮精锻技术的代表企业有江苏飞船股份公司、江苏太平洋精密锻造公司等企业。

冷挤压等速万向节零件如：三销槽壳、钏形壳是成形工艺难度最大的精密锻件之一。

国内已有少数企业在生产中开发应用，其典型工艺是：多工步温锻+冷挤压（最后一道工序保证槽壳、球沟精度）。

该项技术应用的代表企业有江苏大丰森威集团、上海纳铁福公司等企业。

摩托车结合齿轮，国内普遍采用热精锻工艺生产。

能采用温锻工艺（750℃左右）大批量生产的是重庆华江机械厂。

该厂较好地解决了温锻模具寿命、模具结构等工艺难题，是精
锻摩托车结合齿轮质量最好的企业。

结束语
目前国内温锻技术应用较少的这种现状，与国内缺少专用锻设备和温锻模具材料以及自动化程度低有很大的关系：
（1）企业一般都是在通用的锻压设备上进行温锻（冷锻），设备的力能参数、刚度和精度难以满足温锻工艺要求。

（2）模寿命是影响国内温锻技术应用的另外一个重要因素。

日本温锻模具的寿命约2~3万件左右，而国内缺少适合温锻用的模具材料，企业通常采用各种冷作模具钢材料来制造温锻模具，效果都不太理想，寿命一般在3000件左右，而且很不稳定，这就直接影响了温锻技术在生产中的应用。

（3）温锻工艺通常需要多工位成形（如三销槽壳、钟形壳），与热锻相比，其始锻温度较低（通常800℃以下），多工位成形工件产生较大的温降，如果工序间传递时间过长，则到终成形工序时工件温度偏低导致成形力激增、模具寿命降低。

日本温锻生产采用的是机械式多工位挤压机配以机械手送料，生产节拍在15次/min以上，可以保证锻造温度在700~800℃之内。

而国内目前缺乏这种高效率、自动化的多工位挤压自动化技术。

综上所述，我国温锻技术的应用从零件品种、产量规模等均滞后于热精锻和冷锻。

但只要在温锻设备、温锻模具材料和自动化生产3个方面加强技术开发和应用研究，温锻技术的进一步推广应用是可以早日实现的。

模具技术是精锻成形工艺链中最重要的一环。

精锻件的高尺寸精度和表面质量，相应对模具设计、加工技术提出了更高的要求。

精锻生产线的自动化趋势更增加了精锻模具的复杂程度。

高效率的模具CAD/CAM/CAE…Cax平台已经成为精锻企业在激烈的市场竞争中取胜的关键技术。

1、引言
随着制造述的不断发展，省能、精密、高效成形技术已成为当今金属塑性加工领域重点研究和发展的方向之一。

精锻成形技术在汽车工业中得到越来越广泛的应用。

汽车工业中的一些典型锻件，包括极爪、伞齿轮、联轴器、轴颈、内星轮、十字轴、外星轮、三销套等，这些零件都为受力件，其机械性能要求较高，若采用传统热模锻工艺来生产，则原材料消耗及后续机加工量大，生产成本高，且金属流线切断很多，零件的机械性能降低；若采用精锻工艺(温锻、冷锻或温锻—冷精整综合成形)生产，则可以获得很高的尺寸精度和表面质量，生产净成形或近似净成形件，大大降低原材料消耗及后续机加工量，而且模具寿命长，能保证零件的机械性能。

汽车零件一般批量较大，采用高效率的精锻成形可取得良好的经济效益。

模具技术是精锻成形工艺链中最重要的一环。

精锻件的高尺寸精度和表面质量，相应对模具设计、加工技术提出了更高的要求。

精锻生产线的自动化趋势更增加了精锻模具的复杂
程度。

高效率的模具CAD/CAM/CAE…Cax平台已经成为精锻企业在激烈的市场竞争中取胜的关键技术。

2、精锻模具的特点
图1为典型的精锻零件，对于这一类零件，若采用热锻毛坯进行后续切削加工，则切削量大，效率低，成本高。

而采用净成形或近似净成形技术以后，零件内腔表面直接达到或经一道磨削工序达到最终产品要求，大幅度提高生产效率。

和普通热锻件相比，精锻件及其模具开发的难度主要体现在以下三个方面：
(1)锻件尺寸精度要求高。

精锻件，其内腔关键尺寸公差在±0.05mm以内，因而模具精度要求更高，从而增加了模具设计、模具加工以及精锻工艺的难度。

(2)对干净成形或近似净成形表面，小结构处的填充增加了模具设计和精锻工艺的难度。

对于精锻件内腔的小倒角以及圆角等小结构，很有必要采用CAE软件进行模拟分析，否则试模次数大大增加。

(3)对于净成形表面，模具的弹性变形量以及精锻件的后续热处理变形量都可能超出锻件尺寸公差范围，设计模具时必须考虑此二类变形的补偿量。

对于精锻件，材料均为中碳钢，内腔型面比较复杂，采用单纯冷锻工艺难以成形，一般采用“温锻+冷精整”综合工艺成形。

温锻采用多工位成形方式，设计各工步预锻毛坯时应充分考虑各变形工步的协调一致性，避免各类成形缺陷；温锻变形和冷精整变形的协调更是“温锻+冷精锻”综合成形工艺的关键。

如前所述，精锻成形大部分应用于汽车工业中的大批量生产，自动化程度高，生产节拍快。

生产过程中需要高效的润滑冷却系统以及自动卸料、送料机构，整套模具成为一个比较复杂的系统；突破了传统热锻中上模、下模、顶杆的简单模具结构形式。

复杂的模具结构客观上需要比较完善的CAD/CAE系统进行模具的设计和管理。