精密锻造成形技术及应用

精密锻造成形技术及应用

发表时间：2018-01-15T14:02:01.070Z 来源：《防护工程》2017年第24期作者：刘秀珍张贵林[导读] 为了适应现代社会的发展需要，需用到很多高精密的设备，其中的零件必须采用精密锻造技术成形才能满足设备要求。

黄河科技学院河南郑州 450000

摘要：为了适应现代社会的发展需要，需用到很多高精密的设备，其中的零件必须采用精密锻造技术成形才能满足设备要求。我国现已经研究出一些精密锻造工艺技术，并以后可能向着提高工件质量、使用新型原材料和多尺度工件加工方向发展。相信随着技术人员研究的不断深入及相关科学技术的不断发展，锻造技术必将得到更快速的发展，精密锻造技术的应用也将越来越广泛，为进一步促进机械制造业的发展提供有效助力。基于此本文分析了精密锻造成形技术及应用。关键词：精密锻造成形技术发展应用

1 锻造技术的应用分类

锻造技术以其独特的技术工艺，在机械零件加工中被广泛应用，随着近年来，技术人员对锻造工艺的不断学习与加强，不断的创新引进新的思想观念与理论，从而使锻造技术的分类更加细致化。根据生产工艺不同，可以将锻造技术分为以下几种。一是自由锻造。这种锻造技术工艺是最常见的锻造技术之一，其工作效率高，成本低，故此被广泛的应用于普通的机械锻件之中，虽工作效率高，但是工艺相对粗糙，很难适应精密的锻件工艺设备。二是模块锻造。相对于自由锻造工艺而言，成本略微高，但是与此同时更提高了施工工艺，将要锻造的零部件放入模具中，在某种压力下进行施工，这样锻造出来的部件就很容易满足锻件的形状，大小以及尺寸。三是特种锻造。顾名思义，这种锻造技术难度相对较高，是针对一种特殊的机械零部件进行的锻造工艺，从某种程度上而言，更加要满足专业的标准与要求，是为制定特殊的零部件而采用的一种锻造工艺。

2 精密锻造成形技术及应用

2.1 冷精锻成形工艺

冷精锻工艺即直接在室温下对金属材料进行加工锻造，其技术主要分为冷镦挤和冷挤压等。在冷精锻工艺中，锻件的抗变形力大、塑性差以及填充效果也差，就需要规格较高的模具和设备，一般锻造的工件其形状都不会很复杂。冷精锻成形技术在多品种小批量生产中应用较为广泛。目前，我国汽车工业也是快速发展，冷精锻成形技术的应用也有着重要的意义，其中最具有代表意义的就是江苏大丰森威汽车精锻件厂，已经实现高难度零部件的批量化生产。

2.2 分流锻造

分流锻造的关键技术是在毛坯或模具的成形部分建立一个材料的分流腔或分流通道，以保证材料填充效果良好。锻造成形过程中，材料在充满型腔的同时，部分材料流向分流腔或分流通道，形成分流状态，从而有利于难成形部位的充填或只充填希望成形的部位（图1）。分流锻造因避开封闭状态，所以能在模具容许压力范围内成形齿轮等零部件，成形的零部件可达到无需后续加工的精度，且有利于提高模具寿命。该工艺的关键技术是设计合理的坯料形状或模具结构，确定合理的分流腔或分流道的位置。

图1分流锻造原理图

在生产加工中，该技术通常结合其他成形工艺共同完成锻造过程。目前，分流锻造技术主要应用于正齿轮和螺旋齿轮的冷锻成形工艺。分流锻造技术的应用，使得较高精度齿轮的少、无切削加工迅速达到了产业化规模。

2.3 热精锻成形

热精锻成形工艺大多采用闭式模锻，但它对模具和设备精度要求较高，锻造时坯料体积必须严格控制，否则模具内部易产生较大压力，且在最后合模阶段的变形抗力较大，容易对模具和锻造设备造成较大的损坏。故在设计闭式模锻模具时，通常运用分流降压原理来解决此问题，即在封闭型腔最后充满的地方设置形状与尺寸大小合理的分流降压腔孔，当型腔完全充满后，多余的坯料金属从分流腔孔流出。这样既解决了坯料体积与型腔体积不能严格相等的矛盾，同时又降低了型腔的内部压力，有利于提高模具寿命，并由此也会产生很好的经济效益。目前我国载重汽车所用的直齿锥齿轮大多采用热精锻成形工艺生产，由于经济效益显著，近年来热精锻技术已获得广泛的开发与应用。

2.4 复动锻造（闭塞锻造）

闭塞锻造成形工艺是最先进的精密锻造成形技术之一。它是在封闭凹模内通过一个或两个冲头单向或双向复动挤压金属一次成形，获得无飞边的近净形精锻件的成形工艺。闭塞锻造的主要目的是提高材料利用率和减少加工工序。由于锻造是在封闭模腔内对坯料施加足够压力，再利用上、下冲头对模膛内的坯料进行挤压成形（图2）。所以，锻造过程坯料处于强烈的三向压应力状态，具有良好的塑性，可以一次成形复杂形状的零件，生产效率高，材料利用率高达 85%～90%，而且金属流线沿锻件轮廓分布连续，具有良好的力学性能。与传统锻造工艺相比，锻件无飞边，尺寸精度高。

图2 闭塞锻造原理图

3 精密锻造技术发展方向

3.1 不断提高工件质量。以前的精密锻造主要是对毛坯零件进行精化，现在逐渐向直接生产零件的方向发展，现在精密锻造技术的研究重点是增加生成工件的尺寸精度，主要包括补偿锻造系统以及开发新工艺。工件精度不准确主要就是因为有太强的变形抗力，以及模具和设备本身存在一些不足，所以采用补偿锻造系统的弹性可以有效地提高精密锻造工件的尺寸精度；通过开发新工艺，结合不同锻造温度和工艺的优点深加工零件也可以有效地提高工件尺寸精度。

3.2 采用新型原材料。随着制造行业的不断发展，原材料也在不断的更新，传统的锻造技术一般采用黑色金属作为原材料，但是现在的原材料在向多元化发展。汽车、航天等领域中使用一些钛合金作为原材料，而一些飞机、高铁的制造中大量应用铝合金和镁合金等材料 3.3 加工工件的尺度向多极化发展。现在社会使用的机械零件的尺寸多种多样，从大到小都有应用，并且近年来一些超大型和超小型的机械零件更受人们的欢迎，比如近年一些微机电系统需要的零件尺寸都很小，特别是科研、医疗等使用的一些精密仪器的零件都需要很小的尺寸；而在国家的建设中有些时候需要用到大型设备，其中的一些机械零件的尺寸也很大。

总之，现在的一些高端行业(汽车、航空航天、能源等)的制造都要采用先进技术，这些技术都使用精密锻造成形技术生产的零部件，可以减少工序，减少原料使用，降低能耗，而且可以有效提高产品质量，也可以大大增加生产能力，增加经济效益，因此需要重点加强研究。

参考文献

[1]王忠雷，赵国群.精密锻造技术的研究现状及发展趋势[J].精密成形工程，2009，1(01).