热模锻技术的新发展

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热模锻技术的新发展
4 a7 l; Q' I1 x! ~摘要：本文简述我国锻造工业技术的发展，特别是热模锻设备液压模锻锤技术最新发展及其在几个典型零件热模锻工艺中的应用实例，阐述程控全液压模锻锤在未来锻造工业中的应用趋势。
关键词：热模锻技术 新发展
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一、 引言
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% x, x: c& t6 a1 I+ w+ b中国加入WTO，市场国际化、采购全球化必将给中国的制造业带来巨大的商机，特别是汽车、航天制造业；国家计委、科技部共同发布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》已确定了汽车领域优先发展的重点产业主要集中在汽车零部件制造业。汽车工业的“小型化、轻量化和高速化”发展方向，为中国的锻造行业提供了极大的发展机遇，汽车上的零件60%是用锻压方法生产的。有关专家分析指出：美国、日本、德国的汽车工业如此发达，得益于其锻压技术及设备的领先地位。我国的锻造工业要适应入世后国际竞争的需要，必须用高新技术武装自己，提升自己，坚定不移地走“精密化、专业化、现代化”的强身之路。我国汽车工业发展目前已呈现多元化倾向，特别是家用轿车的发展，为适应不同消费者的要求，轿车市场已呈现多品牌、多品种共同发展的格局，必然造成了锻件需求的多样化，为了适应市场的需求，锻压行业近十年还应优先考虑如何令生产更具柔性，以适应多品种、小批量“及时生产”要求。

二、 锻造行业的技术进步

锻造行业的技术进步主要表现在新材料、新工艺、新设备的应用。

0 P  Z3 o  H6 O: q, @7 [& V2 @$ H. W新材料应用。据有关资料显示，德国在生产锻件时愈来愈广泛采用微合金钢。由于在工艺过程中可取消后续热处理工序，故这种锻件的成本有所下降，用这种钢制造的锻件在模锻后立即快速冷却，可获得由氰化物强化的细晶粒组织，从而可决定锻件较好的力学特性。汽车轻量化也必然使镁、铝 、钛合金的应用比例愈来愈高，有色金属锻件需求愈来愈高。合金的锻造温度低，始、终锻温度区间小，成形速度及与之相适应的成形设备相对普通锻件要求较高。新材料的应用提高了锻造设备、工艺要求，因而其产品的附加值也高。据统计，美国、加拿大占锻件总量5%的合金钢锻件销售占锻件销售总额的20%以上。

新工艺应用。所谓“精密化”即广泛采用几净成形技术，通过新工艺的应用达到少无切屑的目的。如轴类零件的楔横轧技术、辊锻技术；盘扁类零件的温锻成形技术、摆碾技术；叉类零件的多件、多模镗成形技术；复杂零件的粉末锻造成形技术等等。所谓“专业化”是就新工艺手段而言各种类型零件制造相对专业化。新工艺的应用不仅节约大量的材料，而且提高了生产效率，提高了锻件内在、外在的质量。
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新设备的应用。由于新材料、新工艺的推广应用，与之相适应的成形设备同样获得了广阔的发展空间，锻造设备正逐步向高效率、高精度、高可靠、低能耗方向发展。我国锻造行业厂点分散，工艺水平落后，锻造成形设备老化，普通模锻件的生产能力很有富余，但能达到德国DIN7526E级标准的精锻件水平的生产能力明显不足，与国外差距较大，为适应国际市场需求，锻造行业一方面积极推行工艺专业化改造；另一方面还要适应多品种、小批量及时生产的需求；大力推行工艺改造，积极采用新型设备，真正实现锻造行业现代化已成众多锻造企业走出国门，迎接世界同行竞争的必由之路。
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) J6 b4 R8 j: A' F三、 锻锤在现代锻造工业技术发展中的地位及适应性
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5 \% V5 A1 K: C" _* n3 R; v锻锤是多种锻压机器的先驱，至今已有一百多年的历史。尽管各种锻造成形新工艺、新设备的不断涌现，但锻锤由于结构简单、操作方便、成形速度快、适应性强、投资少等优点，至今仍然起着非常重要的作用。特别是程控全液压锻锤的出现，使锻锤在现代锻造工业技术发展中又一次得到了复兴。
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( }8 Q- X6 f8 |8 E+ A1 j6 x% b3 W锻锤的特出优点在于打击速度快，因而模具接触时间短，特别适合要求高速变形来充填模具的场合。例如带有薄筋板、形状复杂的而且有重量公差要求的锻件。由于其快速、灵活的操作特性，其适应性非常强，有人称之为“万能”设备。因而特别适合多品种、小批量的生产。锻锤是性能价格比最优的成形设备。

锻锤快速成形特性不仅在热模锻成形技术中得到了充分发挥，而且在冷锻成形工艺应用中也具有相当的优势。据有关资料及研究试验表明，较高的变形速度可提高金属塑性变形程度，其原因在于：变形速度大于加工硬化速度，致使材料可继续变形而不会破裂；同时由于金属与模具型腔之间的摩擦系数随变形速度提高而下降，使金属流动速度加快，易于充填成形；较高的变形速度，不仅降低了变形抗力，还可减少变形的不均匀性。
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) b) j8 L0 o" O# W锻锤的快速成形特性同样适用于粉末锻造工艺。为了减少预成形坯与模具表面接触时间，避免工件激冷而导致不完全致密，减少锻件表面或局部表面低密度层厚度，采用较高的打击速度和较高精度的全液压模锻锤可达到提高变形速度，提高模具寿命，降低变形阻力，使预成形坯易于充满模具型腔，保证锻件质量和精度的目的。

四、 锻锤技术的新发展

, Z+ x& y4 A) \( k4 z" F9 [5 A由于锻锤的万能特性，锻锤技术随着科学技术发展特别是现代液压电气控制技术发展而日臻完善。现代化的程控全液压模锻锤已成为具有高效、节能、高精度、高可靠新型锻造成形设备。
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程控全液压模锻锤，采用独特的全液压传动结构，使锤头在较短的行程内获得巨大能量成为可能，即短行程高速锻造和高频率的连续锻造成为现实。锻锤的灵活、快速的特性得到了充分发挥。
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程控全液压模锻锤，采用整体Ｕ形铸钢砧座床身，可方便拆换的宽导轨结构，以及便于对模的模具固定、调整结构，为锻件的高精度要求提供了保证。该锤导轨间隙可达0.2mm，工作精度、打击刚性、打击效率及精度保持性能将大大优于蒸空锤，其动力头的工作状态，特别锤杆的受力状况将大为改善；简单的结构是锻锤具有较高可靠性的前提条件。
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程控全液压模锻锤，采用了先进的锥阀控制技术，复合缸传动技术，双重防外泄技术及液压集成技术，使主油路实现无管联接，系统结构大为简单。新技术的应用极大地提高了设备运行的可靠性，为其在锻造行业中成功地得到应用奠定了基础。

程控全液压模锻锤之所以被称为现代化的锻造设备不仅由于其具有简单可靠的结构，快速灵活的操作特性，还在于其配备了现代化的在线压力、温度、清洁度等电子监控系统及可实现程序打击的能量自控系统。良好的液压系统运行环境是液压锤正常工作的先决条件；精确的打击能量的控制系统，不仅减轻富余打击能量打击带来的振动和噪音，而且提高设备运行的可靠性及模具的寿命，稳定了锻件的质量，降低了对操作者熟练程度的要求。

五、 程控全液压模锻锤在现代模锻技术发展中的应用实例
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程控全液压模锻锤的高效、节能、高精度、高可靠特性，使锻锤在当今锻造工业技术进步和发展中得到复兴，它的适应性正被许多实践所证明。

& K+ c  u3 S6 W% u/ U# A上海汽车齿轮厂桑车变速箱换挡拨叉成形，原采用摩擦压力机成形，由于拨叉中间连皮薄，锻件温度下降快。金属流动性差，再加上压力机成形速度慢，锻件成形阻力大，型腔不易充满,成品率仅为80%。后改用25KJ液压锤两模镗三锤锻造成形工艺，锻造轮廓清晰，丰满，成品率可达97%。1000T摩擦压力机与25KJ液压锤相比无论是能源消耗、模具寿命还是生产成本远远高于25KJ液压锤。目前该厂已拥有四条以液压锤为中心的锻造生产线。
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上海手术器械厂其刀剪的成形,原主要依靠摩擦压力机,由于工件薄,锻件成形阻力大,飞边厚达1mm以上,锻件的尺寸精度差,切边后锻件变形量大。锻件的形状、尺寸精度靠后道的精压工序来保证，精压后飞边打磨的工作量大。后改用液压锤锻造成形,由于锻造成形速度快，打击能量又可得到准确控制，锻件的飞边可达0.5mm，锻件切边后变形量很小,形状尺寸精度得到了保证，切边后已不再需要精压工序，打磨工作量也大大降低.液压模锻锤的应用，使生产工艺路线大大缩短，生产成本下降幅度达30%。此外由于锤的应用，锻件的加热次数减少一次，锻件的锻造温度也有所降低，锻件表面由于加热引起的微量元素氧化现象大大减少，锻件材料的化学性能得到保证，避免了使用过程中出现的锈蚀现象。

; D8 o, `- Q5 |/ ]8 \. |) }杭州万向集团十字轴热锻成形，原工艺采用空气锤制坯后再通过摩擦压力机一次单件成形工艺，近年已改成采用程控全液压模锻锤成形工艺，一料三件，其工艺路线：加热—模锻锤（制坯—预锻—终锻）五锤成形—切边。由于模锻锤的打击频率高，每锤的打击能量及打击步序均可通过程序设定，一条生产线3人操作可完成原来三条生产线15人工作量。采用一料三件锻锤成形工艺不仅大大提高了劳动生产率，而且节约了材料。一料三件，两件间飞边可共用，三件的飞边量为原工艺两件的飞边量。

3 n2 Y. |8 \- w8 W& j5 n- p白城通业连杆锻造成形，该线为全进口的以程控全液压模锻锤为中心的热模锻生产线，其成形工艺流程：加热—辊锻制坯—锤上模锻（两模镗四锤成形）—切边。该线加热、辊锻制坯为自动化操作，全线由2名工人操作，班产量达4000件以上，目前该厂已拥有两条连杆模锻生产线，并计划2003年再上一条以31.5KJ程控全液压模锻锤为中心的锻造生产线。原机械工业部部长何光远曾指出，中国的锻造高度在白城，充分说明了其热模锻技术的先进性。
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5 F; L+ v/ X+ i上海交大塑性成形工程系,一直从事冷、温锻、粉末锻造成形工艺的研究，其最新研究成果：汽车电机驱动齿轮冷模锻工艺及摩托车三销齿轮冷镦挤工艺，均是利用液压模锻锤进行冷锻成形的成功实例。随着特种锻造工艺的推广应用，高效、节能、高精度、高可靠的新型锻造设备全液压短行程模锻锤的应用将愈来愈广泛.
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六、 结束语
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目前,以新材料、新工艺、新设备为特征的“三新”技术推广应用，已被众多锻造企业所重视，高效、节能、高精度电液锤在未来锻造工业技术进步和发展中的应用优势已渐成共识。但锻锤研究生产企业由于前些年经济、体制等多种因素，液压锤技术发展还相对迟缓。国外锻锤制造商已乘隙打进了中国市场。据统计近5年我国已引进各种规格的液压模锻锤近20台。“谁来武装我国的锻造工业”这是很值得我们“锻造人”深思的问题。国内，一些研究院所历经十多年的研究，为我国蒸空两用锤的节能改造作出了巨大的贡献，但仅仅解决节能问题是不够的，灵活、快速、高精度、高可靠性是每一个电液锤使用者的共同要求。我们海安百协锻锤有限公司愿和有志于我国锻造技术进步和发展的企业合作，凭借自已的技术优势，消化吸收国内外先进的锻锤设计、制造经验，以高新技术作为发展的起点和方向，为更多用户提供高效、节能、高精度、高可靠的电液锤，并与用户一道，为我国锻造工业的热模锻技术进步贡献自己的力量。