精密鍛造成形技術及應用

王京

摘 要：隨著我國機械制造業的快速發展，工業制造技術水平也提升較快。精密鍛造成型技術已經逐漸完善和成熟，其應用的范圍也是非常廣泛，尤其在汽車制造、航空航天、船舶制造等方面應用較多。本文簡單介紹了精密鍛造成型技術在實際應用中的幾種工藝方法，并分析了精密鍛造成形技術在汽車制造中的應用。

關鍵詞：精密鍛造成形技術；精密鍛造工藝；發展趨勢

鍛造技術在我國的應用比較早，從青銅器時期開始，我國就能熟練地運用鍛造技術來鍛制農具、器具以及兵器等。隨著社會生產的發展，為了滿足人們的生活生產需要，鍛造技術也在不斷地改善和提升。對于我國目前的工業水平和市場需求，傳統的鍛造技術已經滿足不了社會發展的需要，因此，加快鍛造技術的研發和創新迫在眉睫。

精密鍛造成形技術即是將零件鍛造成形后，只需要通過少量地加工甚至是不需要再次加工就可以得到滿足尺寸精度要求的零件。應用該技術一方面可以減少能源、原材料的使用，另一方面還能精簡生產設備以及加工工藝，大幅度地提升產品的質量以及生產效率，為制造企業減少生產成本。精密鍛造成形主要有兩種方法進行：精鍛件，采用精鍛技術直接對零件的某個部分或者整個零件進行加工，就能大大減少機械加工的工作量；精化毛坯，采用精鍛技術直接加工出符合標準的毛坯。目前，在精密鍛造工藝中，根據不同的成形溫度歸分為四種，即冷精鍛、溫精鍛、熱精鍛以及復合精鍛等。

1 精密鍛造成形工藝的方法

1.1 冷精鍛成形工藝

冷精鍛工藝即是直接在室溫下對金屬材料進行加工鍛造，其技術主要分為冷鐓擠和冷擠壓等。其原理為讓金屬材料在常溫下受到所施加的壓力而產生塑性變形，最終根據零件的使用要求生成形狀各不相同的鍛件。冷精鍛成形工藝的優點包括：能精準地把握工件的尺寸與形狀，避免了因為高溫產生的誤差；所生成的工件有著較高的精度和強度；由于不用進行熱加工處理，工件的表面不會有燒損和氧化反應，所以工件的表面質量也很高。在冷精鍛工藝中，鍛件的抗變形力大、塑性差以及填充效果也差，就需要規格較高的模具和設備，一般鍛造的工件其形狀都不會很復雜。

冷精鍛成形技術在多品種小批量生產中應用較為廣泛，包括汽車零部件、摩托車零部件和齒形零件等，比如之前的球頭銷、螺母、活塞銷等，現在的有花鍵軸、十字軸、等速萬向節、啟動齒輪、傳動軸、三銷軸等等。目前，我國汽車工業也是快速發展，冷精鍛成形技術的應用也有著重要的意義，其中最具有代表意義的就是江蘇大豐森威汽車精鍛件廠，已經實現高難度零部件的批量化生產。

1.2 溫精鍛成形工藝

溫精鍛成形技術，即是先把鍛件進行熱處理，加熱到再結晶溫度之下的某個適合的溫度進行鍛造。該技術是在上世紀60年代開始發展的，其最好的鍛造溫度應該是讓鍛件的抗變形力明顯減弱以及塑性變形顯著增加時的溫度，并且在此溫度下，鍛件還沒有發生較強的氧化作用。采用溫精鍛工藝，一方面可以解決鍛件抗變形力大的問題，且能鍛造形狀復雜的工件，另一方面還能消除由于發生氧化作用而對工件的尺寸精度和表面質量造成的影響。同時，溫精鍛成形工藝也有一定的局限性，鍛造時的溫度過低、溫度范圍也很窄，這就對模具和鍛件本身的屬性有著較高的要求，一般都是運用精度非常高的鍛造設備才能完成這個工藝，該工藝通常在鍛造一些中等強度的工件中應用較多。所以，溫精鍛成形技術更適用于大批量生產。

1.3 熱精鍛成形工藝

熱精鍛成形技術，即是在金屬材料的再結晶溫度之上進行鍛造。由于鍛造的溫度比較高，金屬材料的塑性變形較好、抗變形力較低，金屬材料的變形程度大，所以更容易生產出形狀較為復雜的工件。在熱精鍛成形工藝中，經常會運用到的方法為閉式模鍛，但是在實際生產中會受到制造精度低、下料不準、模具設計誤差等因素的影響，閉式模鍛在工藝的后階段產生較大的抗變形力，將會傷害到機械設備和模具。在處理這個問題時需要用到分流降壓的原理，就是在封閉型腔最后充滿的部位設置形狀大小合理的分流降壓腔孔，起到的作用為一旦坯料充滿到整個型腔，就會讓多出的金屬液體通過這些飛流腔孔自動流出，就能很好地解決型腔容積和坯料體積不均等的問題，還使得型腔內的壓力得到有效緩解，延長了模具和設備的使用壽命?，F階段，我國自主生產的載重汽車中裝配的直齒錐齒輪幾乎都是采用熱精鍛工藝技術生產的，大致的生產工藝包括：下料、車皮、加熱、預鍛、終鍛、切飛邊、溫精壓等，并且最終工件成形的精度非常高。

1.4 復合精鍛成形工藝

復合精鍛成形技術，它綜合了冷精鍛、溫精鍛和熱精鍛工藝等三種技術，并且還融合了其它相關的成形技術，根據工件的生產要求來組合多種鍛造方法以共同鍛造工件，它可以將冷精鍛、溫精鍛及熱精鍛的優點全部凸顯出了，且能有效避免三種工藝的弊端。運用復合精鍛成形技術，就可以生產出尺寸精度高、形狀復雜、性能高的鍛件。它相比傳統的鍛造成型工藝，其優點更加全面，工藝流程也較為簡便，能夠鍛造更多符合實際需要的工件，減少了能源和原材料的使用，有著較高的經濟效益。復合精鍛成形技術在各種管接頭和齒輪等強度比較高的工件中是一種非常標準的鍛造工藝。目前，符合精鍛成形技術在我國仍然處于研究階段，只有極少數地方運用到，還需要大家的共同努力。

2 精密鍛造成形技術在汽車制造中的應用

在汽車制造業中，汽車的零部件較多，有些零部件的質量要求和性能要求也非常高，而精密鍛造成形技術的有效應用將會大大提高零部件的質量和生產效率，以滿足汽車制造業的生產需要?，F階段，精密鍛造成形技術在汽車制造的應用范圍主要為：齒輪類、花鍵類、軸類和整體橋殼等零部件。

齒輪類零部件：由日本研發出的一種汽車換擋傳動齒輪結合齒整體熱鍛加冷精鍛成形技術，處于汽車齒輪鍛造中的領先位置，一方面可以節約大約30%的原材料，將材料的平均利用率提高到60%，另一方面，鍛件的精度和使用性能都非常高，產生了較大的經濟效益。這項技術已經被引進到我國的汽車制造中。

花鍵類零部件：目前，不管是國內還是國外，在生產汽車花鍵類零部件時所采用的鍛造工藝大致包括：平板齒條搓擠工藝、冷擠工藝、整體凹模和多輥凹模正擠工藝等。在我國，通常使用的是平板齒條搓擠工藝和整體凹模正擠工藝。在汽車工業較為發達的日本，多以冷擠壓精鍛成形技術為主，在我國只有在少數花鍵齒比較短小的零部件上應用冷擠精鍛成形技術。

軸類零部件：生產軸類零部件時多以冷擠壓精鍛成形技術為主，如：半軸、輸出軸和輸入軸等。在日本和德國，在制造軸類零部件時基本普及了冷擠壓技術，而在我國只有部門汽車制造廠采用了冷擠壓技術。我國汽車制造部門也正在研發這一技術，且已經研發出輕型車的半軸冷擠壓成形技術。

整體橋殼：一些歐美國家在制造汽車的整體橋殼時利用的是縮徑——擴脹技術，而我國已經研發出縮徑——液壓脹形成形技術，將會逐步地替代沖焊橋殼技術和鑄造橋殼技術。

精密鍛造成形技術在汽車工業制造中的應用比較廣泛，且精密鍛造成形技術的水平也標志著整個汽車工業的制造水平。德國、日本在這一領域的研究遙遙領先，而我國的汽車工業剛剛起步，很多技術還未實現真正意義上的國產化，這就需要研究者投入更多的精力開發出先進的精密鍛造成形技術，進而推動我國汽車工業的快速發展。

3 結語

本文對精密鍛造成形技術的研究還比較淺顯，不可否認，精密鍛造成形技術的應用確實在工業生產中起到了關鍵性的作用。但是，該項技術目前還處于不太完善的地步，還需要進一步研究，不斷地完善并且創新，進而能夠大大提高鍛件的質量、運用的原材料多元化、工件尺度多樣化、減少設計時間等，

參考文獻：

[1] 王忠雷，趙國群.精密鍛造技術的研究現狀及發展趨勢[J].精密成形工程.2009（01）：32-38.

[2] 劉汀，王曉群，陳學文.搖臂軸精密成形工藝及模具設計[J].熱加工工藝.2012（19）：88-91.

[3] 王忠雷，趙國群.精密鍛造技術的研究現狀及發展趨勢[J].精密成形工程.2009（01）：32-38.