未來鍛件制造，路在何方？

鍛造是制造業里一個重要的生產過程，為汽車、航空航天和許多行業提供了產品支持。近幾年來，鍛造技術和鍛造行業一直在高速發展中。目前，隨著客戶和法律法規要求越來越高，這種發展就更加高速了。鍛造企業必須關注許多方面，如：成本、全球化、可持續性、輕量化設計、材料以及鍛造仿真等。鍛造企業要想成為優秀的供應商，需要迎接這些方面的挑戰。

鍛造是最古老的生產技術。在材料被鑄造、軋制、機加工或3D 打印之前，黃金、隕石鐵等原生金屬就被錘打成需要的形狀。同時鍛造被證明是一種戰略性制造技術，通過協調材料高強度和高延展性的關系，創造卓越的材料性能，實現很高的疲勞強度和韌性。盡管歷史悠久，但隨著不斷出現的新技術和要求，鍛造一直經歷著高動態的變化。以下將討論最有趣的幾個方面。

成本

鍛件的成本優化一直是其發展的重要驅動力，特別是對于汽車行業的供應商而言。優化鍛造成本的因素有以下幾個方面：

綜上所述，隨著國際工程承包市場模式的轉變，海外中資建筑企業只有不斷創新商業模式，推動企業的高質量發展，才能長久立足于海外市場，不斷發展壯大。

青海特色優勢企業面臨著科研經費不足，技術人員匱乏的窘境。企業缺乏具有 “工匠精神”的生產員工和具有“創新精神”的技術員工，且涉外人才稀缺，這使得大多數企業在面臨不合理的國際貿易規則時，不能拿出有效的應對策略，保護企業的合法權益。

鍛造過程的數值模擬：出于成本、時間和可靠性的原因，沒有仿真幫助的鍛件開發已經變得不可想象。現在，新的仿真軟件系統不斷降低技術和成本門檻，可以讓中小企業也能夠使用了。同時，直觀、強大和快速的仿真系統也讓大企業的產品開發更有優勢。鍛造仿真在學術研究里已經發展了大約30 年。在鍛造行業里領先的公司中也有20 年了。如今，大多數鍛造企業每天都在應用有限元工藝仿真。鍛造仿真領域目前有許多發展，其中一些是：

在這里，我們看到了自動化的明顯趨勢。雖然自動化設備和相關工藝開發會使成本增加很多，但是相對于由此帶來的勞動力成本的降低，自動化生產還是很快被證明是經濟的。即使在中國這樣以前人工成本低的國家，也有明顯的自動化趨勢。有趣的是，我們仍然在瑞士和德國等人工成本高的國家看到有手工鍛造。所以，自動化程度也取決于產品種類和其他許多外部因素。

將樣品破碎至-1 mm后，對樣品進行了重選分級，以考察銣和鈮鉭在不同比重級別中的分布。重選樣是我們重點考察的樣品，重砂和尾礦樣是逐步淘洗所得：首先淘洗得到重砂1，對重砂1尾礦再進行淘洗得到重砂2，依次，直至得到重砂5和尾礦。重選樣品化學分析結果見表5。

⑴在云中進行模擬計算，而不需要在現場投資硬件。

我們將來留給孩子怎樣一個世界？包括產品生產在內的當前人類生活方式能否可持續？可持續發展已成為一個大趨勢。目前，二氧化碳排放是可持續發展背景下的焦點。相較于立即采取減排行動產生的成本，不作為而導致未來環境巨變造成的成本會更大。歐盟綠色新政、二氧化碳排放交易和公眾輿論等，強烈地影響著鍛造企業戰略性發展。德國鍛造企業已經聯起手來，一起應對這些要求。在德國鍛造協會組織下，prosimalys 咨詢公司作為協調方、多個鍛造企業聯合進行的項目NOCARB forging 2050 中，已經開發了一個產品碳足跡計算方法。這使該行業能夠在技術性二氧化碳減排理念下，量化二氧化碳減排效率(每歐元節省的二氧化碳排放量)。

①鍛造工藝的材料利用率(熱鍛件飛邊，精密鍛造的程度)。通過預成形工藝可以提高材料利用率，在熱鍛中實現更小的飛邊。通過從熱鍛轉向更精密的鍛造方法，如熱鍛結合冷精整、溫鍛或冷鍛，也可以提高材料利用率。這種方法在很大程度上取決于精確的鍛件幾何形狀和鍛造材料。有限元仿真對優化材料利用率有很大的幫助。

②工藝質量由不良率衡量。許多因素影響著不良率。鍛造工藝的成熟設計，輔以有限元仿真，可以降低不良率。明確定義的作業規范，技術和生產人員的溝通、理解、認可和執行，決定了不良率。另外，鍛造設備的高質量運行才能保證工藝的穩定，從而降低不良率。

過去幾十年，全球化都主要集中在將生產從高成本國家轉移出去。美國需求的鍛件在印度、中國、韓國和墨西哥等地生產。在歐洲，是從東歐國家采購，也從亞洲采購。日本鍛造產業也轉移去了中國、泰國和越南。現在，這一趨勢似乎有所逆轉。由于新冠疫情期間的物流情況，我們看到了一種本地化趨勢：過去被認為是低成本的國家被證明并不總是可以提供最佳的整體成本，因為存在海外供應商交付延期導致的本地生產線停機的時間成本。這也印證了過去的一個見解：只考慮采購成本的所謂最佳成本國家，對于客戶來講，可能并不是真正成本最佳的國家。語言和文化溝通的困難，不時需要的前往海外工廠去處理質量問題的出差，加上疫情感染風險，企業現在開始考慮扭轉過去的海外生產的做法。這樣一來，以前被認為是“低成本”的國家也必須評估和提高它們可以提供的產品的質量和附加值，以抵消這種本地化的轉變，從而獲得客戶長期忠誠度。

全球化

③其他成本，其中一些可以與供應商談判(材料，輔助材料比如潤滑劑)，其他一些成本則由當前的市場趨勢和環境條件(能源，勞動力)決定，也都會影響成本構成。然而現實中，壓低供應商的價格是采購經理的通常做法。更聰明的策略是與供應商合作，如何以更少的、更合適的材料達到產品性能要求，從而實現共贏的發展。這當然需要雙方都有更高的技術能力來合作，但這比單純的討價還價的獲利好得多。

可持續發展

⑵材料利用率由以下這些因素決定。

城市應該是生長中的城市，現代城市風格趨同的環境下，人們對城市的個性、文化、歷史、文脈等的追求顯得尤其突出。全拆新建越來越被詬病。上海新天地、田子坊，成都的寬窄巷子等案例就是成功的設計案例。通過現代的設計手段，保護了舊建筑的風格，吸引了大量游客，提升了城市的知名度，改善了城市的人文環境，體現了城市風格的獨特性和多樣性。

鍛造仿真計算

⑴人工成本與機器成本的對比。

西王集團的目標也延續了同樣的表述，不過他們更加務實，從王勇和王棣的相關言論中，我們可以看出，籃球體育產業似乎只是其大健康戰略的一個“添頭”。

⑵自動生成預鍛件尺寸，提出和驗證鍛造工藝流程。

⑶將材料微觀組織結構狀態包括到鍛造模擬中。與以前不同，流線不再是仿真的基礎，而是材料的流動應力，它基于位錯密度、組織改性優化、再結晶和晶粒尺寸(這也是動態計算的)。

輕量化設計和材料

鍛件的輕量化設計一直是重要的，特別當產品作為運動件，運用在經常加速和減速的工況里。在這些應用中，更高的工件重量意味著更高的能耗。德國汽車行業協會牽頭的、多家主機廠和供應商參與的項目“Lightweight Forging Intiative in Germany 鍛造輕量化行動”已經提出了許多可行的樣本方案，介紹鍛造工藝和材料開發如何為鍛件輕量化作出貢獻。筆者是該項目的牽頭人。客戶對優秀鍛造供應商的期望是，還在客戶產品前期開發階段，就能夠主動提供基于更優化的幾何尺寸或材料性能的、輕量化的鍛件產品。

盡管鋼材的種類已經不少，但用于鍛造的新鋼材還是不斷被開發出來，這些鋼材可以為減少二氧化碳排放、降低成本和輕量化設計等作出巨大貢獻。目前有一個很大的趨勢是省略熱處理工藝。這主要涉及使材料達到最終狀態的熱處理，如淬火和回火處理。比如，在熱鍛或溫鍛后轉化為貝氏體或馬氏體的風冷鋼已經有了，并越來越多地得到使用。此外，冷鍛之前的熱處理也可以更簡單，或者通過選擇合適的鋼材，亦或是與鋼廠合作開發特種鋼材，而可以完全省略。為了找到優化方向，必須對煉鋼工藝、鍛造工藝、材料性能以及鍛件產品性能要求進行透徹的了解。

結束語

為了保持競爭力，提高實力和效益，持續的技術發展是必要的。有了合適的材料、設備、模擬仿真能力，如果再有對行業有深刻了解、可以帶來最新鍛造產品和工藝技術的外部技術咨詢伙伴的支持推動，這些挑戰是可以從容應對的。