锻造技术

锻造技术（共12篇）

锻造技术 篇1

摘要：粉末锻造技术是将之前的冶金技术和模块锻造技术相结合而发展开来的新兴锻造工艺。具有低成本, 高质量, 高产能, 资源节约等优点。因此, 本文试图在分析粉末锻造工艺形成的流程基础上, 阐述该项技术在我国工业领域的应用, 从而展望粉末锻造技术的发展远景。

关键词：粉末锻造,工艺流程,发展远景

0 引言

粉末锻造技术起源于上世纪60年代的美国, 刚开始因为技术的不成熟和产品的需求不足, 该项工艺并没有得到充分发展。不过随着汽车工业的发展, 对粉末锻造零件的需求量大增, 现在已经成为相对成熟的金属加工工艺, 并大规模的应用于除汽车外的其他制造业领域。我国于70年代开始在粉末锻造原材料、塑造原理、工艺设备和产品制造等方面开展了相关的讨论和研究, 并取得初步的成果。但在技术的成熟和应用方面我国还与美国、西欧、日本等国家和地区存在着一定的差距。

1 粉末锻造工艺的流程

粉末锻造工艺流程首先是根据不同产品的要求调配粉末并压制为预成形坯, 然后烧结和加热锻造, 最后进行后续处理。

1.1 粉末原料的选取

粉末锻造选取的原材料一般是铁粉或者合金钢粉。但在粉末锻造中应用铁粉原料要严格控制Mn、Si等微量元素的含量。因其这种铁粉可硬性程度不高, 所以可以添加其他合金化元素来改善其性能。合金钢粉主要应用的是雾化粉, 虽然合金钢粉也会加Mn、Cr等元素, 不过在粉末锻造过程中特别容易氧化。而Ni、Mo出现氧化的几率就要小得多, 现在研制的Fe-Ni-Mo系列预合金粉, 不仅让冲击韧性下降又明显改善基体, 故在粉末锻件中多使用该系列的预合金粉。此外, 如果有其他非金属的参杂会对粉末锻造材料的影响很大。根据相关研究表示:粉末锻件的疲劳寿命主要取决于夹杂之间的自由路程, 所以应采用纯净度高的钢粉, 雾化粉因为非金属夹杂少、合金元素含量易于控制, 受到广泛应用[1]。

1.2 压制预成形坯

在压制预成形坯之前, 一个重要的步骤就是对预成形坯的设计, 这是关系到粉末锻造能否成功。在设计中应考虑到材料金属的流动和作用力的分布。一般来说粉末锻造的预成形坯对形状精度或尺寸大小相较于普通粉末锻造的要求没那么严格。因为后边的锻造程序是保障最后零件的样式尺寸。但在压制预成型坯中, 对其重量要求还是很严格的。预成形坯在满足锻造塑性的前提下, 一般选取的密度较小即相对密度在75%~80%即可。这样在锻造时不容易发生张裂, 可以保证可塑性强、容易压制, 方便搬移等优点。

1.3 烧结

预成形坯的烧结和普通粉末冶金烧结相差无几, 都必须在保护气氛 (氮气、煤气、氢气等) 中进行, 烧结时还要加热的均匀, 温度的掌握要视加热的材料而定, 这样才能提升烧结的质量。等烧结为合金化时, 将烧结的成品转移到没有氧化成分的保温炉中保温。普通粉末冶金虽然也可以保证预成形坯的质量和产量, 但因为锻造的速度较快, 所以在组织加工上并不能满足与锻造的无缝连接。现在多采用的是加热、冷却、再加热的方式。我国在高温加热炉和烧结炉方面还与发达国家表现出了不小的差距。

1.4 锻造

烧结之后就要开始锻造, 这将决定产品的模样尺寸等, 所以粉末锻造技术的一个关键程序。在锻造过程中应该注意以下几点:第一, 要进行锻模预热, 这样可以减小预成形坯与锻模的温差, 更容易满足塑性的要求。第二, 预成形坯经过加热后应该立即放入锻模进行加工成型。时间要控制在5秒内。第三, 在锻造过程中不仅要注意润滑问题还应注意锻模的温度, 如果超过300℃需要冷却处理。第四, 粉末锻件出来后, 应进行防氧化处理, 可在保护气氛中冷却, 或者用水冷, 油冷等方式。

1.5 后续处理

锻件出来之后, 有的需要进行后续处理, 包括机械加工等, 其处理方式跟普通钢材锻件没什么两样。但因为粉末锻件的精密度较高, 所以有时最后一步会在制造中省去。

2 应用与展望

近些年来, 随着我国汽车工业的不断发展, 给粉末锻造技术的应用提供了广阔的市场, , 在汽车工业领域内, 使用粉末锻造技术锻造出来的零件持续攀升。据韩凤麟教授的研究, 粉末锻造技术在汽车工业应用零件有:发动机中的连杆, 自动变速器中的转换器离合器的内、外环, 超越离合器的外环, 锁定转换器的载、内环及单向内凸轮;载重车自动变速器中的内齿环, 单向离合器的内、外环;卡车齿轮箱的同步环;轻型车四轮驱动分动箱的齿环毛坯等[2]。除了汽车领域, 农用机械产业的发展也把粉末锻造技术的实施和应用推向了一个新的台阶。所以现在是该项技术发展的良好时机。

随着粉末锻造技术的越发成熟, 粉末原料价格的大幅度下降, 它已经成为一种新型的锻造技术。在工业领域的用途越来越广泛, 尤其在零部件的制造方面, “其发展已经趋向于在零件的最初设计状态就越来越多地选用粉末锻造工艺。”[3]总体来讲, 我国在该项领域的研究和拓展也取得了良好的效果。目前, 粉末锻造技术的发展目标是要拓展新型金属粉末原料, 研发性能强, 精度高的粉末锻件, 并且逐步赶上发达国家的锻造生产技术。

参考文献

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锻造技术 篇2

论文题目：复杂精密锻造技术新进展

导师：袁林学号：姓名：王娜娜专业：材料加工工程—锻压 14S009112

复杂精密锻造技术新进展

摘要：随着科学技术的不断发展，钛合金构件的应用越来越广泛，大型化、精密化将成为必然发展趋势。传统的自由锻及模锻形式，由于存在较多飞边并留有大量切削，造成材料浪费，增加产品成本。因此，本文在深入研究钛合金材料的基础上，分析并阐述有关钛合金复杂构件的精密塑性成形技术，以降低生产成本、提高锻件承载力[1]，推动钛合金复杂构件的应用与发展。复杂构件精密锻造是一种先进的热加工工艺，结合课题研究与成果应用，国内钛合金的精密锻造从简单圆盘件[2]到复杂结构件，从中小锻件到大型整体锻件，从均质锻件到功能梯度锻件等研究进展情况，并讨论锻造技术未来的发展方向。关键词：钛合金，精密锻造，超塑性

前言：当前，我国航空工业所取得的发展成就举世瞩目。伴随着航空工业的崛起

[3]和快速发展，钛合金复杂构件的整体化和有效的应对，研究钛合金复杂构件精当明显，作为的现实意义。钛合金之所以在航空工业中倍受青睐，主要是因为钛合金具有耐高温、高比强度、低密度、高抗腐蚀性以及能够焊接处理等优点，所以航空飞行器和航天飞行器在提升自身的综合性能、降低自身重量时，会优先考虑钛合金材料。由于钛合金及其构件的合成制作具有相当高的技术含量，因此，钛合金材料使用数量的多少目前已经成为衡量航空(航天)飞行器[4]先进程度的重要指标之一。但是为了实现航空(航天)飞行器总性价比的最优化，需要对钛合金的使用比例进行必要的控制。当前航空航天领域对于航空(航天)飞行器的总体要求是，安全。使用寿命长、性能优秀、速度高、自重轻，其中降低航空(航天)飞行器的自身重量对于增加燃料、提高飞行器性能而言是至关重要的。锻造是将模具与锻坯[5]加热到一定的温度，是一种先进的热加工工艺，具有的优点（1）显著减小材料的抗变形能力，从而大大提高锻造设备的实用能力；（2）提高锻造材料的塑性，使低塑性材料的锻造成为可能；（3）工艺条件易于控制，产品质量稳定。（4）避免模具激冷，大大提高材料的充填能力及充满型腔[6]的能力，减少锻造残余应力，使得少无余量锻造成为可能，使锻件流线非常合理。

一、钛合金材料的流变特性及超塑性

锻造技术主要包括锻造过程模拟技术，锻件设计技术，模具设计技术，模具材料技术，模具真空熔铸技术，模具机加工及电加工技术，电坯技术，润滑技术，等温超塑成型技术，锻件组织性能与控制技术，防止精锻件翘曲变形[7]技术，精锻件数控锻造技术。TA15钛合金属于高铝含量近a型合金是飞机和发动机结构的重要钛合金材料。钛的趟塑成形适用于航用球形燃料罐、机体构件、V2500 发动机前缘整流罩[8]等部件的加上。该方法是将扳材放置在真空热装置巾加热，上型压F，氩气氛中进行加压，用气体压力控制变形速度超成形 n J 进行复杂形状的深拉加工，比用锻造切削 广，L占的金属利率高。接合加工包括熔焊及固相接合，是板、管、棒材绀合成部件的必要方法。由于焊接变形[9]、焊接质的离散件、焊接区的铸造组织等会使焊接接头的性能下降，仅限于框架类、静翼组装、燃烧器、排气管道等静止部件的焊接。但是，随着焊接技术自动化程度的提高，焊接的可靠性提高，因而也扩大r，其中，被用于高应回转部件的焊接。钛制航部件的 TIG 焊应置于氙气气氛的容器内进行。在氩气中JJI J入氦气，由于

[10]热收缩效应町提高焊枪的能量密度，是一种低入热、深焊透的技法。另外，对高价的钛压缩机动翼尖端部在受到磨耗、损伤时，也可用 TIG 焊修复。钛的电子柬焊接是一种高可靠性的精密焊接，对用于钛合金缩机间隔金筒等重要回转部件的焊接，以及 F 14 战机机翼中央 F i一 6A l一4V 合金部件的焊接。由丁钛的吸光和焊接性好，激光焊已应用于钛的航空发动机重要部件 V2500 风机架、风机壳体的焊接，采用的是10kW CO 激光器，钛的电阻焊由于焊接区与氖气接触机会少，没有像点焊、缝焊那样F焊接设备和设施[11]的限制，有电阻高，可实现低电流的焊接，已用 f 风机架外支撑的外强筋的焊接、襟翼迭板的焊接等钛的摩擦焊是使部件回转，由复运动的磨擦热热接的办法。惯性焊是使部件同

[12]转达定速度后力推力，回转部南惯性能量变为摩擦热达到接合的 日的。适用于发动机盘件、套筒、轴食等旋转部件。由于航空发动机是高可靠性飞轮式，大多采用惯性焊。钛的扩散焊有钛合金精加 I 部ft：直接接合的方法和在接合部中间夹中间金属，由其产生的瞬间液相达到液相扩散接合 的方法两种。直接接合已用于一 70发动机的中空风机盘焊接，Rolls． Royce[13] 公刊正在开发中空翼，其内部为液相扩散接合 I 艺制造的钛蜂窝结构，中间金属为 Ni、cu 两层镀层，由 r r i— Cu— Ni j 元共晶反应进行接合，适用于RB 211— 534GH、V 2500[14] 发动机。TRE NT 发动机采用的第二代中窄翼也是由扩散焊 + 超塑成形技术制造，是由3张板件重叠进行扩散接合而成。

二、钛合金复杂构件精密塑性成形技术分析

目前钛合金复杂构件精密塑性成形技术主要包括三种即粉末冶金技术、等温锻造技术以及精密铸造技术。这三种技术的钛合金材料利用率能够达到70％至90％的水平，拥有较好的生产经济性，并可以实现净形生产。因为钛合金材料是公认的非常昂贵的材料，并且废弃材料难以回收和加工，增加了钛合金[15]材料的加工成本，因此，选择利用率高的加工技术是提高钛合金构件性价比的关键。1． 钛合金粉末冶金技术

MLM(金属粉末注射成形)技术是当前公认的优势最为显著的成形技术之一，它属于近净成型技术，在制造高精度、高质量的复杂零件方面拥有独特的优势。在制备形状复杂的部件方面，钛合金热等静压粉末冶金技术相对比较容易操作，并且制备完成的钛合金部件几乎都是净形，并且其材料性能和原先基于锻材加工技术制备的钛合金构件不相上下。并且，利用热等静压粉末[16]冶金技术固结的粉末钛合金能够实现全部程度的致密，不仅微观结构良好，而且组织均匀、晶粒细小，没有偏析和织构问题，其性能不低于锻件水平。当前，外国的航空航天领域在高性能钛合金粉末冶金[17]技术的研究方面已经达到了相对较高的水平，某些已经得到了商业应用。我国虽然也在钛合金粉末冶金技术进行了大量的研究工作，但是在高性能钛合金粉末冶金技术尤其是关键构件的高性能钛合金粉末冶金技术方面的研究还要落后于国外先进水平。

2． 等温锻造技术

关于钛合金等温锻造技术的相关研究已经有三十几年的历史 基于此技术的大型钛合金锻件类型也有不下数十种。资料显示，目前钛合金锻件[18]投影面积最大为0.4 ．8平方米。国外在该技术的研究和应用方面均早于国内，其中一些技术也颇具代表性，例如，德国G K SS 研究中心研发的等温锻造加工近一 Ti A I合金零件的技术便是典型代表之一。其他的一些欧美国家在该技术的研究方面也取得了一定的成就，并且已经具备了成熟的硬件设施，例如，反馈系统设备、常应变率控制设备以及温控设备等等。我国在钛合金等温锻造技术方面虽然起步较晚，但是也获得了显著的成就，例如，我国的宝钢公司利用等温锻造技术成功试制出了直径为500毫米的TC 17钛合金整体叶盘[19]和高压压气机盘。结果显示，该锻件的金属流线分布合理，并且具备良好的组织和性能。化工信息为了促进等温锻造技术获得更深程度地发展，在今后的研究当中需要重点解决以下关键技术： 首先，大型件的组织性能控制技术；其次，复杂形状零件的多向加载成形模具结构的设计技术；再次，大型薄壁件整体成形省力技术；最后钛合金零件精密成形金属流动控制技术。

3． 精密铸造技术

近年来，钛合金精铸技术发展德陕，如开发了钛精密铸造 + 热等静压-I-热处理技术，可保证钛合金铸件质量接近于 B 一退火的钛合金锻件；开发了浮熔铸造技术，采用减压吸引法进行铸造，浇注时很少产生紊流，基本无气泡夹杂，很少产生铸造缺陷。在美国，真空压铸法作为新的钛铸造方法已进入实用阶段，这种方法不会产生铸件表面污染，质量比较稳定，也省去了后续的酸洗工序。美国H ow met公 司、波音公司与美国空军研究实验室联合进行薄壁钛铸件[20]的开发，选择了C 一 17军用运输机发动机挂架的鼻帽和防火封严件为对象，各用一个整体铸件取代由17个Ti 一 6A 1 — 4V 合金钣金件组成的鼻帽和由多个零件、紧固件组成的防火封严件。经过努力，目前已达到 l_ 27m m 厚度的要求，并在新生产的C一 17飞机中得到应用。国内方面，北京航空材料研究院曾成功浇铸出尺寸为630nlm ×300 r a n1×130 m m、最小壁厚仅为2． 5 m m 的复杂框形结构。该技术存在的问题，首先，大型钛合金构件将越来越多地应用在易疲劳断裂的关键部位，但大型复杂薄壁钛合金浇铸[21]时液态金属流将部分造型材料卷入金属流冷却后形成的夹杂容易导致裂纹的产生与扩展，尤其是钛合金铸件中大于10m m 的缩孔，很难在热等静压中压扁焊合。其次，熔模铸造的充型凝固过程容易产生许多如卷气、夹杂、缩孔、冷隔等铸造缺陷，从而影响铸件性能。最后，虽然真空压铸法不存在以上问题，但它仅适于制造形状简单的零件，铸件最大质量为18 k窖，最大尺寸为61 cm x 46 cm × 25 cm，一次最多可铸造12个零件。

三、锻造产业在航空制造领域的发展方向

随着先进锻造技术埘优质、精密、高效、环保、低成本曰标的断追求，锻造产业在航空制造领域的发展应从5个方面进行考虑。第一，应满足新一代航空装备制造大型化、整体化的需求；第二，臆发展低成本、高可靠锻造技术；第三，应考虑低碳、环保的制造方式；第四，针对新型制造技术的特点，结合锻造技术，发展高效率的复合制造技术；第五，应在锻造产业巾发展循环经济制造 1 发展低成本、高可靠的锻造技术在航空制造领域锻造技术主要用于飞机及发动机零件的制造，根据其结构特点，主要有自由锻技术、模锻技术和环轧技术，而自南锻技术除在新号飞机[22]试制部分零件选朋之外，很少直接应用于零件的制造，往往是作为给模锻制坯的T序。因此，发展先进的模锻技术和环轧技术是锻造技术在航空制造领域发展的方向。（1）发展等温精密锻造技术等温精密锻造技术是模锻技术的一种，该技术要求自始至终模具与工件保持相同的温度，以低应变速率进行变形的一种锻造方法。为防止锻件和模具的氧化，常在真空或惰性气体保护的条件下进行。能够生产出锻后不需机加 r的净型锻件或是仅需要少量加的锻件[23]，材料利用率高，锻件组织性能比普通锻件优异。近年来等温精密锻造技术在 国内航空制造领域发展较快，但还远远未达到大量推广应的一业化技术水平，这主要是为模具由特殊材料制造，费用比普通模具高得多；且需要温度均匀可控的模具加热系统；润滑剂要求高，能在高温下充分使用； 为防止T 件和模具氧化，需要额外的真空或惰性气体保护装置[26]。针对这些问题，后续应开发低成本高温合金模具材料； 进行高温模具保护涂层和模具修复技术研究； 进行真空或保护气氛下的等温锻造技术研究； 进行高温合金模具结构设计、模具精密铸造[27]等研究。（2）发展精密环轧技术

[28]目前，我国在研和批产的各种型号航空发动机和其他军T 项目中，高温合金、钛合金等难变形材料环件的应用非常广泛。但国内现生产的航空航天难变形材料环件多为矩形或简单异形截面。材料利用率低，约5％～10％，且尺寸精度差、组织不均匀、加一 变形严重等问题较突出。针对上述问题，如何在提高材料利用率、环件尺寸精度的同时，满足新型发动机对环件组织性能、组织均匀性及批次稳定性等要求，并降低生产成本、缩短研制J吉 J期、节约贵重材料和战略资源是发展环轧技术的方向。根据中航重机股份有限公司[29](以下简称 “ 中航重机”)的 J贵州安大航空锻造有限责任公司前期研究成果，可以从环件胀形一 r艺研究、异形环坯料设计与制备T 艺研究、辗轧、胀形校正、热处理一 r 艺研究；封面文章件产批次[30]稳定研究4方面推动精环轧技术的发腱，重点突破环件辗轧胀形忡技术、异形坯料设计优化技术、环什残余应力测试控制技术等火键技术，最终满足先进发动机和其他武器装备对环形零件的离性能、低成本、精确化、轻醚化、命和用制造的需要，使我国的生产技术达到国际先进水平。

四、结束语

在飞机，发动机和航空材料快速发展的推动下，锻造先进技术在国内发展很快但还未达到大量发展应用的水平，主要在航空钛锻件，高温合金锻件中得到越来越多的应用，今后应更多的开发高温合金模具材料开展热模锻研究进一步降低模具费用，开展高温模具保护涂层和模具修复研究技术，提高模具寿命，开发高温应变速率超塑性，开展真空或保护气氛下的等温锻造研究。为了实现降低飞行器自重的目标，航空航天工程人员通常采用整体结构形式而非原先利用小锻件连接成为大部件的方式，此举在提高飞行器刚性的同时也显著降低了飞行器的自重。对于钛合金材料而言，因为焊接难度较大，采用整体成形技术使其一次性成为整体构件是当前航空、航天飞行器用的钛合金结构件制造技术的发展趋势，特别是大型、薄壁、复杂、整体、精密制造技术更是代表。

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锻造技术 篇3

关键词：锻造行业；节能减排；技术措施

中图书分类号：TG316 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）32-0168-02

在过去的几十年里，人们一直都是将工业的产量和效益作为我们制造业所追求的唯一核心目标。可以随着科技进步所带来的思想素质上的提升，让人们开始逐渐意识到，人与环境和谐相处才是我们要走的道路。因此我们必须考虑生产活动将会对环境带来什么样的影响，进而在我们的生产制造模式上做出相应的改变。在以往的生产活动中，我们的制造业不仅仅消耗了巨大的能源，还给我们的环境带来了严重的污染，给人们的生活带来了巨大的影响。所以，寻求一种能与环境和谐相处的发展道路已经不可避免。纵观国外数百年来工业发展的历程和我国改革开放数十年的发展历史，这种依靠牺牲环境来带给人们经济上的发展已经不再适合当前社会的需要了，因此我们必须在保护好环境的基础上再谈经济的发展。下面，我们就以锻造行业为例，阐述节能减排的技术措施以及未来的发展方向。

1 锻造行业能源和污染物排放上所存在的问题

就我国国内锻造业目前的情况来看，它在能源的消耗和污染物排放等方面存在着以下几个显著的特点：

第一，能源的高消耗。在常见的锻造生产活动中，如锻锤、锻炼时候的前后加热以及压力机的应用等，这些生产过程中的能源消耗除了受到本身的工艺特点和设备参数等方面的限制，同样也会受到管理人员水平高低的影响。但不可否认的一点就是，它们都需要大量的能源作为支撑才能继续工作。例如在锻造生产环节中，据相关资料显示，每天耗油四百元以及耗燃煤二百元和其他的一些费用，才能做到生产一顿标准锻件。锻造行业的能耗量之大，由此可见一斑。

第二，污染性气体的排放。在锻造生产活动过程中，由于材燃料和助燃剂的不完全燃烧所产生的废气以及锻造本身就会产生的二氧化碳等气体排入道车间中。不单单影响的车间整体的空气质量，同时也给员工的工作带来了不必要的影响。而这些废气排入到大气中，同样会给环境带来污染，如大量的二氧化碳的排放，将会进一步促进温室效应。

第三，废油、废液和废渣等物质的排放。在锻造生产活动中，由于工艺上的需要，润滑模具以及润滑剂等物质的应用不可避免，而使用它们之后留下的一些废弃物，同样也会给环境带来不同程度的污染。

第四，锻造生产过程中产生的噪声。常见的锻造生产活动中都不可避免的存在着高分贝的噪音污染，它除了给工人带来身体和精神上的折磨之外，同样也给周边环境和居民带来了困扰。

2 锻造行业采用的节能减排技术措施

2.1 在材料的选择上所采取的措施

当代锻造行业在节能减排的材料选取上的一大特色，就是加大了节能型钢材的使用范围。设计人员通过在加工钢材时的热处理工序上取得的研究突破，得到了多种可利用节能型钢材，低碳低合金就是其中一种。而这种低碳低合金，不仅仅是具备可以简化制造工艺和节省能源的效果，还能减少污染物的产生和排放和降低成本等诸多好处。当然，在精密锻造这一领域同样也为节能减排作出了贡献。由于精密锻造的特殊性，所以它对锻造材料的要求非常高，工艺也往往采用先进的真空脱气等工艺，因而大大减少了材料中一些杂物的含量，进而减少了废弃物的排放和对环境的污染。

2.2 锻造设备上面所采取的措施

设备上锻造行业为技能减排而所采取的措施十分之多，故我们在此只选择一部分做简要的阐述。首先，在毛坯的加热过程中，采用先进的自动化数字蓄热脉冲燃烧等这样的设备来进行生产，将极大的节省能源的消耗。其次，在热处理电阻炉节能措施方面，因为热处理的能源消耗在任何企业都不是一个小数目，所以我们必须从炉子的整体结构组成和各个阶段的控制时间以及燃料的使用方法等方面做出全面的考虑和采取措施，进而实现能耗的真正降低；还有模锻锤的节能技术也不得不谈，通过全新的液压动力驱动技术和数字化控制系统等先进手段的帮助，将彻底解决以往存在的打击频率低和油气互串等诸多问题，进而实现高效和精密以及节能环保的目标。最后，也是最重要的一点就是锻造生产线自动化管理的优化配置问题，提升生产线的自动化程度，将直接提升我们锻造生产活动的工作效率和实现节省大量的能源，故而进一步的提升锻造生产线的自动化程度，将是我们国内各个企业需要重点关注度的方面。

2.3 锻造工艺上所采取的措施

在诸多锻造工艺中，等温锻造的应用将会明显的提升材料的性能和降低能源的消耗，故而我们需要在锻造生产活动中尽可能的更多的应用等温锻造。而钢件轻量化的技术进步同样给锻造行业带来了福音，钢材的轻量化不但实现了材料的低消耗，同时也提升了加工之后产品的质量以及扩大的备用材料的选择范围，故而给节能减排提供了很大的帮助。

3 锻造行业技能减排的未来发展方向

借鉴国外锻造行业的发展经验和在节能减排上面所采取的措施，根据我国的基本国情和特点，今后的锻造行业必然将走上一条以节能环保为特色，对材料的需求减少为趋势，成本的不断降低为方向，生产效率的不断提升为目标的绿色发展道路。在锻造辅助材料方面而言，新型无污染的绿色润滑剂将逐渐成为我们研究的主攻方向；在节能方面，高性能钢材的发现和应用还需要我们投入更多的资金和人力进行发展，它对于锻造行业成本的降低起着直接的作用；特种锻造技术同样也将拥有越来越大的市场，随着高精密的航空锻件这类的新兴领域范围内的产品不断问世，同样也为我们提供了新的研究方向和发展方向；当然最重要的就是利用信息技术带来的巨大的帮助，通过建立全自动的生产线，配合高效的计算机处理能力，将会给锻造生产的节能减排事业带来无与伦比的辅助作用，同时也会极大的降低成本，进而就可以有更多的资金投入到节能减排的事业当中了，形成一种良性循环，而计算机所具备的仿真能力也同样会给锻造设计带来巨大的帮助。

4 结 语

从上面的阐述我们发现，锻造行业作为制造业中的重要一员，在为经济带来巨大贡献的同时，也是能源的消耗大户以及给环境带来严重污染的行业之一。锻造行业生产活动中所消耗的巨大能源以及它向大气中排放的污染物，一直都是各界人士纷纷重点关注的焦点，锻造行业的节能减排是我们工业发展过程所必须解决的问题和难题，也是我们想要实现工业可持续发展的前提条件，因此国内外都十分的关注这个问题。而想要实现节能减排，我们应该注重先进技术的应用，在做到提升产品的质量这一目标的同时，还能做到降低能源的消耗量以及有毒有害物质的排放。对于我们的锻造行业来说，节能减排的措施可以简略的划分为两类，一类通过改进设备来提高能源的利用率，进而实现节能减排的显性节能措施；另外一类就是通过提升生产水平来实现产品的单位生产量的能耗的降低，进而实现节能减排排的隐性措施。不管如何，锻造行业的节能减排已经逐渐成为了这个行业的主旋律，我们必须投入更多的精力和关注度才能在这方面做的更好，走的更远。

参考文献：

[1] 丁小祥.面向节能减排的锻造生产调度方法研究[D].南京理工大学，2012.

[2] 魏丽，窦照亮.锻造车间节能减排措施浅谈[J].科技风，2012，（3）.

[3] 李元元，陈维平，黄丹，等.铸造行业的节能减排现状及对策分析[J].铸造，2010，（11）.

[4] 王海洋，程正举.浅谈“绿色锻造”在锻造车间工艺设计中的应用[J].科技风，2010，（21）.

[5] 孙红，佟莹.锻造技术的发展历程及未来趋势[J].科技创新导报，2009，（12）.

铝合金等温锻造技术发展 篇4

关键词：机械制造,等温锻造,铝合金,发展,综述

1 前言

铝合金由于具有比强度高、比刚度高、导热性好等特点，成为飞行器轻量化的首选材料(图1)。目前，铝材在民用飞机结构上的用量为70%～80%，在军用飞机结构上的用量为40%～60%。在新型B777客机上，铝合金也占了机体结构质量的70%以上[1]。每辆空中客车上使用了180t厚铝板，大多数巡航导弹的壳体也是用优质的铝合金铸锻件制造的。由于用途特殊，大多数零件都具有结构复杂、形状特殊，且性能要求高。而铝合金材料在热加工时，因其成形温度范围窄、导热系数大、加上产品对象成形加工时的变形程度较大，导致其成形加工性差。因此，对复杂铝合金零件，特别是高强度铝合金零件的成形加工，大多采用等温锻造的方法来完成[2]。

2 合金等温成形技术的特点

等温锻造是近年发展起来的一种先进的锻造技术，它是指模锻的整个成形过程中，将模具和坯料温度保持相同或相近的恒定值，并用较慢的成形速度来完成的成形方法。在较高温度条件下，锻件以较低的应变速率变形，变形材料能够充分再结晶，从而可以大部分或全部克服加工硬化的影响[3]。

等温锻造工艺的关键是要求坯料在一定温度点或者在一定温度段发生变形，而且对不同变形坯料来说，其最佳变形温度有所不同，所以在等温锻造过程中温度的控制十分重要。锻模的温度要控制在和毛坯加热温度大致相同的范围内，使毛坯在温度基本不变的条件下完成锻造。等温锻造的成形速度很慢，一般在专用设备上进行，且需要特殊的模具加热装置。采用等温锻造加工得到的锻件，组织均匀、力学性能优良，锻件无回弹、尺寸稳定、材料的利用率高、表面质量好。等温锻造与常规锻造相比，具有以下优点：(1)变形速度低，变形温度恒定，克服了模冷、局部过热和变形不均匀等不足，且动态再结晶进行充分，锻件的微观组织和综合性能具有良好的均匀性和一致性。(2)显著提高金属材料的塑性，毛坯的冷却速度或变形速度均降低，因而大大降低了材料的变形抗力。(3)由于减少或消除了模具激冷和材料应变硬化的影响，不仅锻造载荷小，设备吨位大大降低，而且还有助于简化成形过程，因此，可以锻造出形状复杂的大型结构件和精密锻件。(4)等温条件使模锻过程在最佳的热力规范下进行，且加工参数可被精确控制，所以产品具有均匀一致的微观组织和优良的力学性能，并能使少切削或完全无切削加工的优质复杂零件的生产成为可能。

3 国外铝合金等温锻造的进展

1964年美国国际商务机器公司开始用等温锻造成形零件，在上世纪70年代就使用特种等温锻造设备和热锻模生产航空飞机发动机涡轮盘、燃料箱以及其他薄壁骨架件。美国魏曼·戈登、来迪思、卡慢伦三大航空锻件生产厂拥有能够生产优质精密粉末涡轮盘、高温合金及飞机用大型结构锻件的精密设备和先进技术。20世纪80年代初期，前苏联系列生产了等温锻造专用液压机(2500kN、6300kN、16000kN和40000kN)，这些设备均安装在俄罗斯有关厂所院校，进行铝合金叶片、飞机结构件和粉末高温合金涡轮盘等零件的等温锻造研究应用[4]。到上世纪90年代，美国相继开发了50000kN和100000kN的液压机，后者是当时世界上最大的等温锻造液压机(图2)[5]。

4 国内铝合金等温锻造的进展

哈尔滨工业大学的刘润广、王仲仁、吕炎教授等人从上世纪80年代开始研究铝合金等温锻造工艺。1985年，刘润广、王仲仁等人对LD5锻铝合金叶片等温精锻造进行了研究。1993年，刘润广对2618A铝合金作动筒铰链接头的成形工艺进行研究[6]，生产出的零件晶粒度达到1.0级，金属填充性好，可以模压出形状复杂、清晰的特高筋薄腹板型精锻件，其加工余量较小，尺寸精度较高，最大筋高/筋宽为l6.25。在这一期间，景德镇航空锻铸公司生产出了国内最早装机的铝台金精密锻件[7]。

1999年，刘润广等对2214、2618等多种型号的铝合金摇臂等温模锻工艺进行研究[8,9,10,11]。在试验中，坯料加热到455℃，模具加热到450℃，初始应变速率和最终应变速率分别为9.6×10-4s-1～1.2×10-2s-1，分三次等温模压时，金属的流动性和充填性好，变形抗力小，可等温模压出形状复杂的且满足尺寸精度要求的纵向摇臂。避免了锻件的外表面和内部的冶金缺陷，质量达到或超过当时法国锻件的技术要求。

2000年开始，北京航空材料研究院的李惠曲[13]等人对LD11(4032)铝合金等温锻造进行了研究，发现变形温度升高，变形抗力降低，有利于锻造成形，但过高易使合金发生过烧，在390℃～450℃、0.005s-1～0.05s-1范围内变形较为合适。低应变速率变形时，发生动态再结晶更充分;在高应变速率变形时，动态再结晶不明显。

图3所示为某火箭发动机上重要的受力零件，该零件形状复杂，尺寸较大，叶片薄而长，长度与厚度比值最大达10∶1。采用普通锻造方法不仅难以成形，而且扭曲的叶片使得分模面难以选取，锻后锻件无法脱模，叶片部分金属充不满，2005年，哈工大的单德彬、吕炎等[1]对该零件成形进行了研究，设计了如图4所示一副模具，利用等温锻造和闭塞模锻相结合的方法，采用MD6型水剂石墨润滑剂，模具和坯料的锻造温度设定为420±5℃，采用锥底凸模，压力设定为1800kN，保压5min，可得到成形质量良好的锻件[14]。锻件流线完全按照叶片几何外形分布，无穿流、窝旋等缺陷，结晶组织为完全结晶组织，晶粒基本呈等轴状，晶粒大小为8～9级，对叶片试样进行强度测试，σb=413.5MPa，δ=29.13%[15]。

目前,我国最大的等温锻造油压机为100000kN，安装在陕西三原的红原航空锻铸工业公司[16]。2005年，该公司利用万吨油压机、龙门数控镗铣机床等先进设备，生产出目前国内最大铝合金等温锻件。

2008年，西北工业大学的刘鸣等研究了不同等温锻造温度对2B70铝合金显微组织与力学性能的影响[17]。研究表明等温锻造及固溶时效处理后，显微组织不具有明显的方向性，晶粒多为等轴晶，具有优良的组织均匀性和稳定性。在450℃～480℃区间内，S(Al2CuMg)和Mg2Si等强化相析出明显增多，480℃时晶粒明显长大。

2008年，首都航天机械公司[18]对2A13、7A04等材料的等温成形进行研究。采用水基石墨润滑剂，如图5所示，锻件纤维流线完整，呈各向同性，经检测，内外部质量可靠，零件尺寸公差±0.2mm，表面粗糙度Ra不大于3.2μm。材料利用率由10%提高到80%，切削加工量降低到原来的20%以下。

5 结束语

特色示范 锻造英才 篇5

——开办天河区中小学校长培训实践基地申请报告

一、联姻出成效、交流促双赢

挂职锻炼的校长，必然是原学校的精英。开办校长培训实践基地，可以使挂职校长将掌握的中小学管理理论应用于实践，在锻炼中提高自身综合素质。

引入挂职校长在我校挂职，工作中通过对我校传统管理模式的新思维，寻找新的突破点，促进学校新的发展。也能搭建联姻平台，加强与兄弟学校的互动合作，达到双赢。

二、理念定航标、特色导发展

高屋建瓴的办学理念，为挂职校长确定发展航标。我校是广东省一级学校，以“为了学生的可持续发展”为办学理念，“规范+特色”为目标，“基础年、质量年和特色年”的“三步走”发展过程，为挂职校长全面发展确定方向。

民主高效的管理模式、能提升挂职校长依法治校能力。我校一校三区，实行“条块结合、明确职责、责任到人”的运作机制，具有“干实事、重和谐”的领导班子和健全的制度保障。实施校务公开，定期召开教职工代表大会等，利于锻炼挂职校长依法治校能力。

注重创新的教育管理，能提高挂职校长教育督导能力。我校是广州市教育工作先进单位，具有国家环境教育示范基地、国家“十一五”课题、广东省绿色学校、“诗教先进单位”、特级档案管理单位等特色荣誉，拥有田径、乒乓球等广州市体育传统项目和广州市优秀学生艺术团等等，为挂职校长的科研能力和教学督导能力提高创造客观条件。

“开放交流”的教研管理策略，利于打造挂职校长过硬科研能力。我校一直坚持变“个人创优”为“集体创优”，又注重“走出去、引进来”，今年教育部郑增仪副司长携蒋鸣和、陈美玲教授以及黎加厚教授就分别莅临我校指导，英国教育考察团、山东省淄博市70多名校长、广东省梅县教研室等经常到我校考察交流，这利于见习校长广泛学习经验，成为科研型校长。

三、实践显真功、桥梁联友谊

我校将建立档案跟踪，以培养“三个意识”为中心，开展培训实践工作。一是“角色意识”培养。我校将要求挂职校长全程参与学校管理，参与校长 办公会和行政例会，阅读学校所有的工作计划、制度和管理方案，组织一次全校性活动，积极参加听、评课和集体备课。经过角色亲历体验，熟悉管理常规，加强角色意识，提升领导能力。

二是“问题意识”培养。为发掘挂职校长对我校管理的创新认识，我校将确立挂职校长的研究专题，定期举办“校长沙龙”、论坛、座谈会、管理案例讨论、利用学校的博客网等，激发思想碰撞，诱发创新的思维，为我校服务，变实践者为研究者。

三是“桥梁意识”培养。我们将以挂职校长为桥梁，组织骨干教师，通过对兄弟学校参观访问、学术沙龙、专题研究、青年联谊等形式，学习先进教育教学经验。

成为父母，锻造婚姻 篇6

成为父母，婚姻不仅关乎两个人，更是孩子成长的“背景音乐”。因此，锻造婚姻，成为新手父母不能忽视的重要课题。本栏目由资深家庭治疗师龙迪老师主持。每期她将回应一个从读者中来的小故事，带领大家从个人、关系、社会多层面反思婚姻困境，探寻建设婚姻的创意可能。

成熟的婚姻，一定能为孩子提供安全的成长空间。如果您在婚姻生活中也有着这样或那样的困苦，正在为不知怎样改善夫妻关系而苦恼，请参与到我们的栏目中。

讲述您的故事，展开心灵对谈，得到最专业的帮助！

栏目邮箱：1918980833@qq.com

读者来信

我和妻子在有了孩子后越来越没有共同语言，想问题总是不能想到一块儿去。一点小问题就会大吵，她还会动不动就骂人，而且骂得无比难听！有时候，我发现她有点儿小问题，只是想提醒她改一改，马上就会被她恶语想向，简直不像夫妻像仇人。

当然，如果她是那种女强人，我也认了。问题是，她什么都不会，就只是个专业带个孩子的，没上班。可是每天下班回家，我还得做饭、干家务。

没有孩子的时候，我天天盼着休假。现在，我希望天天有班上，每天24小时最好！

我好想离婚！但又迫于无奈，因为孩子刚满周岁，我也不忍心让孩子没有完整的家庭。但是这样的生活状态真的让我发疯！（宁愿，山西）

专家点评

孩子出生，让一对年轻人成为父母。然而，在复杂的社会经济文化背景下，扑面而来的养育任务却让每个家庭成员都承受着不同程度的压力，也面临着锻造婚姻的严峻挑战。现在，由于社会经济制度的限制，年轻家庭需要在强大的经济压力下，独力承担养育孩子的责任，经常不得不陷入传统性别角色的分工——男主外，女主内。

为什么 想不到一块儿去

社会主流价值观越来越崇尚个人成就，财富、权力、地位，这成为个人成功与否的主要标志。工作机构只为年轻父母提供追求财富、权力、地位的平台，却不能在保证经济支持的前提下，提供养育孩子的时间和空间。如果身边的托儿所、幼儿园质量差或价格高，又无法指望亲属帮忙，年轻家庭就只能依靠自己照顾孩子。为了兼顾照顾孩子和家庭经济水准，家庭通常的安排是母亲辞职在家照看孩子，父亲花更多的时间在外工作。久而久之，夫妻双方生活在家内、家外不同的空间，秉承不同的生活逻辑，很难“想到一块儿”。

年轻的母亲离开熟悉的工作场所，把全部时间和精力都用在孩子身上，最深切的体会通常不是文学作品中的浪漫情怀，而是身心的猛烈冲击。无尽的家务、紊乱的作息，很容易使母亲缺乏睡眠，筋疲力尽。而担忧孩子发育是否正常，担心自己能否胜任独自照顾孩子的重任，忧虑个人发展能否与时俱进……都会激起母亲的不安、焦虑和内疚。她多么盼望那个和自己共同建立家庭、生育孩子的人早点回家，分担家务，聆听她倾诉和还不会说话的小人儿相处一天的喜怒哀乐，借以释放压力，得到安慰！可是，丈夫总是回家很晚。即使回到家里，也懒得动弹，不愿说话。

其实 谁都不是罪魁祸首

家庭责任感，伴随着孩子出生，在年轻的父亲心中油然升起。当铺天盖地的媒体发出铺天盖地的声音——幸福就是拥有财富、权力和地位时，年轻的父亲想要给妻儿幸福，自然而然地就会循着追求财富、权力和地位的轨道奋力拼搏。不过，职场可不是让人休养身心、有能量滋养家人的地方。反而是需要投入全身心的能量，才有可能得到财富、权力和地位的场所。很多时候，还需要超负荷地付出，其中不乏勾心斗角、尔虞我诈的心灵消耗。想着可以多赚钱让妻儿过好日子，年轻的父亲甘愿承受这一切。下班了，他拖着疲惫的身心往家走，他多么盼望妻儿相迎的温馨与宁静，抚慰一天的奔波与挣扎！可是，推开家门，迎接他的是妻子的抱怨、孩子的哭闹、残存的家务……

传统性别角色分工，把原本相亲相爱的两个人放在各自平行的轨道上，承担着“想象”中的家庭责任，承受着关系疏离造成的孤独，夫妻俩都不满意。当没有找到缓解痛苦的妙法之前，人们总是习惯于指责、抱怨最亲近的人：妻子怨丈夫很少投入时间照顾孩子和分担家务，丈夫怨妻子不感激自己卖命地工作就是为了养家糊口。其实，他们不知道，生活困局的罪魁祸首，并不是对方！

如何 理性地解开困局

指责、抱怨，不仅不能解除困局，反而会让夫妻更加疏离——丈夫为了逃离家庭战场，把更多的时间用在工作上；妻子缺乏丈夫支持，更疲惫、更怨恨、更抑郁。如果双方原生家庭再卷入夫妻纷争，则会更增加了夫妻协商、合作的难度。

有人很自然地想到离婚。不过，离婚就可以解决问题吗？就可以满足丈夫和妻子的合理需要吗？当然不是！

锻造技术 篇7

“节能减排”是社会关注的焦点, 对交通工具要求:轻量化、低排放、低污染, 交通制造业将目光转移到高性能的轻合金材料开发应用[1]。轮毂, 采用轻合金材料, 不同成形工艺, 满足市场需求的结构多样化, 满足使用者的审美要求。本文主要针对国内外的专利申请趋势进行了简要的统计和分析。

2 国内外轮毂成型的技术发展历程

1923年, 日本首次在赛车上安装铝轮毂, 1958年出现整体铸造铝轮毂, 接着出现了锻造铝轮毂, 1979年美国将铝带成型轮毂定为标准轮毂, 1988年, 戴卡轮毂有限公司建立了我国第一条铝轮毂生产线, 90年代中期, 中国轮毂产业进入发展期, 并且持续保持强势的增长速度。

锻造轮毂出现较早, 相比铸造轮毂有更好的力学性能, 但成本高, 近年来出现了模锻成型技术、铸造锻造的复合成形技术、半固态模锻等技术。模锻成型工艺是指在模锻设备上, 利用高强度锻模, 金属坯料在模膛内受到压力产生塑性变形, 而获得所需尺寸和质量锻件的加工方法[2]。铸造锻造的复合成形技术, 它是将铸件作为锻造工序的坯料使用, 对其进行塑性加工的方法[3]。半固态模锻, 它是将半固态坯料加热到一定体积液相的半固态状态后进行一次模锻成形, 从而获得所需的接近尺寸成品零件的工艺, 中信戴卡可以采用此工艺生产轮毂[4]。常见的轮毂锻造成形工艺如图1所示:

3 专利文献分析

本文对锻造轮毂进行了定量分析, 包括对专利申请量、主要专利申请人、专利申请主要分类号等方面的分析。本文主要在CNABS、VEN数据库中针对关键词:车轮or轮毂、hub?or wheel?;锻造or模锻、forg+or die?or mo?ld?;镁or铝、Mg or Al进行分析统计。

专利申请量分析:

3.1 专利申请量

锻造轻合金轮毂, 从1960年开始迅速增长, 并从2000-至今达到一个高峰期, 对于锻造轻合金轮毂在中国专利申请大体经历了以下三个阶段:

(1) 缓慢发展阶段 (1986-2002) 。2002年之前, 锻造轻合金轮毂国内申请量很少, 发展缓慢;

(2) 快速发展阶段 (2002-2010) 。2000年-2010年, 随着铸造锻造复合成型、半固态模锻成型等的出现, 国内轻合金锻造轮毂快速发展, 中国首条锻造铝合金轮毂生产线于2004年在戴卡轮毂制造有限公司投产使用, 轮毂生产能力约100万件/年;

(3) 平稳发展阶段 (2010-现在) 。2010年-现在, 由于锻造轻合金轮毂相比铸造轮毂价格更高, 锻造轻合金轮毂一般用于高端车辆上。

3.2 分类号和申请人分析

在CNABS/VEN数据库中对申请人、关键词、申请国家进行了统计, 由于统计方式的缺陷 (如同一申请人的多种表达被分开、重复统计) , 获得的数值结果并不能准确说明各个申请人的申请量, 但是总体上可以体现出国内申请的特点:国内申请中企业申请量占据了绝对的优势, 锻造轻合金轮毂生产主要集中在天津、浙江、河北、安徽等地;锻造轮毂专利申请量位于前五的分别为日本、中国、美国、英国和德国, 在对申请人进行统计时, 发现排名前5的申请人都是日本公司。所以, 对于锻造轮毂领域, 日本做得最好, 当遇到新工艺时, 要重点检索日本文献, 为了提高检索效率, 在遇到锻造轮毂方面的专利申请, 应首先考虑在中文库中检索, 再考虑日文库, 其次再考虑其他国家的文献。

3.3 分类号分析

在CNABS/VEN数据库中对IPC分类号进行统计。发现锻造轻合金轮毂主要集中在以下四个分类号:B21J13/02, B21K1/40, B21K1/28和B60B27/00。从中可以说明, 锻造轮毂的分类号准确, 以后遇到锻造轮毂申请, 重点考虑分类号检索。

4 结语与展望

伴随着制造业的飞速发展, 人们对轮毂的要求会越来越高, 在造型设计上, 它可以设计出一些活泼的细线条, 设计的自由度也更高, 在未来的轮毂制造行业里, 随着锻造工艺的进一步发展, 锻造轻合金轮毂在满足高性能的前提下, 价格会逐步降低, 锻造轮毂应用会越来越广泛。

参考文献

[1]Kaneko, tadataka, Suzuki, etc.Automotive applications of magnesium alloys[J].Materials Seience Forum, 2003, 419-422 (I) :67-72.

[2]秦皇岛燕大现代集成制造技术开发有限公司.镁合金车轮锻造成形方法及模具.CN102632185 A[P].2012-08-15.

[3]华北工学院.镁合金汽车轮毂铸挤复合成形方法.CN1429717A[P].2003-07-16.

锻造技术 篇8

在液压机上锻造圆轴锻件的工艺有平砧拔长后滚圆和型砧直接拔长两种。关于平砧拔长矩形截面坯料的研究, 在工艺理论及模拟技术等方面均取得了大量的成果[1,2,3,4], 生产技术趋于成熟。型砧拔长圆轴常用的方法有上下型砧拔长、上平下V形砧拔长[5]。上下型砧拔长应用较多, 工艺参量适当, 锻坯中心处于三向压应力状态, 有利于轴心区域的压实, 而且轴线不会偏移。一般情况下, 使用上平下V形砧拔长圆轴时, 最大变形区不在坯料中心, 锻透性比较差, 坯料不断翻转后会使轴线偏移[5]。

锻造工作辊坯、支承辊坯、转子锻坯等阶梯形的轴类锻件时, 先用平砧将钢锭锻造至辊身尺寸, 再拔长辊身两端的大小台阶。对台阶尺寸差值大的锻件, 若采用上下型砧拔长, 在锻造中需更换上砧, 锻造时间长, 影响锻造温度, 甚至需要增加加热次数;若采用上平下V形砧拔长, 不需更换上砧, 锻造时间短, 但涉及如何保证变形部分处于较好的应力状态, 中心区域具有较好的锻透性, 同时轴线的偏移量控制在要求的范围内等关键问题。目前, 关于此方面的研究尚未见文献报道。

本文针对上平下V形砧拔长阶梯轴锻件展开了研究, 在分析变形区应力应变的基础上, 提出了同时保证变形区锻造性能与消除轴线偏移的关键技术, 并针对具体的锻件确定了锻造工艺参数, 进行了不同情况下的数值模拟, 在此基础上进行了实际生产。

1 变形分析

截取上平下V形砧之间的横截面进行变形分析, 如图1所示, 图中, x向为宽度方向, y向为高度方向。沿上下砧与坯料接触线的边缘向内作与其成45°夹角的斜线, 形成的Ⅰ区abc、def、ghi为难变形区 (刚性区) , 处于三向非常大的压应力状态, 变形很小。在刚性区的直接作用下, 引起坯料外侧Ⅱ区acmfd、bcnih、fegij产生塑性变形, Ⅱ区称为主动变形区, 该区内x、y方向应力为压应力。受到Ⅱ区的拉动作用, 坯料中间的Ⅲ区cmfjin产生塑性变形, Ⅲ区称为被动变形区, 该区内靠近中心的区域内的横向应力为拉应力。随着坯料的转动, 某瞬时的刚性区Ⅰ随后将变成主动变形区。轴向 (z向) 的应力取决于砧宽比的大小, 砧宽比较小时靠近x轴的区域内存在轴向拉应力。

由图1可知:压下量较小时, 坯料中心的被动变形区大, 轴心区域存在较大的横向拉应力, Ⅲ区比Ⅱ区的变形小, 不利于缺陷的压实;压下量较大时, 坯料中心的Ⅲ区缩小, 横向拉应力减小甚至转变为压应力, Ⅲ区比Ⅱ区的变形大, 有利于缺陷的进一步压实。

2 上平下V形砧拔圆关键技术

2.1 操作原则

(1) 为保证轴心区域的锻造性能, 压下率应大于10%。

(2) 为消除变形部分的轴线偏移, 坯料拔长一周中的转动次数应为偶数, 前后半周的首次压下量数值近似相等, 而且前后半周拔长时上下砧之间的距离分别保持不变。

(3) 为保证坯料转动后压下时不压偏, 压下量与转动角度要匹配得当。

2.2 压下量

压下量的大小除直接影响坯料中心区的应力状态外, 还影响拔长效率, 压下量小则需要的变形道次多。在保持转动角度不变的前提下, 压下量过大则坯料转动后压缩时易发生压偏, 导致轴线偏移量增大。数值模拟及生产实践表明, 每次变形的相对压下量控制在10%～12%较好。

2.3 转动角度

上平下V形砧拔长中, 每周转动的次数n应为偶数, 生产中一般取6、8、10、12、18, 每次转动的角度为

θ=360°/n (1)

图2所示为拔长圆轴时横截面的变化情况, 变形前初始圆半径为R0, 上下砧间距初始值为H0, 第一次压下后变为H1, 压下率为

$\eta =\frac{\text{Δ}{\rm H}}{2R{}_0}=\frac{{\rm H}{}_0-{\rm H}{}_1}{2R{}_0}$

为保证坯料绕中心点转动一次后压下时不发生压偏, 上平砧接触面下的ac边 (图2b) 须转过垂直对称线,

转角应大于θ0, θ0由下式求取:

R0 (1-cos θ0) =H0-H1 (2)

θ0=arccos (1-2η) (3)

坯料拔长半周后, 横截面已经变成多边形, 当量圆直径为2R1, 后半周变形时的上下砧初始间距为H2, 压下后变为H3。同理, 为防止坯料转动后压偏, 转动的角度大于θ1, θ1由下式求取:

$\cos \theta {}_1=1-\frac{\text{Δ}{\rm H}}{R{}_1}=1-\frac{2R{}_0}{R{}_1}\eta$ (4)

$\theta {}_1=\arccos (1-\frac{2\eta }{1-m\eta })$ (5)

式中, m为拔长时与坯料展宽有关的参数, 一般在0.55～0.85之间取值。

根据式 (3) 、式 (5) 计算出的转动角度值, 取其大者作为拔长时的转动角度, 并圆整到式 (1) 要求的角度。

3 数值模拟

3.1 研究对象

图3为ϕ1365mm支承辊坯 (材料70Cr3Mo) 锻件简图。先用上下平砧 (砧子宽1200mm) 拔长至热方1370mm, 然后倒八方至1370mm, 然后滚圆至ϕ1365mm。辊身两侧大小台阶先用平砧拔长至ϕ1120mm, 然后使用上平下V形砧拔长:砧宽700mm , V形砧角120°, 开口宽880mm。

3.2 台阶拔长工艺

根据操作原则, 经理论分析与计算, 确定拔长台阶共分为12个工步。前4个工步拔长大台阶, 各工步压下后上下砧子的间距依次为830mm、745mm、685mm、630mm, 每工步压下4次, 每次坯料转动45°;第5工步滚圆, 砧间距为360mm, 压下12次, 每次坯料转动30°;第6工步拔长端部, 砧间距保持360mm不变, 压下8次, 每次坯料转动45°;第7工步至第10工步拔长小台阶, 砧间距依次为535mm、475mm、415mm、360mm, 每工步压下4次, 每次坯料转动45°;第11工步滚圆小台阶, 砧间距保持360mm不变, 压下12次, 每次坯料转动30°;第12工步拔长端部, 砧间距保持360mm不变, 压下8次, 每次坯料转动45°。

3.3 数值模拟

根据上述拔长台阶的工艺过程, 运用DEFORM软件进行数值模拟。在模拟时, 将锻件从辊身一半处剖开, 仅分析其右侧部分的变形。选取砧子送进量一半处的横截面, 并在其上选取中心点P1和1/2半径上位于x轴的点P2及位于y轴的点P3、P4 (图1) 。模拟结果见表1, 表中应力与应变数值分别保留小数点后一位与三位。

3.3.1 模拟结果分析

(1) 坯料内部应力状态较好。

x向 (横向) 除第1道次时P2点存在较小的拉应力外, 其他道次时均为压应力, 而且压应力数值随变形的增加而增大;z向 (轴向) 仅在第1道次、第4道次时, 轴心区域存在较小的拉应力, 其他道次时均为压应力, 有利于中心压实。

(2) 坯料心部变形较好。

第1道次时, 横截面上变形差异大, P4点的等效应变最小, 仅为P3点的32.03%, 中心点P1的等效应变为P3点等效应变的57.81%;随着变形的进行, 横截面上各点的变形差异程度逐渐减小, 第8道次时, 最小等效应变达到最大值的83.11%;第16道次时, 中心点的等效应变已经达到最大值的96.90%。表明中心区域的锻透效果较好。

上平下V形砧拔长小台阶与拔长大台阶情况基本相同, 坯料内部应力状态较好, 而且等效应力明显增大, 有利于进一步压实。

3.3.2 轴线偏移模拟及分析

在建立的三维数模中, 选取辊身中面 (左端面) 中心点作为基准点O0 (x0, y0) , 选取锻坯右端面中心点O1 (x1, y1) 作为观测点, 计算出O1点相对O0点的初始偏移量x、y。在锻造过程中, 测量每次压下后基准点O0和观测点O1的新坐标, 计算出x、y方向的新偏移量, 最后绘制出其变化轨迹。图4所示为ϕ1365支撑辊右侧大台阶由ϕ1120拔长至ϕ815过程中变形部分轴线的偏移情况, 图中第一个点的数值为初始偏移量, 后续每个点对应的数值为相应压下道次的偏移量。由图4可知:在压下8次 (完整一周) 后, x、y方向的偏移量基本回到初始值;滚圆时压下12次后, 偏移量亦回到初始值;拔长端部压下8次后, 偏移量同样回到初始值。该结果说明, 按此工艺操作, 轴线基本不偏。

3.3.3 改变压下量时的模拟

(1) 增加第一周压下量。

保持拔长时转动角度不变, 将第一周的压下量增加至140mm, 第二周压下量减小至50mm。拔长结束时, 由变形部分轴线的偏移情况 (图5) 可知:第一周后, 观测点与基准点x、y方向的偏移量分别为43.83mm、89.23mm;第二周结束时x、y方向的偏移量分别为42.70mm、7.87mm;滚圆后, x、y方向的偏移量仍为39.34mm和73.71mm。

(2) 减小第一周压下量。

锻造辊身右侧大台阶时, 保持转动角度45°, 将第一周压下量减小至100mm, 坯料内部应力应变结果如表2所示。与表1结果相比可知:横截面上的横向应力变差, 第4道次时P1、P2点处存在较大的拉应力, 第8道次的横向压应力数值较小;轴向始终存在拉应力, 其中第4道次、第8道次的最大轴向拉应力超过等效应力的30%, 数值较大, 不利于中心区域的压实。

4 生产实践

按表1给定的工艺参数, 中原特钢股份有限公司使用上平下V形砧工艺锻造了图3所示的支承辊辊身两侧的台阶, 生产4件, 全部通过超声波探伤, 台阶拔长后变形部分的轴线偏移量均小于20mm, 满足要求。

上下砧子之间的距离依次为830mm、745mm、685mm、630mm, 每工步压下4次, 每次坯料转动45°;第5工步滚圆, 砧间距360mm, 压下12次, 每次坯料转动30°;第6工步拔长端部, 砧间距保持360mm不变, 压下8次, 每次坯料转动45°;第7工步至第10工步拔长小台阶, 砧间距依次为535mm、475mm、415mm、360mm, 每工步压下4次, 每次坯料转动45°;第11工步滚圆小台阶, 砧间距保持360mm不变, 压下12次, 每次坯料转动30°;第12工步拔长端部, 砧间距保持360mm不变, 压下8次, 每次坯料转动45°。

5 结论

(1) 提出了上平下V形砧拔长圆轴的基本操作原则:压下量大于10%;变形一周转动次数为偶数, 前后半周的首次压下量相等;转动角度应与压下量合理匹配。

(2) 给出了上平下V形砧拔圆时转动角度与相对压下量的匹配关系, 压下量匹配得当, 可以同时控制变形区锻造性能与消除轴线偏移;保持转动角度不变, 压下量过大时轴线偏移量大, 压下量过小时内部应力状态变差。

(3) 模拟结果与生产实践同时证明, 上平下V形砧拔长圆轴的关键技术可行, 按此制订工艺, 生产的锻件经超声波探伤证实为合格, 锻造中变形部分的轴线偏移量可控制在要求值之内。

参考文献

[1]刘助柏, 张庆, 王连东, 等.锻造理论与工艺的进展[J].燕山大学学报, 2000, 24 (4) :294-301.

[2]梁晨, 刘助柏, 王连东.新FM法拔长的临界砧宽比、临界料宽比及工艺参数研究[J].机械工程学报, 2003, 39 (12) :154-157.

[3]王雷刚.大型汽轮机转子锻造工艺模拟与智能CAPP[D].秦皇岛:燕山大学, 2002.

[4]付强.轴类锻件锻造过程的数值模拟研究[D].上海:上海交通大学, 2008.

锻造技术 篇9

大型重载锻造操作装备是其他大型装备和关键构件制造的基础装备,是大型铸锻行业能力升级的重要标志。万吨级巨型自由锻造压机与大型重载锻造操作设备联合,可为核电、火电、化工、造船、航空航天、国防等领域重点工程提供急需的高端大锻件,极大提高大锻件制造质量,降低制造成本,缩短生产周期,对提升我国大型锻压装备制造水平具有重要意义。

中国一重和上海交通大学密切合作,在国家973和863计划支持下,围绕开发研制具有先进控制技术的锻造操作机开展技术攻关,取得重大科技成果。一是突破了巨型操作机构型、结构设计、系统设计、安全作业控制、复杂零件制造和装配工艺等关键技术,开创了国内独立研制、自主集成大型锻造操作机设备的先例。二是发明了基于六维-解耦机构的大型锻造操作机,研制出我国首台自主设计的400吨米(4000 k N·m)巨型操作机,提升了我国大锻件制造品质。

该项目获发明专利10件,制定操作机技术标准4项,获2015年度中国机械工业科学技术一等奖。经行业专家鉴定认为:“该设备是我国首台拥有自主知识产权的大型锻造操作机,项目各项技术指标满足使用要求,创建的核心技术和主要技术指标达到国际领先水平”。巨型操作机与中国一重万吨压机形成现代锻造系统,成功应用于大锻件生产,高效高品质锻造出核电压力容器整体顶盖、低压转子等11类30多种锻件产品,近三年累计新增销售额8.9亿元、利润1.1亿元,具有显著的经济社会效益。

锻造技术 篇10

车桥作为重卡的核心部分, 其重要性也受到越来越多的关注。

目前, 国内重型车桥跟国外的差距确实较大, 国内车桥噪声较高, 其主要因素在于齿轮精度不够, 车桥齿轮要向高强度、高精度方向发展, 所以体现优质、高效、低成本的齿轮热锻与冷精整组合成形技术一定会在汽车零部件生产中得到推广应用。国内车桥所用锥型齿轮主要有如下产品, 如图1所示。

一、重卡车桥锥齿轮锻造成形工艺的分析

国内用于车桥轮间差速器传动的行星、半轴齿轮制造工艺广泛分为热锻和冷锻成形技术, 其中用于轿车差速器传动的锥齿轮由于产品的尺寸较小, 多采用冷锻成形工艺。这种锥齿成形工艺可实现较高精度, 在车桥工作过程中具有良好的使用性能, 降低传动过程中产生的噪音, 传动平稳, 提高车桥的使用寿命。而用于重卡车桥差速器传动齿轮由于产品的尺寸较大, 锻造吨位较大, 冷锻工艺难以保证成形, 所以多采用热锻的工艺。用于重卡车桥的锥齿轮锻造根据产品的结构特点, 一般行星、半轴齿轮采用一火两锻工艺, 主要为粗锻和精锻两道工序制成精锻齿坯。而用于双桥轴间传动的主动三联齿, 由于主动轮的尺寸较大, 一火两锻工艺难以控制其表面的氧化及成形的需求, 因此锻造工艺多采用两火三锻的制造过程, 粗锻制坯采用一火两锻的方式, 而后采用喷丸的方式完全去除表面的氧化皮, 再次加热至800~850℃进行精整, 保证其最终齿部成形饱满。

二、热锻工艺与冷锻工艺成形特点的对比

热锻工艺一直存在成形后由于塑变的影响, 齿部会发生变形, 难以保证其齿部的精度。为了保证齿部充分成形, 锻打温度要在1000~1100℃范围, 锻件表面氧化很难控制, 导致锥齿表面的粗糙度明显差于冷锻的成形效果。这些恰是工作过程中影响噪音和加快齿轮失效的主要原因。因此提高重卡车桥锥齿轮的制造水平极为重要。通过改进工艺过程, 保证热锻锥齿轮产品的质量是当前零部件生产行业极为重要的课题。下面介绍一下重卡车桥锻造锥齿轮产品的成形技术。

三、重卡车桥锻造锥齿轮热锻与冷精整组合的成形技术

下面以主动三联齿锻坯 (如图2) 的成形过程来介绍一下该项技术的成形过程。

行业内热锻工艺的制坯流程如下:下料———加热 (1100~1150℃) ———粗锻 (2500 t电动螺旋压力机) ———粗锻 (1600 t电动螺旋压力机) ———喷丸 (采用粗钢丸) ———加热 (800~850℃) ———粗锻 (2500 t电动螺旋压力机)

热锻与冷精整组合成形技术:下料———加热 (1100~1150℃) ———粗锻 (2500 t电动螺旋压力机) ———喷丸 (采用粗钢丸) ———加热 (800~850℃) ———精锻 (2500 t电动螺旋压力机) ———喷丸 (采用细钢丸) ———皂化———冷精整 (1000 t压力机)

两种工艺过程都是采用两火三锻的方式, 热锻与冷精整组合成形技术调整的关键环节就是冷精整前的锥齿部分制坯尺寸, 如果热锻工序制坯的齿形部分为最终冷精整工序预留好合适的整形余量后, 我们只需通过冷压的方式修整一下热锻产品由于塑变造成的齿部精度损失, 因此整形量不宜过大, 调整热锻模具齿形部分的尺寸要考虑到第二次热锻后齿部产生变形的效果。不同的产品可通过实验, 总结最为理想的尺寸调整量, 然后通过UG造型软件对热锻模具的齿形与最终冷精整模具的齿形加以调整控制, 保证其冷精整模具的最佳整形量。

下面以图例产品为参考, 分享一下热锻模具与冷精整模具齿部成形尺寸的调整过程。图3中产品的锥齿模数为7.25, 齿数18, 压力角30°。一般热锻模的齿部弦厚要大于精整模弦厚0.50 mm, 但由于热锻后产品塑变的效果, 齿部越贴近实体部分变形越小, 所以热锻模齿顶部分还要比精整模齿顶部分加厚0.1 mm, 而热锻模的齿根部分为了避免精整时产生较深的压痕, 需要对热锻模的齿根部分比对正常生成的造型单面缩进0.15 mm, 这样效果会更好。热锻模只是为冷精整模制坯, 产品的最终齿部成形尺寸取决于冷精整模具, 因此我们只要将热锻模的尺寸调整到保证冷精整模具的最佳整形效果即可, 具体调整如图3所示:

四、热锻与冷精整组合成形技术的优点

提高锻件质量, 可以消除热锻成形工艺由于塑性变形产生的齿部精度降低, 提高齿部的光洁度。保证传动过程的平稳, 降低噪音, 提高齿轮的使用寿命。

热锻工艺精整模具的寿命由于热磨损的影响, 加上热锻模具的硬度不能过高, 一般为HRC48~52, 所以寿命较低。通过冷精整模具最终成形后, 可对冷精整模具进行淡化处理, 提高模具的硬度, 可达HRC58~62, 通过皂化工艺减少其模具的磨损。一般可提高模具寿命5倍。

解决较大锻件实现冷锻工艺需要较大的设备, 成本投入过大。通过热锻与冷精整组合成形技术的工艺过程, 根据产品的大小, 可利用适合吨位的热锻设备锻打即可, 然后通过较小吨位压机锻造即可实现齿部最终整形效果, 实现与直接采用冷锻工艺同样效果的产品质量。

热锻与冷精整组合成形技术在实际生产中得到了广泛的应用。该技术是将热锻和冷锻结合起来的一种新的精密金属成形工艺, 它发挥了冷、温、热锻的优点, 摒弃了冷、温、热锻的缺点。用该技术制造的零件取得了高精度、低成本的良好效果。热锻成形、冷锻精整工艺需要加大终锻压力机吨位, 增加磷化皂化工步。它消除了终锻温度的波动和高温氧化对产品的影响因素, 进一步提高了锻造直齿锥齿轮的精度, 提高了齿面质量。锻造锥齿轮正在向高尺寸、形状精度、表面质量和机械强度方向发展, 从而可以制造出最终形状和尺寸精度高的精锻齿轮, 使热锻与冷精整组合成形技术发展成为一项更为广阔的精密成形技术。

摘要：我国用于重型卡车车桥差速器主齿轮, 由于其主动轮尺寸较大, 采用一火两锻工艺难以控制其表面氧化及成型的要求, 故采用两火三段的制造工艺。对热锻工艺制造坯工艺与热锻与冷精整组合成形工艺进行对比研究, 通过实例阐述热锻与冷精整组合成形工艺;分析齿轮表面质量、传动平稳性和使用寿命;分析精整模具使用寿命;分析锻造设备投入等方面。结果表明热锻与冷精整型组合成形技术, 是一种制造大尺寸、形状精度、表面质量好和机械强度高锥齿轮精密成形技术。

锻造健美的“块儿” 篇11

“世界上没有更美丽的衣裳象结实的肌肉与古铜色的皮肤一样。”这是马雅可夫斯基对人体健美给予的科学的、诗的评价。

的确，对男青年来说，不管是从美学，还是从生理学的角度来看，丰富发达的肌肉，谐调优美的曲线，棱角清晰的“块儿”，都是男性健美的重要标志。它不仅给人以健、力、美之感，而且显示出青春的活力。

在青年朋友当中，大多数男青年是注意锻炼形体美的。他们在工作、学习之余，结合自身特点采取不同的方式，持之以恒地进行锻炼。他们的胸围大于一般人，胸肌和臂部肌群发达而丰满，显得魁梧、有力、健壮，给人以健美英俊的感觉。

可是也有些青年，不太注意必要的形体锻炼，结果胸廓扁平狭窄，细胳臂细腿。尽管有的人个头长得很高，给人的印象却是体弱无力，就象“豆芽菜”又细又长，显得发育不均称，不精神。

人的身高、体重、胸围三者之间是有一定比例的。比例合适，发育均称，肌肉发达，自然显得健美。一个十八岁的男青年，如果身高在178～182厘米，体重则应为60公斤，胸围约在82～90厘米之间。如果身高够了，体重、胸围、肩宽不够，则说明发育不均称，属于“细长型”。目前，在青年中细长型的身材有一定的代表性。

体育锻炼对青少年的身体发育、塑造良好的体型起着重要作用。经常参加体育锻炼的人，胸肌丰满而厚实，肺活量和呼吸机能明显提高。肩宽加大，三角肌、肱二头肌、肱三头肌得到发展，不仅能显示出男性的美，而且动作也潇洒有力。经常锻炼的人背部的斜方肌也会逐渐发达起来，从而保持上体正直，显得朝气勃勃。

怎样才能把胸肌和臂部肌群练出来呢？下面介绍一些简便可行的锻炼方法：

俯卧撑：俯卧撑是一种简便有效地提高胸肌和臂肌素质的方法。练习过程中开始可少做一些，以后随着技巧和臂力的提高，逐渐增加运动量。练上一段时间后还可在背上放些重物，以提高臂肌的素质。

练哑铃：开始可根据自身条件选用重量适宜的哑铃。一般以两手握铃直臂上举，连续作5次不觉吃力为宜。练习动作可做臂前屈伸、臂上举、体前屈臂侧举等。为了有效提高胸肌素质，还可选择仰俯臂前举，即仰卧位，两手握铃，两臂平伸，反复练习直臂上举。

双杠支撑：两手握杠屈肘支撑，身体下垂，然后用力撑起。身体下垂时要垂到底，以求胸肌充分拉长。练习一段时间后，双杠宽度要适当加宽些，以加大胸肌的练习强度。

有条件时还可以练习卧推杠铃，仰俯，上下推举。这对发展胸大肌、三角肌等有着明显的效果。

在练习各种项目时，要由简到繁，运动量由小到大。作动力性练习时，不要求速度，而要力求持之以恒。通过这些练习，可以加强肌肉代谢过程，有效地提高肌肉蛋白质的含量，使肌纤维变粗，肌肉在质的方面发生变化，使储存氧气的“肌红蛋白”增加，肌肉血液循环也会得以改善和提高，时间久了，健美的“块儿”就会练出来。强健的肌群将会赋予你最完美的体型。那时，健美便会悄然降至于你，使你有着“更美丽的衣裳”。

锻造技术 篇12

2010年11月12日, 由中国电气行业先锋媒体——电气时代杂志社主办, 中国电器工业协会、机械工业信息研究院指导的“第七届中国电气工业发展高峰论坛暨第11届中国电气工业100强颁奖盛典”, 在北京希尔顿逸林酒店隆重举行。本届论坛以展望“十二五”规划为主题, 邀请了政府官员、业内专家和知名企业等行业精英, 总结“十一五”电气工业发展成就, 解读“十二五”规划, 分享知名企业的成功经验, 探讨电气工业和企业的发展策略, 以进一步推动我国电气工业的进步与发展。

机械工业联合会特别顾问、中国电气工业著名专家陆燕荪部长、国家科学技术部办公厅副主任、调研室主任胥和平, 国家发展和改革委员会能源研究所副所长李俊峰, 国家电网智能电网部副主任沈江, 中国电器工业协会副会长兼秘书长方晓燕, 全国政协委员、北京市政协副主席、中国电力科学研究院副总工程师蔡国雄等行业领导和专家出席了会议并做了报告。行业内知名的优秀企业利德华福公司应邀派出代表出席了会议。

在十七大五中全会上, 《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》确立了“积极有序发展新一代信息技术、节能环保、新能源、生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车”七大战略性新兴产业。在这样政策指导下, 如何大力发展电工装备制造业, 为电力、工业等用户提供高效、可靠、安全的设备, 是中国电气工业需要重点思考的核心内容。与会嘉宾围绕“十二五”, 以“战略性新兴产业”开题, 探讨了装备制造业、智能电网、新能源等行业热点议题, 共同谋划“十二五”。

同期发布的《2010年中国电气工业100强研究报告》, 全面解析中国电气工业的整体运行状况, 指出其面临的问题并提出解决之道;对变压器、低压电器、高压开关、电线电缆、电机等行业进行了详细的趋势分析;并解读了中国的智能电网、新能源等领域未来的发展策略。