鍛造工藝的案例
鍛造工藝和熱處理工藝對TC4-DT合金鍛件組織性能影響
鍛造坯料下料長度為φ300mm×(623±3)mm，坯料倒角R15mm。鍛造設備為40MN油壓機，鍛造加熱采用普通的箱式電爐，控溫精度為±10℃，坯料到溫裝爐。為防止變形熱的急劇上升，要求操作的過程中控制鐓粗或整體壓扁的壓下間隔時間、壓下量和采用中等變形速率。
圖1 鍛件尺寸要求
除特別注明外，鐓粗壓下時間間隔為10 ～15s，當鍛造坯料尺寸大于300mm 時，單次壓下量為小于20mm；當鍛造坯料大于200mm 小于300mm 時，單次壓下量小于15mm；當鍛造坯料小于200mm 時，單次壓下量小于10mm。拔長時壓下間隔時間為5 ～10s，拔長過程中不宜出現折疊缺陷，采用逐步送進的方式進行拔長，不允許在同一位置連續壓扁拔長。鐓粗和拔長的過程中可以翻面交替進行，為避免坯料和模具直接接觸和溫降過快，與油壓機接觸的坯料端面必須墊上石棉，如果石棉破碎或被壓成粉末狀應進行更換。鍛造的過程中如果出現裂紋、折疊等缺陷，應排除缺陷后再加熱進行鍛造，鍛造坯料修傷的寬深比大于10，圓滑過渡。本文共研究了3 種鍛造工藝，分別標記為鍛造工藝A、鍛造工藝B 和鍛造工藝C。
鍛造工藝A
⑴鍛造工藝A 的技術參數。
鍛造工藝A 采用兩相區反復鐓拔工藝。溫度達到設定溫度裝入到箱式電阻爐，爐溫均勻性為±10℃，加熱溫度為(Tβ-40)℃，最短保溫時間按0.7min/mm×有效厚度計算，最長保溫時間按小于1.2min/mm×有效厚度計算，趁熱回爐且保溫時間減半。終鍛溫度大于850℃，鍛后置于料架上風冷或趁熱回爐。
⑵鍛造工藝A 的變形工步。
鍛造工藝A 變形工步見表3。
表3 鍛造工藝A 變形工步
鍛造工藝B
⑴鍛造工藝B 的技術參數。
鍛造工藝B 采用鈦合金兩相區鍛造+β 相區鍛造＋兩相區鍛造技術，最終兩相區成形。
展開 萬噸級鍛造液壓機工藝體系的建立
這些大型鍛造液壓機的成功建立，說明我國自由鍛造裝備代表了國際先進的裝機水平，提升了我國大型鍛壓裝備的加工能力和機械化水平，為我國核電和火電等行業大型鍛件的生產奠定了基礎。
圖1 萬噸級鍛造液壓機
萬噸級鍛造液壓機工藝體系分析
萬噸級鍛造液壓機具有規模大，技術復雜，涉及到多個學科和專業，操作起來需要各相關系統相配合，這就要求工藝體系必須具有清晰的邏輯結構、科學的工藝流程、各步驟之間的關系明確，這樣才能高效、有條理地管理大型鍛件的鍛造生產。萬噸級鍛造液壓機的建立需要多領域技術為設備的正常運行提供支撐，總的來說，萬噸級鍛造液壓機工藝體系的邏輯結構是工藝支撐和工藝流程這兩部分構成的運行生命體，圖2 是4300mm 軋機支承輥鍛件在萬噸級鍛造液壓機上的工藝體系結構。
圖2 鍛造工藝體系結構
工藝支撐
工藝技術基礎要素包括各類標準、規范、準則、數據、工具及軟件等，萬噸級鍛造液壓機的工藝支撐具體表現為鍛件圖紙設計標準、鋼錠及坯料加熱工藝規范、鍛造變形方法、冷卻及熱處理規范、各個步驟操作的工裝輔具等。這些要素是客觀存在的，必須科學合理地加以使用，并使其創造和產生價值，因此需要將工藝流程加入到工藝體系中去。
工藝流程
在萬噸級鍛造液壓機工藝體系中，工藝流程是工藝技術的體現，大型鍛件進行到哪一個生產環節，就需要相應的工藝支撐對其進行規范，確保萬噸級鍛造液壓機正確、合理地加工出合格的大型鍛件，使得設計與加工過程都有據可依。工藝支撐和工藝流程在萬噸級鍛造液壓機工藝體系的建立中都是不可或缺的。
鍛造工藝體系建立
鍛造工藝體系的建立，是萬噸級鍛造液壓機正常運行及鍛造出合格產品的關鍵所在，圖3 所示為萬噸級鍛造液壓機的鍛造工藝體系設計過程。
展開 萬噸級鍛造液壓機工藝體系的建立
這些大型鍛造液壓機的成功建立，說明我國自由鍛造裝備代表了國際先進的裝機水平，提升了我國大型鍛壓裝備的加工能力和機械化水平，為我國核電和火電等行業大型鍛件的生產奠定了基礎。
圖1 萬噸級鍛造液壓機
萬噸級鍛造液壓機工藝體系分析
萬噸級鍛造液壓機具有規模大，技術復雜，涉及到多個學科和專業，操作起來需要各相關系統相配合，這就要求工藝體系必須具有清晰的邏輯結構、科學的工藝流程、各步驟之間的關系明確，這樣才能高效、有條理地管理大型鍛件的鍛造生產。萬噸級鍛造液壓機的建立需要多領域技術為設備的正常運行提供支撐，總的來說，萬噸級鍛造液壓機工藝體系的邏輯結構是工藝支撐和工藝流程這兩部分構成的運行生命體，圖2 是4300mm 軋機支承輥鍛件在萬噸級鍛造液壓機上的工藝體系結構。
圖2 鍛造工藝體系結構
工藝支撐
工藝技術基礎要素包括各類標準、規范、準則、數據、工具及軟件等，萬噸級鍛造液壓機的工藝支撐具體表現為鍛件圖紙設計標準、鋼錠及坯料加熱工藝規范、鍛造變形方法、冷卻及熱處理規范、各個步驟操作的工裝輔具等。這些要素是客觀存在的，必須科學合理地加以使用，并使其創造和產生價值，因此需要將工藝流程加入到工藝體系中去。
工藝流程
在萬噸級鍛造液壓機工藝體系中，工藝流程是工藝技術的體現，大型鍛件進行到哪一個生產環節，就需要相應的工藝支撐對其進行規范，確保萬噸級鍛造液壓機正確、合理地加工出合格的大型鍛件，使得設計與加工過程都有據可依。工藝支撐和工藝流程在萬噸級鍛造液壓機工藝體系的建立中都是不可或缺的。
鍛造工藝體系建立
鍛造工藝體系的建立，是萬噸級鍛造液壓機正常運行及鍛造出合格產品的關鍵所在，圖3 所示為萬噸級鍛造液壓機的鍛造工藝體系設計過程。
展開 TiAl4822 合金鍛造工藝參數的研究
本研究選取TiAl4822 合金進行鍛造工藝參數研究，通過TiAl4822 合金不同鍛造工藝參數的試驗和鍛造試塊性能分析，摸索適宜的鍛造溫度、應變速率、變形量等鍛造工藝參數，確保TiAl4822 合金在工藝窗口范圍內良好的鍛造可加工性。
試驗方法、材料以及設備
試驗設備
TiAl4822合金等溫鍛造工藝試制采用2000t等溫鍛造裝置，該裝置可保證鍛造過程溫度及變形速度，滿足此次試驗的需求。
試驗材料
試驗材料采用中科院金屬所制造的φ260mm 鑄錠。鑄錠的室溫抗拉強度為381MPa，700℃抗拉強度為311MPa，850℃抗拉強度為397.5MPa，室溫延伸率為1.06%，700℃延伸率為5.6%，850℃延伸率為0.7%。
試驗方法
通過TiAl 合金(TiAl4822)不同鍛造參數下的等溫鍛造工藝試驗，分析鍛造溫度、變形速率、變形量和鍛后冷卻方式對鍛造熱加工性的影響；后采用初步確定的工藝參數范圍開展鍛造試驗，并進行試塊力學性能分析，根據分析結果得出一個最優的鍛造工藝參數。
試驗步驟：鍛造前采用電爐到溫裝爐方式對坯料加熱，加熱時間按厚度乘以保溫系數計算，坯料加熱保溫結束后在2000t 鍛造壓機上進行鍛造，鍛后試塊冷卻至室溫后熱處理，試塊熱處理工藝參數為：1240℃保溫2h 后冷卻。
試驗過程以及結果分析
前期鍛造參數確定
前期試驗目標是初步確定鍛造溫度范圍、應變速率及鍛后冷卻方式。在φ260mm 的棒料上切取25mm×25mm×70mm試料若干，按不同參數進行近等溫鍛造，第1 次試驗參數見表1。
表1 第1 次試驗參數表
圖1 為上述第1 組試驗的鍛造試塊，圖2 為第1組(爐冷)至第4 組試驗的鍛造試塊，圖3 為第5 組至第8 組試驗的鍛造試塊。
展開 
淺析非回轉體類鍛件的閉式鍛造工藝
閉式鍛造即無飛邊鍛造，一般只在回轉體類產品上應用，如汽車變速箱齒輪、殼體、法蘭類產品等。閉式鍛造可以大幅提高材料利用率，提高模具壽命，同時可以取消切邊工序，降低生產成本，是鍛造生產的理想目標。本文主要選取非回轉體類突緣（圖1）為研究對象，分析其閉式鍛造工藝，此工藝可以向同類產品推廣。
圖1 產品圖
開式鍛造工藝分析
鍛件圖設計
開式鍛造工藝的鍛件圖（圖2）外圓拔模斜度5°，分模線在外圓中間位置，鍛件重量5.63kg。
開式鍛造模具設計與工藝
圖2 鍛件圖(開式)
制定開式鍛造工藝流程為：加熱→鐓粗→預鍛→終鍛→切邊→沖孔→熱處理→表面清理。突緣的開式鍛造為常規設計，此處不做詳細介紹，鐓粗工序為自由鐓粗，鐓粗高度130mm；預鍛熱鍛件圖如圖3所示，設計在2500t鍛壓機上生產，預鍛飛邊厚度設計為4mm，終鍛飛邊厚度設計為3mm，采用切邊沖孔聯合模工藝，下料規格φ80mm×171mm，材料利用率83%，終鍛打擊力1878t，模具壽命7000件。
閉式鍛造工藝分析
鍛件圖設計
閉式鍛造工藝的鍛件圖（圖4）外圓拔模斜度2°，允許上邊緣充不滿R≤3mm，毛刺≤1mm，鍛件質量5.55kg。
圖3 預鍛鍛件圖(開式)
圖4 鍛件圖(閉式)
閉式鍛造模具設計與工藝
閉式鍛造工藝最重要的是預鍛模具的設計，預鍛工步主要起到預成形和分料作用，按照以往經驗設計，使用Forge軟件模擬發現，當鍛件充滿時鍛件兩側毛刺較高（圖5）。預鍛模具設計的合理，可以保證終鍛件充滿的同時不產生毛刺，非回轉體突緣形狀復雜，無法按照以往經驗設計，必須對成形過程進行分析，科學合理的設計模具，才能實現閉式鍛造工藝。制定閉式鍛造工藝流程為：加熱→鐓粗→預鍛→終鍛→沖孔→熱處理→表面清理，這里詳細介紹預鍛模具設計過程。
展開 鍛造工藝學
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乘用車曲軸鍛造工藝及改進
曲軸加工時對動平衡的要求非常高，對生產過程要進行嚴格的批次管理，對同批次鍛造件的一致性和尺寸穩定性提出了極高的要求。曲軸工藝設計和鍛造模具制造要求高，鍛造過程中控制也是需要精準的把控。
2019 年全國汽車產量達2580 萬輛，其中乘用車為2130 萬輛，乘用車曲軸年需求2300 萬件。轎車曲軸因其形狀復雜，安全性要求高，加工余量少，鍛造加工中曲軸難度最大，目前具備大批量生產能力的廠家很少。隨著產品的更新換代，各大主機廠紛紛投產節能環保型發動機，對曲軸追求高強度和輕量化，特別是乘用車曲軸大批量自動化生產線開始普及，對鍛件的要求也不斷提高；必須選用節能和高效的鍛造工藝才能跟上主機廠的發展。
我們在多年制造過程中對乘用車4 缸曲軸鍛造工藝摸索中積累了一些寶貴經驗，以下重點對某型轎車的1.5 升4 缸曲軸的鍛造工藝特點及實際生產過程中的一些經驗進行分析和總結。
典型乘用車曲軸鍛造工藝設計要點
典型轎車的4 缸曲軸（圖1）的鍛造，采用水平分模鍛造的工藝方式，一般工藝流程為：中頻加熱→除鱗→制坯（輥鍛或壓擠）→預鍛→終鍛→切邊、整形→控溫冷卻線冷卻（或調質熱處理）→噴丸→探傷→清洗→包裝。
根據曲軸的功能和工藝特點，曲軸為典型的長軸類鍛件，平衡塊部分窄且深，拔模斜度小(一般1°～1.5°)，因而平衡塊部位難以成形，按照鍛造工藝手冊上正常工藝進行拍扁、預鍛和終鍛設計模具并進行模擬，選取合適的圓棒料，平衡塊部位未能充滿，如圖2(a)所示。需要對預鍛和終鍛模具進行優化，經過一系列的優化后模擬結果可以充滿如圖2(b)所示。
常規設計準則這里不贅述，重點歸納一下幾點優化改善：
⑴為了改善平衡塊充滿問題，預鍛模平衡塊中間舌頭部分(劈料臺)降低10 ～15 mm，邊緣模具凸圓角加大到R8 ～R10mm。
展開 齒環類鍛件自動化鍛造生產工藝開發
本文以武漢新威奇科技有限公司為客戶實際設計的鍛造自動化生產線為案例，針對中、小型環類鍛件的自動化鍛造工藝開發流程進行介紹，分析了中、小型環類鍛件精密模鍛的鍛造工藝，以及適用于自動化生產的設備選型及模具設計，并驗證了此種工藝的可行性，最終鍛造自動線獲得客戶認可。
鍛件工藝分析及工藝路徑的制定
齒環(中間軸)類鍛件屬于工程機械類鍛件，鍛件材質20CrMnTi，鍛件外圓直徑408mm，內孔直徑250mm，鍛件高50mm，鍛件重量24.2kg。鍛件示意圖如圖1 所示。鍛件復雜系數CV=0.47，CA=45.7，CA 值較大，模鍛時需轉移的金屬量較大，成形時所需要的力和能量都較大，成形具有一定難度。
圖1 齒環類鍛件
目前一些廠家的常規鍛造工藝路線為：下料→加熱→鐓粗→成形→沖孔，沖孔后的連皮質量約7.5kg，材料利用率僅75%。為適應節能減排需求，選用輾環制坯后鍛造工藝，詳細的工藝路線為：下料→加熱→鐓粗→擠孔→沖孔→輾環→鍛造成形，工步圖如圖2 所示，此方案連皮質量約2kg，材料利用率可達到90%，且大大減小了鍛造成形時鍛件的投影面積，從而減小鍛件的終鍛成形力。
圖2 常規鍛造工步圖
齒環類鍛件自動化鍛造工藝的設計流程
采用逆向設計的方式，根據客戶提供的機加工零件圖，來設計鍛件圖，從而設計出制坯圖，并且可根據設計的圖紙及要求來對設備進行選型，然后可根據設備的類型來設計出相應的模架和模具，采用逆向的設計方式來一步步的制定齒環類鍛件自動化的鍛造工藝過程，設計流程圖如圖3 所示。
圖3 設計流程圖
自動化鍛造工藝方案
此鍛件的鍛造線較長，鍛件較重，綜合考慮人員安全、生產節拍及產量的問題，因此采用自動化鍛造線來代替常規的人工操作鍛造線。
展開 設計仿真 | Simufact Forming鍛造工藝仿真的經濟效益
Simufact Forming鍛造工藝仿真
模鍛作為一種經典的金屬坯料加工成形的工藝，廣泛應用于汽車、航空等領域的金屬件生產制備。早期模鍛工藝的開發過程需要依靠諸多經驗與試驗，研發成本高周期長，現如今隨著CAE技術的廣泛應用，對于這一經典成形過程所涉及的工藝研發、模具設計，大多數工程師都會選擇一款合適的CAE仿真工具進行預演分析，協助他們在研發早期就能迅速發現問題并快速做出反應。
01 鍛造工藝仿真方案
Simufact Forming作為海克斯康旗下專業的金屬成形仿真工具，能夠實現冷鍛、熱鍛、鈑金沖壓、自由鍛、環軋、擠壓、拉拔、軋制、熱處理、機械連接等工藝，有著極其友好的用戶交互界面，并且在計算精度與穩定性方面同樣有著非常優異的表現，這得益于Simufact Forming專業化的研發背景與強大的求解器。能夠靈活實現連續多工位計算，結果可手動傳遞、自動傳遞、鍛造流線傳遞性較好；且具有專業的數據庫管理，自帶材料庫、設備庫、摩擦庫、溫度條件庫等，且支持用戶自定義添加擴展。鑒于上述Simufact Forming具備的優秀特點，國內外越來越多的企業與高校選擇使用Simufact Forming進行模鍛的仿真分析。
Simufact Forming鍛造工藝鏈式仿真
02 鍛造工藝仿真的經濟效益
引入Simufact Forming能夠給客戶帶來多大的經濟效益，是每個客戶在考慮引入仿真工具幫著其解決問題必須要考慮的一個問題。下面從一個連桿鍛造企業的應用案例來介紹一下：
該連桿鍛造企業，對于連桿的鍛造工藝已經積累了大量的經驗數據，可以說不借助仿真軟件也可以經過少量的試錯調試即可設計出成熟的連桿鍛造工藝。
展開 軸承座鍛造工藝與模具設計
本方介紹了一種薄形鍛件的鍛造工藝及模具設計，解決鍛件產品合格率和材料利用率低等各種技術問題，降低生產制造成本。利用金屬塑性成形仿真軟件D E F O R M -3D，對工藝進行仿真分析，仿真結果有效的驗證了工藝方案。用基于模擬驗證的工藝和設計的模具進行生產試制，軸承座鍛件產品的尺寸及性能完全達到了設計要求。
伴隨著我國城市化的快速發展，許多城市開始建立城市輕軌線路，以緩解出現的交通擁堵現象。國內某公司與加拿大龐巴迪正在合作研究開發速度更快、效率更高的輕軌機車。軸承座（圖1）屬于其中有代表性的鍛件，投影面積大而鍛件大部分厚度非常薄。軸承座在鍛造生產過程中會存在各種技術問題，如頭尾兩端成形困難及切邊變形等。通過常規的鍛造工藝和模具設計很難實現低成本和高合格率的技術要求。本文介紹了一種鍛造成形工藝和模具設計，成功解決了薄形鍛件難成形的鍛造工藝難題。
軸承座的鍛造工藝性分析
我公司承制的某型號軸承座（圖1），鍛件重11.6kg，材質為16MnDR。軸承座為精密模鍛件，尺寸精度要求較高、機械加工余量少，僅在鍛件背弧和內孔安裝軸承部位有2.5mm 機加余量，其他部位均為非加工面。
圖1 鍛件簡圖及三維造型
⑴產品特點。
鍛件投影面大、腹板薄、截面變化大。鍛件的包容體尺寸為437.2mm×248.9mm×60mm，投影面積達到751.20cm2。整個鍛件外形結構酷似“腕龍”，從頭到脊椎再到尾部長達510mm，厚度僅為18mm。“腕龍”的腳和肚子部位厚度從18mm 急劇變化到60mm。頭部和尾巴兩端截面面積從450mm2 變化到化到542mm2，中間最大截面面積11206mm2。
⑵鍛造難點。
在鍛造成形過程中，由于腹部薄，投影面過大，金屬流動過程中冷卻速度過快，導致金屬流動困難，型腔不易充滿，尤其是頭尾兩端距離遠容易出現缺肉現象。
展開 鍛造工藝對Ti-30Zr-5Al-3V合金顯微組織及性能的影響研究
1#工藝圖1(a）、1(b）為全β區變形組織，因此顯微組織可以清晰地看到原始β晶粒及三叉晶界，經700℃/1h·AC退火處理后晶粒內的α束集寬化，每個晶粒內的α束取向趨于一致且平直并列，有少量編織狀組織。由圖1(a）、1(b）對比可以看出：經1#工藝鍛制的棒材縱向α束集相對粗大，縱向α片層厚度約為5～8μm，橫向約為3～4μm。
2#工藝圖1(c）、1(d）為相變點附近變形組織，相變點上變形，α束集與晶界α相在壓應力作用下呈編織狀排布，無明顯原始β晶界，α條相對較短且相互交錯，呈網籃狀。由圖1(c）和1(d）對比可以看出：經2#工藝鍛制的棒材橫向編織狀網籃組織更細小。
圖1 Ti-30Zr-5Al-3V合金的不同鍛造工藝下的組織形貌
3#工藝圖1(e）、1(f）在相變點下有70%變形，初生α相沿晶界析出，呈等軸狀；次生α細小片層均勻分布在β轉變組織的基體上，初生α相含量約為40%。由圖1(e）和1(f）對比可以看出：經3#工藝鍛制的棒材橫向初生α相更細小，含量較多。
4#工藝圖1(g）、1(h）在相變點以下有70%變形，片層狀α完全球化，α晶粒整體呈球狀和棒狀，初生α相含量約為80%。由圖1(g）和1(h）對比可以看出：經4#工藝鍛制的棒材橫向α相更細小，含量較多。
不同鍛造工藝的力學性能對比
在經4種工藝鍛制的棒材上分別切取縱、橫向試樣統一進行700℃/1h·AC熱處理后，按GB/T 228.1-2010的試驗方法進行檢測，其中室溫力學性能結果如表4所示。
由表4可以看出：不同的組織類型對棒材的室溫力學性能影響很大，縱向的強度低于橫向，但延伸率則反之。其中魏氏組織的強度最高，可達1234MPa，延伸率最小，只有5%。等軸組織的強度最低，只有1105MPa，但延伸率可達12%。
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航空發動機用高溫合金的鑄造、鍛造工藝
鍛造工藝
航空發動機中，使用鍛件的零部件有盤、鼓筒軸、風扇和壓氣機葉片等，主要的制造工藝是：熔煉、轉坯、鍛造、機加、精整。
本文以盤類加工為例。高溫合金盤類零件通常在亞固溶或者過固溶條件下進行等溫鍛或者熱模鍛工藝。為了確保鍛件質量，要求每個零件必須用相同的工藝，并通過高靈敏度的超聲檢測方法進行探傷。
人們想盡各種方法去提高盤件的性能，其中有一個非常有意思的問題：能不能在盤的不同區域按照需要鍛造出不同的結構？（當然，回答這個問題之前，先要搞清楚，什么樣的結構對應于什么樣的性能。）一些先進的盤類鍛造技術被開發出來，可以按照合金成分、盤的幾何形狀進行局部鍛造工藝。產品的特點是不同區域的晶粒度不一樣，盤心細晶、邊緣粗晶。如果鍛造時再配合一定的熱處理工藝，不同區域的顯微組織結構也不一樣。
另一方面，隨著發動機的直徑越來越大，高溫合金盤的尺寸也從150mm增加到超過了800mm。這種“尺寸效應”對鍛造工藝帶來了新的挑戰，要評估的內容比較多，比如不同晶粒尺寸的影響、機加性能、抗變形能力（如下圖）、熱處理參數（尤其是冷卻速率）、慣性摩擦焊的焊接性能，等等。
零件制造
最后提一下零件制造，區別于鑄件、鍛件原材料，是指在原材料的基礎上進行的再加工。航空發動機零件主要的制造工序比如：成型、機加、焊接、熱處理、機加、精整、無損檢測。其中，機加工序工作量占比最高，焊接、熱處理等熱工藝影響最大。航空發動機中此類零件非常多，復雜結構的比如框架、各類機匣等。
文章來源：航空制造人
展開 鋁合金分流器等溫鍛造工藝設計
本文通過分析鋁合金模鍛工藝特點、模鍛過程中易產生的缺陷以及應該注意的問題，結合開式模鍛成形理論和分流器零件圖的要求，對鋁合金分流器鍛造工藝進行具體分析，制定了合理的鋁合金分流器等溫鍛造成形工藝，確定了制坯工步及模鍛設備，同時指出了鍛造過程中應該注意的問題及相關的預防措施。
前言
鋁合金是常見的輕質金屬材料，廣泛應用于汽車、船舶、電子以及航天航空等領域。隨著輕量化的需要，鋁合金零件的需求量不斷增大。在所有的鋁合金零件成形工藝中，壓鑄是生產速度最快，成形件質量較高的一種鑄造方法。它是將液態鋁合金或半液態鋁合金在高壓下快速充填金屬型的型腔，在高壓下快速凝固而獲得鑄件的方法。
一種汽車高壓油泵用鋁合金分流器（如圖1），由于其形狀較為復雜，厚度較厚，在壓鑄過程中液態金屬與模具表面發生接觸的部分冷卻速度快于液體金屬內部，凝固結束后鑄件內容易形成縮孔或縮松缺陷。此外，由于金屬液在澆注時過熱度較大，在充型過程中有嚴重的卷氣和氧化現象，使得鑄件中氣孔和夾雜較多。這些縮松縮孔、氣孔以及夾雜的存在，造成鋁合金分流器廢品率很高，材料和能源浪費嚴重，產品的使用性能也存在巨大的風險。
圖1 鑄件示意圖
與鑄造工藝相比，鍛造工藝成形則可有效的避免這類缺陷的產生。但是由于鍛造工藝與鑄造成形工藝不同的特點，對零件形狀也必須做相應修改。只有設計符合鍛造成形工藝要求的鍛件圖，合理的鍛模結構及選擇正確的模鍛工步，才能鍛造生產出更好質量和更高成品率的產品。
鋁合金分流器鍛造工藝分析
鍛件圖設計
以鑄件圖結構形狀及尺寸為參考，鋁合金分流器鍛件上必須將直徑較小的6個通孔及1個盲孔填平，中間直徑較大的通孔設計成盲孔。
展開 低底盤商用車前軸鍛造工藝改進與優化
文／潘海江，武絡，霍威，葉婷婷，李晶·內蒙古一機集團富成鍛造有限責任公司
前軸是大型商用車底盤系統的重要零部件之一，其形狀復雜，使用中會承受較大的沖擊載荷，特別是在車輛行進當中會承擔一半以上的車輛總負荷，因此生產中對其綜合性能要求較高。市場上前軸的基本生產工藝主要為鍛造，以確保產品具有較高的綜合性能。
國內前軸鍛件的典型生產工藝
錘上模鍛工藝
國內一些廠家采用10t、16t 模鍛錘對前軸進行整體性鍛造生產，同時采用自由鍛制坯，該方式的不足之處主要表現為生產時需進行多次加熱，鍛件質量不高，廢品率較高，生產效率和模具壽命低，但適用于多品種小批量生產方式。
熱模鍛壓力機鍛造工藝
同錘上鍛造相比，采用該種生產方式完成的前軸毛坯具有顯著的優勢，主要表現為：加工余量小、尺寸精度高、模鍛斜度小、鍛件質量穩定等，適合在機加工自動線上加工，后續加工量小，一般設計成自動線。
前軸成形輥鍛生產工藝
由于此生產工藝具有投資少、模具投入費用低、適合多品種生產以及毛坯綜合成本低的特點，該工藝被主要前軸生產廠家所青睞，但也具有因部分生產缺陷導致產品誤差大、長度尺寸難保證以及因局部充型不足而補焊率較高的劣勢。湖北三環是國內較早使用輥鍛工藝生產前軸的廠家，隨著鍛造工藝及水平的不斷提高，大部分生產線都改造為精密輥鍛-整體模鍛工藝。
前軸精輥－模鍛工藝
前軸精輥－模鍛工藝是我國針對前軸產品自主開發的新型成形工藝技術，與其他工藝技術相比，利用該種工藝技術生產的鍛件，其表面質量、尺寸精度基本相當，但總體設備投資卻減少了90%左右。該成形工藝的主要技術指標如表1 所示。
展開 煤機履帶板鍛造工藝設計及優化
圖5 終鍛成形后的履帶板鍛件
工藝流程及鍛造工藝制定
煤機履帶板生產工藝流程包括：下料（鋸床）→加熱（中頻爐）→壓扁（PZS900F壓力機）→預、終鍛成形（PZS900F壓力機）→切邊（2000t液壓機）→技術檢驗→熱處理→硬度檢驗→翹曲度檢驗→校直→表面清理→探傷→終檢。下文重點介紹鍛造工藝的制定和鍛件熱處理的方法。
鍛造工藝
⑴計算下料規格。根據履帶板鍛件圖紙，通過經驗計算、實體造型及有限元分析得出下料規格及尺寸為φ120×(1190±2)(mm×mm)，經小批（30件）生產驗證，滿足生產要求，納入工藝。
⑵加熱。42CrMoA鋼鍛造適宜溫度為1180～1220℃,工藝定制為中頻爐加熱，加熱節拍50件/小時，采用光學高溫計抽檢并做好記錄，避免造成過燒或溫度過低。
⑶壓扁。坯料從中頻爐出來后，由2號機械手夾持并轉移到壓扁模膛內，壓扁工序的打擊力設置需適中，不能太高，避免壓扁毛坯超出預、終鍛模膛產生鍛件折疊。
⑷預、終鍛造成形。要確保預、終鍛的模具溫度在150～300℃，根據模擬分析結果，預、終鍛打擊次數均為一次，避免多次打擊下出現鍛造缺陷。由于著地筋為非加工，每次鍛造完成后需先用風管對模膛進行徹底清理，然后再用石墨進行模具潤滑冷卻，防止因氧化物堆積造成著地筋充型不完全。
⑸切邊。鍛件在PZS900F主機終鍛后，由4號機械手轉移到切邊機上，直接完成切邊過程。為保證鍛件在切邊后毛邊痕均勻，需有效的保證切邊模具的精度。
熱處理
鍛件內在質量的好壞主要決定于金相組織及機械性能，項目組依據原材料復驗報告單中的合金元素含量，確定鍛件熱處理工藝的加熱及保溫參數，從而保證熱處理質量。
圖6 煤機履帶板
結束語
通過工藝試制及生產驗證，煤機履帶板的鍛造工藝方案及參數正確、合理,能夠切實指導生產。
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