探讨现代技术角度下的锻造工艺技术

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  摘要:锻造是一种为了提升金属材料的机械性能,或者获得一定形状的加工方法,随着工业化程度的加强,锻造在现代工业生产中越来越具有重要的地位及作用。它是利用了一定的冲击力及压力的方法,使得金属材料改变原有的形状或者性能,从而获得需要的形状及尺寸的一种方法。本文对锻造的技术进行了简单介绍,以达到对更科学的方法进行探究的目的。
  关键词:锻造;多工位高速锻造;方法
  对于金属材料及零件的成型一般都要经过锻造工艺。它不仅可以使零件获得较好的机械性能,还可以改变其形状也适应使用的要求。现代技术的发展,使得高科技及技术应用日趋广泛。在锻造技术及工艺上,也显现出了一定的技术含量。比如常见的冷温锻造技术、精密锻造技术及多工位高速锻造技术等。本文将逐一进行介绍。
  1 .精密锻造技术
  科学技术的发展,在工业化生产中,涌现出了很多新技术新工艺。在锻造技术上,也扩展了多种工艺,比如复合工艺、等温工艺以及热、冷工艺等。它是根据金属在锻造工程中成型的温度进行区别的。
  1.1. 热精锻
  热温度下的精密锻就是一种锻造工艺,只是这种工艺特殊、精密。它需要的温度通常在再结晶温度的上面。对于一些复杂的工件,在选择锻造工艺时,一般都会选用热温度下精密锻造工艺。由于工件需要的条件不同,它需要具有很高的塑性及很低的抗变形能力。但在这种工艺下的锻造实际也存在一定的问题。比如有些工件在尺寸上精度很差,离国家标准太远,而有些工件,表面质量太差等,后经发现,这都是因为使用热温度下的精密锻造工艺的结果。皆因为此项工艺有着很强的氧化性。瑞士哈特贝尔作为世界最为著名的热精锻设备制造商,他的产品AMP20S、AMP70系列等等应用广泛,在世界都享有很高的声誉。其中以AMP50 和AMP70由于其技术先进最为受到欢迎。它的先进性主要有:第一,在使用切割时,通过一次加热便可以实现全部过程。因此,可以大量节约切割费用;第二,通过使用热精锻模型,减少了使用材料,成本也有所降低;第三,在热温度下精密锻造的工件其变形流动性要比在低温下好。换句话说,如果需要多强度及硬度的零件时,非常适合选用热精锻工艺。如今的市场竞争如此激烈,任何一个企业想要赢得声誉,都需要从其产品上获得。因此,在进行产品生产时就需要采用新型技术。而热温度下的精密锻造工艺恰巧符合了这个要求。
  1.2. 冷精锻
  冷精锻形状复杂,锻件的种类很多,成形压力也比普通的压力要高出很多。因此,在成型过程中,需要很大的难度。它的技术特点是:材料会有很高的利用率,生产效率很高,其加工形状比起其他工艺锻造的零件要复杂,产品在尺寸上有着很高的一致性,且精度好,同时,零件的使用寿命较长,有着很高的机械强度。这种工艺最适合批量生产、无法使用切削工艺的金属器件。因此,在汽车、摩托车以及一些传动性部件上,都有极为广泛的应用。现在我国很多传动部件都已经使用了冷精锻来加工并锻造。当前这种技术已经形成了两个发展趋势:1)高经济性精度;2)零件有着很广泛的使用范围。
  1.3. 适宜温度下的精密锻造
  这种技术主要在温度上与其他锻造工艺有差别。适宜温度下的精密锻造就是选用合适的温度下的一种锻造工艺,也称作温精锻工艺。它介于冷精锻与热精锻之间,克服了冷精锻在成型中变形抗力大、需中间加热等缺点,又客服了热精锻中强烈的氧化作用,因此,具有这两者的全部优点。这种技术突破了一些难题,但也存在一些弱点,就是它对设备的要求很高,对模具的要求也很高,无形中增加了投资成本。
  1.4. 复合精锻
  在一个工件上,使用了冷精锻、热精锻、温精锻三种工艺组合共同完成的锻造技术就是复合精锻。它集合了以上三种工艺的优点,却克服了以上工艺中的不足。使得工件在尺寸精度、性能强度及表面光亮度上都有所突破。
  1.5. 等温精锻
  这种锻造工艺经常被使用在铝合金、钦合金等成形工艺中。因为这些工件的自身特点决定了它们在锻造过程中需要采取的方式。采用等温精锻工艺相比于其他方式及工艺,很高效也很经济。
  2. 多工位高速锻造技术
  多工位高速锻造与传统工位锻造的区别很大,它一般不适合使用在预锻工位模具设计及生产中,那样会出现载荷量大、填充质量差等情况。但是,这种技术,节能降耗,降低成本,已经作为新技术在国外得到了普遍应用。它在汽车配件,工程机械中有着最为广泛的应用。它的高速成形、高速传递及加工硬化的效应使之简化了工序,节省了设备的投资及能源,是一种极为先进的成形技术。
  2.1.锻造特点
  这种工艺,利用了高速剪切下料的方法,保证了毛坯的表面质量和内在精度。各工位间通过机械钳完成自动送料,再通过可调式机械手把工件在相应位置固定后,传送到下一工位。利用同一台机床便可以实现各类精密锻件的加工。其优点在于:料损少,只剩下不能应用的料头及料芯。使得材料有了很高的利用率。锻件的余量及公差较小,精度很高。小时产件在1800至3000件之间,生产率很高,且自动化程度很高。此外,其模具具有很高的使用寿命,在3万至10万件之间。
  2.2.技术中存在的问题
  对锻造工艺进行研究人员很多,也取得了一定的成就。并对不同零件研发了相关的锻造设计系统。并且在提升锻件质量上,一致认同将优化方法与有限元模拟结合的方法最为有效。但对于多工位高速锻造工艺而言,研究的不多,且在优化领域主要有以下几个问题:1)由于与传统锻造工艺不同,除了要求降低载荷及填充饱满外,还要对载荷的平衡及承载能力进行预计;这种工艺作为典型的变量,目标多,约束条件多,想要根据这些特点来设计需要的优化模型有很大难度。2)耗费时间。对于这种工艺,全模拟过程的实践花费很多。3)目前市场上,还没有可以对锻造工艺进行优化的集成软件。很多的程序及工序都需要人工进行手工完成。因此,在实际使用中,要如何利用原有的优点进行优化,并建立准确的模型,必须要对其进行高效优化方法的探寻。从流程开始,对自动化的集成系统进行开发,已经成为了工位高速锻造工艺的主要发展方向。
  3. 结语
  现在的世界经济及科技高速发展,汽车上一些装备都随着新产品的问世而得到了很大发展空间。各个行业及企业对于锻造件的要求标准也越来越高,因此,对锻造工艺及锻造技术的要求也随之增高。只有熟练掌握各种锻造技术,把各种锻造工艺进行紧密的结合,才能达到低成本、高质量的目标。
  参考文献:
  [1]赵新海,赵国群,王广春,等.锻造预成形多目标优化设计的研究[J].机械工程学报,2012
  [2]赵新海,虞松,赵国群,等.控制形状和变形的锻造预制坯多目标优化设计[J].山东大学学报,2011.
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