精密锻造技术的研究现状及发展趋势
发布时间：
2023-12-21
精密锻造成形技术(净成形)是指零件锻造成形后，只需少量加工或不再加工即符合零件要求的成形技术。精密锻造成形技术是先进制造技术的重要组成部分，也是汽车、矿山、能源、建筑、航空、航天、兵器等行业中应用广泛的零件制造工艺。
精密锻造成形技术(净成形)是指零件锻造成形后，只需少量加工或不再加工即符合零件要求的成形技术。精密锻造成形技术是先进制造技术的重要组成部分，也是汽车、矿山、能源、建筑、航空、航天、兵器等行业中应用广泛的零件制造工艺。精密锻造成形技术不仅节约材料、能源，减少加工工序和设备，而且显著提高生产率和产品质量，降低生产成本，从而提高产品的市场竞争能力。
经过30多年的发展，精密锻造成形技术得到了飞速发展，取得了众多的研究成果。文中从工艺方法、设备、模具、成形过程模拟和工艺优化等5个方面，总结近年来精密锻造成形技术的发展状况，并对精密锻造成形技术未来的发展方向进行了展望。
1、精密锻造工艺方法
目前已应用于生产的精密锻造工艺很多。按成形温度不同可以分为热精锻、冷精锻、温精锻、复合精锻、等温精锻等。
1.1热精锻工艺
锻造温度在再结晶温度之上的精密锻造工艺称为热精锻。热精锻材料变形抗力低、塑性好，容易成形比较复杂的工件，但是因强烈氧化作用，工件表面质量和尺寸精度较低。热精锻常用的工艺方法为闭式模锻，由于下料不准，模具设计、制造精度不够等原因，闭式模锻最后合模阶段变形抗力很大，对设备和模具造成较大的损害。
解决该问题常用的方法是分流降压原理，即在封闭型腔最后充满的地方设置形状与尺寸大小合理的分流降压腔孔。当型腔完全充满后坯料的多余金属从分流腔孔挤出，这样既解决了坯料体积与型腔体积不能严格相等的矛盾，同时又降低了型腔的内部压力，有利于提高模具寿命。
早在20世纪50年代，由于缺乏足够的齿轮加工机床，德国人开始用闭式热模锻的方法试制直齿锥齿轮。热精锻齿轮技术的开发应用在我国起步于20世纪70年代初期，成熟于20世纪80年代中后期。
1970年上海机械化工艺研究所和上海汽车齿轮厂合作，对美国大道奇T234汽车差速器行星齿轮进行热精锻工艺成形试验，并于1973年投资建立精锻车间，进行批量生产[；20世纪80年代，山东大学开展了伞齿轮精密锻造工艺研发，并实现了产业化。由于经济效益显著，近年来热精锻工艺获得了广泛的应用。
1.2冷精锻工艺
冷精锻是在室温下进行的精密锻造工艺。冷精锻工艺具有如下特点：工件形状和尺寸较易控制，避免高温带来的误差；工件强度和精度高，表面质量好。冷锻成形过程中，工件塑性差、变形抗力大，对模具和设备要求高，而且很难成形结构复杂的零件。为克服冷精锻成形工艺变形抗力大、填充效果差的问题，相继开发了一些新的工艺方法，主要包括闭塞锻造、浮动凹模锻造、预制分流锻造等。
闭塞锻造是在封闭凹模内通过1个或2个冲头，单向或对向挤压金属一次成形。闭塞锻造加工技术中所使用的上、下模具都是组合件，分别由上凹模、上冲头、下凹模、下冲头组成。在锻造成形过程中，先将上、下凹模闭合，形成封闭模腔，同时对其施加足够的压力，然后用上、下冲头对模膛内的坯料进行挤压成形(如图1所示)。在锻造过程中坯料处于强烈的三向压应力状态，塑性好，可以一次成形复杂形状的零件，生产效率高，而且金属流线沿锻件外形连续分布，锻件的力学性能好。
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