鍛造是一種利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓（鍛造與沖壓）的兩大組成部分之一。通過(guò)鍛造能消除金屬在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件，除形狀較簡(jiǎn)單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。

可以這樣理解，鍛造就是將鐵塊加熱或不加熱，在力的作用下成形的一種加工方法。俗稱：打鐵 。

鍛造材料的變形溫度

鋼的開(kāi)始再結(jié)晶溫度以800℃作為劃分線，高于800℃的是熱鍛；在300～800℃之間稱為溫鍛或半熱鍛，在室溫下進(jìn)行鍛造的稱為冷鍛。 用于大多數(shù)行業(yè)的鍛件都是熱鍛，溫鍛和冷鍛主要用于汽車、通用機(jī)械等零件的鍛造，溫鍛和冷鍛可以有效的節(jié)材。

鍛造的類別

根據(jù)鍛造溫度，可以分為熱鍛、溫鍛和冷鍛。

根據(jù)成形機(jī)理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環(huán)、特殊鍛造。

1、自由鍛。指用簡(jiǎn)單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接對(duì)坯料施加外力,使坯料產(chǎn)生變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的加工方法。 采用自由鍛方法生產(chǎn)的鍛件稱為 自由鍛件。自由鍛都是以生產(chǎn)批量不大的鍛件為主，采用鍛錘、液壓機(jī)等鍛造設(shè)備對(duì)坯料進(jìn)行成形加工，獲得合格鍛件。 自由鍛的基本工序包括鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移及鍛接等。自由鍛采取的都是熱鍛方式。

2、模鍛。模鍛又分為開(kāi)式模鍛和閉式模鍛．金屬坯料在具有一定形狀的鍛模膛內(nèi)受壓變形而獲得鍛件，模鍛一般用于生產(chǎn)重量不大、批量較大的零件。

模鍛可分為熱模鍛、溫鍛和冷鍛。溫鍛和冷鍛是模鍛的未來(lái)發(fā)展方向，也代表了鍛造技術(shù)水平的高低。 按照材料分，模鍛還可分為黑色金屬模鍛、有色金屬模鍛和粉末制品成形。顧名思義，就是材料分別是碳鋼等黑色金屬、銅鋁等有色金屬和粉末冶金材料。 擠壓應(yīng)歸屬于模鍛，可以分為重金屬擠壓和輕金屬擠壓。 應(yīng)注意不能使坯料完全受到限制，為此要嚴(yán)格控制坯料的體積，控制鍛模的相對(duì)位置和對(duì)鍛件進(jìn)行測(cè)量，努力減少鍛模的磨損。

3、碾環(huán)。碾環(huán)是指通過(guò)專用設(shè)備碾環(huán)機(jī)生產(chǎn)不同直徑的環(huán)形零件，也用來(lái)生產(chǎn)汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

4、特種鍛造。特種鍛造包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態(tài)模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用于生產(chǎn)某些特殊形狀的零件。

例如，輥鍛可以作為有效的預(yù)成形工藝，大幅降低后續(xù)的成形壓力；楔橫軋可以生產(chǎn)鋼球、傳動(dòng)軸等零件；徑向鍛造則可以生產(chǎn)大型的炮筒、臺(tái)階軸等鍛件。

鍛模

根據(jù)鍛模的運(yùn)動(dòng)方式，鍛造又可分為擺輾、擺旋鍛、輥鍛、楔橫軋、輾環(huán)和斜軋等方式。擺輾、擺旋鍛和輾 我國(guó)首臺(tái)400MN（4萬(wàn)噸）重型航空模鍛液壓機(jī) 環(huán)也可用精鍛加工。為了提高材料的利用率，輥鍛和橫軋可用作細(xì)長(zhǎng)材料的前道工序加工。與自由鍛一樣的旋轉(zhuǎn)鍛造也是局部成形的，它的優(yōu)點(diǎn)是與鍛件尺寸相比，鍛造力較小情況下也可實(shí)現(xiàn)形成。包括自由鍛在內(nèi)的這種鍛造方式，加工時(shí)材料從模具面附近向自由表面擴(kuò)展，因此，很難保證精度，所以，將鍛模的運(yùn)動(dòng)方向和旋鍛工序用計(jì)算機(jī)控制，就可用較低的鍛造力獲得形狀復(fù)雜、精度高的產(chǎn)品,例如生產(chǎn)品種多、尺寸大的汽輪機(jī)葉片等鍛件。

鍛造設(shè)備的模具運(yùn)動(dòng)與自由度是不一致的，根據(jù)下死點(diǎn)變形限制特點(diǎn)，鍛造設(shè)備可分為下述四種形式：

1、限制鍛造力形式：油壓直接驅(qū)動(dòng)滑塊的油壓機(jī)。

2、準(zhǔn)沖程限制方式：油壓驅(qū)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的油壓機(jī)。

3、沖程限制方式：曲柄、連桿和楔機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑塊的機(jī)械式壓力機(jī)。

4、能量限制方式：利用螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋和磨擦壓力機(jī)。 重型航空模鍛液壓機(jī)進(jìn)行熱試 為了獲得高的精度應(yīng)注意防止下死點(diǎn)處過(guò)載，控制速度和模具位置。因?yàn)檫@些都會(huì)對(duì)鍛件公差、形狀精度和鍛模壽命有影響。另外，為了保持精度，還應(yīng)注意調(diào)整滑塊導(dǎo)軌間隙、保證剛度，調(diào)整下死點(diǎn)和利用補(bǔ)助傳動(dòng)裝置等措施。

鍛造滑塊

鍛造滑塊有垂直和水平運(yùn)動(dòng)(用于細(xì)長(zhǎng)件的鍛造、潤(rùn)滑冷卻和高速生產(chǎn)的零件鍛造)方式之分，利用補(bǔ)償裝置可以增加其它方向的運(yùn)動(dòng)。上述方式不同，所順利鍛造出首個(gè)大型盤類件產(chǎn)品 需的鍛造力、工序、材料的利用率、產(chǎn)量、尺寸公差和潤(rùn)滑冷卻方式都不一樣，這些因素也是影響自動(dòng)化水平的因素。

鍛造用的材料

鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金。材料的原始狀態(tài)有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態(tài)金屬。 金屬在變形前的橫斷面積與變形后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時(shí)間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量及變形速度對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本有很大關(guān)系。 一般的中小型鍛件都用圓形或方形棒料作為坯料。棒料的晶粒組織和機(jī)械性能均勻、良好，形狀和尺寸準(zhǔn)確，表面質(zhì)量好，便于組織批量生產(chǎn)。只要合理控制加熱溫度和變形條件，不需要大的鍛造變形就能鍛出性能優(yōu)良的鍛件。 鑄錠僅用于大型鍛件。鑄錠是鑄態(tài)組織，有較大的柱狀晶和疏松的中心。因此必須通過(guò)大的塑性變形，將柱狀晶破碎為細(xì)晶粒，將疏松壓實(shí)，才能獲得優(yōu)良的金屬組織和機(jī)械性能。 經(jīng)壓制和燒結(jié)成的粉末冶金預(yù)制坯，在熱態(tài)下經(jīng)無(wú)飛邊模鍛可制成粉末鍛件。鍛件粉末接近于一般模鍛件的密度，具有良好的機(jī)械性能，并且精度高，可減少后續(xù)的切削加工。粉末鍛件內(nèi)部組織均勻，沒(méi)有偏析，可用于制造小型齒輪等工件。但粉末的價(jià)格遠(yuǎn)高于一般棒材的價(jià)格，在生產(chǎn)中的應(yīng)用受到一定限制。 對(duì)澆注在模膛的液態(tài)金屬施加靜壓力，使其在壓力作用下凝固、結(jié)晶、流動(dòng)、塑性變形和成形，就可獲得所需形狀和性能的模鍛件。液態(tài)金屬模鍛是介于壓鑄和模鍛間的成形方法，特別適用于一般模鍛難于成形的復(fù)雜薄壁件。 鍛造用料除了通常的材料，如各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金之外，鐵基高溫合金，鎳基高溫合金，鈷基高溫合金的變形合金也采用鍛造或軋制方式完成，只是這些合金由于其塑性區(qū)相對(duì)較窄，所以鍛造難度會(huì)相對(duì)較大，不同材料的加熱溫度，開(kāi)鍛溫度與終鍛溫度都有嚴(yán)格的要求。

鍛造工藝流程

不同的鍛造方法有不同的流程，其中以熱模鍛的工藝流程最長(zhǎng)，一般順序?yàn)椋哄懪飨铝?；鍛坯加熱；輥鍛備坯；模鍛成形；切邊；沖孔；矯正；中間檢驗(yàn)，檢驗(yàn)鍛件的尺寸和表面缺陷；鍛件熱處理，用以消除鍛造應(yīng)力，改善金屬切削性能；清理，主要是去除表面氧化皮；矯正；檢查，一般鍛件要經(jīng)過(guò)外觀和硬度檢查，重要鍛件還要經(jīng)過(guò)化學(xué)成分分析、機(jī)械性能、殘余應(yīng)力等檢驗(yàn)和無(wú)損探傷。

鍛件特點(diǎn)

與鑄件相比，金屬經(jīng)過(guò)鍛造加工后能改善其組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。鑄造組織經(jīng)過(guò)鍛造方法熱加工變形后由于金屬的變形和再結(jié)晶，使原來(lái)的粗大枝晶和柱狀晶粒變?yōu)榫Я］^細(xì)、大小均勻的等軸再結(jié)晶組織，使鋼錠內(nèi)原有的偏析、疏松、氣孔、夾渣等壓實(shí)和焊合，其組織變得更加緊密，提高了金屬的塑性和力學(xué)性能。 鑄件的力學(xué)性能低于同材質(zhì)的鍛件力學(xué)性能。此外，鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續(xù)性，使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學(xué)性能與長(zhǎng)的使用壽命采用精密模鍛、冷擠壓、溫?cái)D壓等工藝生產(chǎn)的鍛件，都是鑄件所無(wú)法比擬的 鍛件是金屬被施加壓力，通過(guò)塑性變形塑造要求的形狀或合適的壓縮力的物件。這種力量典型的通過(guò)使用鐵錘或壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。鍛件過(guò)程建造了精致的顆粒結(jié)構(gòu)，并改進(jìn)了金屬的物理屬性。在零部件的現(xiàn)實(shí)使用中，一個(gè)正確的設(shè)計(jì)能使顆粒流在主壓力的方向。鑄件是用各種鑄造方法獲得的金屬成型物件，即把冶煉好的液態(tài)金屬，用澆注、壓射、吸入或其它澆鑄方法注入預(yù)先準(zhǔn)備好的鑄型中，冷卻后經(jīng)落砂、清理和后處理等，所得到的具有一定形狀，尺寸和性能的物件。

鍛造水平分析

中國(guó)鍛造行業(yè)是在引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)發(fā)展與改造，行業(yè)中領(lǐng)先企業(yè)的技術(shù)水平，包括工藝設(shè)計(jì)、鍛造技術(shù)、熱處理技術(shù)、機(jī)加工技術(shù)、產(chǎn)品檢測(cè)等方面均有了較大提高。

（1）工藝設(shè)計(jì) 先進(jìn)廠家普遍采用了熱加工計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)以及虛技術(shù)， 提高了工藝設(shè)計(jì)水平和產(chǎn)品制造能力。引入并應(yīng)用DATAFOR、GEMARC/AUTOFORGE、DEFORM、LARSTRAN/SHAPE和THERMOCAL等模擬程序，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和熱加工的過(guò)程控制。

（2）鍛造技術(shù) 40MN及以上的水壓機(jī)多數(shù)配備了100-400t.m主鍛造操作機(jī)和20-40t.m的輔助操作機(jī)，相當(dāng)數(shù)量的操作機(jī)采用計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了鍛件鍛造過(guò)程的綜合控制，使鍛造精度可控制在±3mm，鍛件的在線測(cè)量采用激光尺寸測(cè)量裝置。

（3）熱處理技術(shù) 重點(diǎn)在于提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高熱處理效率以及節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等。如采用計(jì)算機(jī)控制加熱爐和熱處理爐的加熱過(guò)程，控制燒嘴實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)燃燒、調(diào)節(jié)爐溫、自動(dòng)點(diǎn)火及加熱參數(shù)管理；余熱利用、熱處理爐配備再生燃燒室等；采用具有低污染能力和能夠有效控制冷卻的聚合物淬火油槽，各種水性淬火介質(zhì)逐漸取代傳統(tǒng)的淬火油等。

（4）機(jī)加工技術(shù) 行業(yè)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的比例逐步提高，部分行業(yè)內(nèi)企業(yè)設(shè)有加工中心，根據(jù)不同類型的產(chǎn)品配備了專有的加工機(jī)械，如五坐標(biāo)加工中心、葉片加工機(jī)、軋輥磨、軋輥車床等。

（5）質(zhì)量保障措施 國(guó)內(nèi)部分企業(yè)已配備最新的檢測(cè)儀表和測(cè)試技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)處理的現(xiàn)代自動(dòng)化超聲波探傷檢測(cè)系統(tǒng)，采用各種專用的自動(dòng)超聲波探傷系統(tǒng)，完成各種質(zhì)量體系的認(rèn)證等。高速重載齒輪鍛件產(chǎn)品的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)不斷被攻克，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的基礎(chǔ)上，中國(guó)已能自己設(shè)計(jì)和制造高速重載齒輪鍛件的生產(chǎn)裝備，這些裝備已接近國(guó)際先進(jìn)水平，技術(shù)和裝備水平的提升有力的促進(jìn)了國(guó)內(nèi)鍛造行業(yè)的發(fā)展。

鍛造的重要性

鍛造生產(chǎn)是機(jī)械制造工業(yè)中提供機(jī)械零件毛坯的主要加工方法之一。通過(guò)鍛造，不僅可以得到機(jī)械零件的形狀，而且能改善金屬內(nèi)部組織，提高金屬的機(jī)械性能和物理性能。一般對(duì)受力大、要求高的重要機(jī)械零件，大多采用鍛造生產(chǎn)方法制造。如汽輪發(fā)電機(jī)軸、轉(zhuǎn)子、葉輪、葉片、護(hù)環(huán)、大型水壓機(jī)立柱、高壓缸、軋鋼機(jī)軋輥、內(nèi)燃機(jī)曲軸、連桿、齒輪、軸承、以及國(guó)防工業(yè)方面的火炮等重要零件，均采用鍛造生產(chǎn)。 [7] 因此，鍛造生產(chǎn)廣泛的應(yīng)用于冶金、礦山、汽車、拖拉機(jī)、收獲機(jī)械、石油、化工、航空、航天、兵器等工業(yè)部門，就是在日常生活中，鍛造生產(chǎn)亦具有重要位置。 從某種意義上說(shuō)，鍛件的年產(chǎn)量，模鍛件在鍛件總產(chǎn)量中所占的比例，以及鍛造設(shè)備大小和擁有量等指標(biāo)，在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平。