锻造工艺的新进展

锻造工艺的新进展

刘金林

中国航发燃气轮机有限公司  辽宁省沈阳市  110170

摘要：随着科学技术水平的不断提高，我国工业锻造工艺实现了优化与创新，同时实现了自动化锻造生产设备，满足了我国锻造生产企业工作需求。目前我国锻造生产企业通过对预锻、锤锻等一系列自动化设备的有效运用，研制出了新型锻造控制系统，为我国工业锻造工艺的进一步发展提供了良好帮助。为此，通过对预算工艺、新设备提出了新的设备驱动理念，研制新一代的控制系统。

关键词：锻造工艺；工业发展；预锻

0引言：

目前我国工业领域加强了生产平台模块设计与建设工作，但面对市场需求以及成产成本，需要确保锻造产品质量达到标准要求，工业产业需要及时更换现代化生产设备，应当及时更换现代化生产设备，实现自动化锻造。自动化锻造工艺所涉及的设备以及系统较多，要求生产线自动化程度得到提升，保障生产线性价比，确保在同一条生产线上可以实现多种不同工件锻造。为此，通过对以下锻造工艺的新发展进行介绍分析。

1预锻

1.1成形连续（单一）预锻

连续（单一）预锻主要是在单一工件锻造加工过程中，将工件锻造成一定形状。在具体应用时需要采用斜横轧机、液压机以及机械压力机等设备。该工艺在实际应用中工序相对较短，而且工件冷却时间相对较少，对于铝质材料锻造成形起到了重要性作用，但该工艺由于所使用的压力机功能受到闲置，工件成形度可能会受到严重的限制问题。

1.2成形断续（多次）预锻

断续（多次）预锻主要是指在多道锻炼作业工作中，将工件锻造成一定的形状，一般所使用的设备主要包含了变径轧机（纵锻），机械压力机以及液压机等，断续（多次）预锻工艺在实际应用中具有高成形度，但该工艺还存在许多问题，主要在锻造前需要对毛坯材料进行加热处理，特别是铝制材料。

2斜横轧成形

斜横轧成形工艺特点主要是工件在锻造过程中，需要在2个旋转辊子中进行旋转运动，或者在垂直反复的板子之间完成磨具成形工作，由于工件在旋转过程中会受到外界力因素影响，会导致在工件锻造后出现表面塌陷情况。一般情况下，在锻造铝材料或者钢材料的过程中，成形速度可以达到600mm/s。但在形成过程中由于工件在锻造时会受到流动阻力因素影响，需要减少工件转矩，或者通过设计合适的磨具，完成轴线均匀分布工作。斜横轧成形工艺在实际应用中，只适用于生产轴向对称形状的工件。由于旋转辊子在旋转过程中成形角度仅为280°，成形角度会受到一定限制，对工件锻造质量造成影响，不过该工作在实际应用中，起优点可以在工件锻造边缘出现凸起情况下，可以在最终一个锻造工序中完成修复处理工作。

3变径成形（纵锻）

变径成形工艺主要是在工件锻造过程中，通过利用1对旋转辊子，完成工件旋转控制工作，该工艺主要是工件在实际旋转中不会出现旋转转矩，而且锻造成形中所涉及的工序相对较多，每一个工序辊子形状各不相同，工件在旋转过程中会自动进入到下一个锻造工序当中。变径成形机不仅可以对圆形工件进行对称加工，也可以完成方形工件对称加工工作。变径成形机是通过利用控制技术以及生产锻造机械工程所实现的现代化产物，在工序选择过程中，可以通过变成完成工件旋转控制工作，同时也可以实现进料高度调整工作，从而完成双向变径成形工作。在锻造工艺工序中需要将工件通过辊子完成搬运传递工作，为提高工件锻造效率起到了重要性作用。目前，变径成形设备中融入了新型喷油系统，具有快速换辊特点。结合不同工件材料的锻造复杂性以及锻造设备成形功能，合理选择合适的变径成性机械设备对其有着重要帮助。

4辊锻预成形

目前市场对于锻造工业产业要求逐渐增多，同时要求产品价格满足市场需求。辊锻预成形在锻造生产过程中要控制好工件锻造成本，提高变径成形功能，实现快速锻造工作，新型锻造工艺在集成过程中，保障锻造速度得到有效提升。辊锻预成形工艺在实际应用中，可以在自动锻造冲压循环生产线中加以运用，可以确保生产冲压次数控制在每分钟60次以上，而且保障冲压质量达到稳定性，避免工件表面出现毛刺情况。除此之外，在使用辊锻预成形工艺的过程中，需要通过使用2个辊子以及平行轮廓快作为工件导向设备，在锻造工件的过程中，需要将工件材料运输碾压到运动反向，从而对工件材料进行挤压或者进行拉伸，以此实现工件成形。

由于辊锻预成形工艺属于一种单轴成形方式，与以上两种工艺之间存在本质差别，在实际应用的过程中不会对工件材料结构造成裂纹影响，而且所使用的磨具设备成本也相对较大。工件锻造加工速度也是有材料最大允许成形速度决定，所以不会影响到工件锻造整体质量。除此之外，辊锻预成形工艺在实际应用中主要以单机成形设备以及机械压力机设备网为主，工件锻造成本也相对较低，锻造后的工件性能以及质量相对较高。

5预成形锻造工艺

为了有效缩短工件锻造加工与循环时间，降低工件生产质量与生产升本，应当控制好锻件冷却温度与冷却速度，及时将锻造工件作业融入锻压机设备当中，从而为实现预弯曲工序奠定良好基础。在预成形锻造工艺中应当选择液压机设备以及机械压力机设备，但由于机械压力机运行吨位低，导致在使用过程中缺乏灵活性，严重影响工件锻造效率。而目前所实现了液压机运行具有灵活性特点，锻造加工速度可以达到每分钟180mm，为此可以在使用机械压力机前，做好液压机运行工作。预成形锻造工艺在实际使用的过程中，对于工件锻造成形形状无任何要求，预成形锻造工序与单元冲裁办工件的成形特点有着一定的关系。通过利用液压机设备与模具系统组成多元化锻造工序，为工件锻造加工奠定良好基础。

6快速锻造工艺

通过对锻造工艺的分析与研究，对锻造工艺相关设备进行了优化与创新，其中在压力机设备设计过程中，将压力机运行额定压力控制在了13000KN左右，运行行程次数可以达到了每分钟60次，但该压力机在实际运用中在BDC点速度相对较快，而在TDC点运行速度相对较慢，能够针对工件锻造加工降低工件磨损。除此之外，结合现有的锻造工艺系统，相关研究人员设计出了一道快速锻造驱动系统，可以为压力机提供选择性功能，而且可以实现自由变成，将压力机运行行程次数控制在每分钟60次左右，压力机在BDC点运行速度可控制在每分钟120次，而在TDC点运行中速度可控制在每分钟10次。

相对于传统偏心驱动装置，该设备工件合模循环周期降低了50%左右，离合器以及制动器等设备在连续性运行是不会出现任何磨损的情况，压力机可以为其提供自动化生产功能。在相关技术方面，压力机包含了2套驱动装置，其中的辅助驱动则是在运动曲线中形成动作区域，其中主驱动系统主要是有液压离合设备以及制动装置组合形成。主驱动在运行时达到TDC点是，其运行速度需要达到最大滑块行程次数速度，在工件锻造成形后主驱动与偏心轴之间会出现脱离的情况。其中滑块在运行过程中，主要是对驱动装置运行起到良好的辅助效果，在滑块上行是驱动装置运行会自动减速，而在下行是驱动装置会自动加速达到工件锻造工艺需求。另外整体锻造设备在运行中，辅助驱动与偏心轴以及主驱动是属于同步运行与脱离，也就是说在工件锻造中结合点与脱开点，三者运行速度保持相同，从而避免在运行中出现磨损问题。

在快速锻造转动理论的基础上，可以实现安全高速度控制工作，加强对传送系统运行功能进行优化与改进，结合主驱动在运行中所释放的能力，对锻造工序进行“充能”，保障锻造效果得到有效提高。在快速锻造工艺中可以将模具进行润滑处理或者冷却处理，用户也可以根据锻造实际要求完成系统变成工作，从而保障压力机在运行中保持高行程次数的同时，降低工件锻造成形速度。为此，在快速锻造工艺理论的基础上，结合力闭合机构以此实现工件无毛刺锻造，该类型锻造设计的液压机设备闭合力可以达到4000KN，在工件锻造成形后会自动与主传动装置进行脱离，从而减少设备驱动运行功率，从而有效降低了工件锻造成本。

7新一代锻造成形控制系统FCS

为了满足锻造工业领域发展需求以及市场工件需求，部分企业通过对锻造工艺以及相关设备的研究与利用，开发了新型锻造设备控制系统，并在系统功能模块中融入了锻造实时检测功能，结合了多种低成本类型系统，可以在机械压力机以及锻锤设备中加以运用。新一代锻造成形控制系统在实际运行中，其主要功能包含了以下几点。1）做好工件锻造厚度测量工作。2）调节液压行程锻锤能量以及锻造工序控制工作。新一代锻造成形控制系统在实际运用中可以对工件锻造数据信息进行收集管理，实现对各项锻造工件设备的自动化控制管理。

新一代锻造成形控制系统配置主要包含了3中。1）基本FCS。主要具备小屏幕显示模块功能，但系统构建成本相对较低。2）标准FCS。主要是具备大屏幕显示模块功能，整体呈现高于基本FCS。3）专用FCS。该配置主要使用了西门子S7系列模块以及大屏幕显示模块，整体构建呈现相对较高。新一代锻造成形控制系统在实际运行过程中，其主要功能包含了能量控制与能量测量、锻锤速度控制、工件锻造厚度测量以及程序预设等功能，该系统中还包含了大容量数据储存器，可及时收集工件锻造工艺数据信息。另外，在专用FCS中，其中的大模块显示模块具备网络通信功能，可以实现数据传输，即便在锻造过程中出现了设备故障情况下，也能够及时发送报警信息，甚至具备远程维修功能，但需要与互联网进行结合利用，会增加锻造工业企业的成本，但在实际运用中会减少一部分能耗，实现成本节约目标。

在新一代锻造成形系统研究过程中，部分研究企业将重点放在了模块分析功能方面，通过研发实现了新一代MWFCS性能，在实际应用中加强了工件锻造控制效果与控制能力。例如，在分析锻锤能量控制的过程中，可以通过利用600kHz的数据扫描频率并与MWFCS性能进行结合，可以将工件锻造厚度精度控制在0.1mm左右，甚至具有1套5个行程程序，能够将工件锻造厚度控制在实际目标值。为了确保工件锻造产品质量，应当控制好工件锻造厚度，需要通过利用新一代锻造成型系统控制好锻造设备运行能量，相关工作人员也可通过编程控制值设备行程次数，发挥出MWFCS性能自动生成设备行程值。成形

8经济型锻锤自动生产线

由于锻造工件产品市场价格相对较低，但锻造设备相对较高，锻造企业要想获取更多的经济效益，需要选择合适的锻造设备。例如，锻锤设备。其中以液压锻锤设备为主，该设备成本相对较低，而且具备较高的吨位，在锻造工业领域中得到了有效运用，而且在液压锻锤设备运行控制系统中融入了自动化与智能化技术。在最新研发的锻锤生产线中配备了智能化机械手，可以实现锻造工件转动工作，避免工件在锻造中出现卡模情况，不会对其余设备造成破坏。除此之外，在研发新一代锻造成型系统后，还实现了防尘防震系统，以此避免锻锤在运行时出现弹簧变形问题，确保锻锤自动化生产效率得到有效提高，保障工件锻造质量达到标准化要求。

9结束语：

综上所述，锻造工业领域要想在市场中实现全面发展，应当结合锻造产品市场价格以及锻造成本，尽可能在减少锻造工艺成本基础上，确保锻造工件质量，满足市场需求，加强对现代化锻造工艺的研究，明确锻造工艺未来发展途径，加强对自动化与智能化锻造工艺研发，从而实现可持续发展。

参考文献：

[1]成形胡亚民,成形王伟,成形孙金刚.成形从《锻造工艺过程及模具设计》教材看锻造工艺发展的新进展[J].成形锻压装备与制造技术,成形2012，成形47(1):5.

[2]成形黄慧,成形黄晓凯.成形江汉油田锻造工艺金手指成形获得勘探新进展[J].成形中国石化,成形2021，成形000(004):P.45-46.

[3]成形刘金豪,成形沈国劬,成形孙嫘,等.成形铰链梁锻件的锻造工艺开发与批量化生产[J].成形大型铸锻件,成形2020(2):3.

[4]成形高亮，成形徐辉.成形7050-0.5%V新型铝合金机械盘件的锻造工艺及性能研究[J].成形热加工工艺，成形2021.

[5]成形陈剑红,成形肖克华.成形新型铝合金建筑扣件的锻压工艺参数优化研究[J].成形热加工工艺,成形2021，成形50(9):3.