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冷鍛溫鍛技術的應用

冷鍛工藝在汽車零件的生產上得到大量應用，國內的使用也越來越廣泛，冷鍛工藝適用于中小型鍛件的大批量生產，不僅鍛件的外觀形狀得到改善，節能效果也比較顯著。

⑴汽車變速箱輸出軸的冷擠壓工藝。該產品如圖5所示。設計采用三道冷擠壓成形，材料逐次變形，最終成形。該產品材質為16MnCr5G，鍛造生產工序為：鋸床下料→車外圓→退火→噴丸→磷皂化→三次擠壓。

在第一道完工后，可以連續進行后續兩道擠壓而無需再次皂化。冷擠壓的第二軸鍛件，外表美觀，尺寸精度高，加工余量小，質量穩定，比熱鍛件更受客戶的歡迎。

⑵汽車半軸套管冷擠壓縮徑。該產品用于依維柯廂式貨車的后橋，是由無縫鋼管一端縮徑而成的變徑管產品，要求在縮徑時截面過渡段的壁厚還需增厚。原工藝是用無縫鋼管兩次鍛造縮徑形成的。第一次變形是在模具內頂鍛成鼓狀，使縮徑過渡處的壁厚增加，然后第二次加熱再縮徑，兩次加熱使用同一臺燃油爐。我們把依維柯汽車半軸套管的成形工藝改成了冷擠壓，該產品的材料為25MnCr無縫鋼管，擠壓前無需進行退火,單件產品的能耗僅為改進前的1/2，能源成本大大下降。

冷鍛鍛件的材料選擇范圍有限，有些材料需要經退火處理，影響能耗，應綜合考慮。對于批量較大的中小鍛件，冷鍛工藝仍然是一個節能降耗的先進工藝。

⑶溫鍛工藝在汽車傳動軸零件上的應用。等速萬向節上的鐘形罩鍛件需求量大，鍛造方式有熱鍛、鐓鍛和溫鍛。圖6是其中一種。由于內腔分布有球道，球道最終通過冷擠壓成形而無需機械加工，工藝選擇了溫鍛+冷擠壓。坯料加熱到900℃，2000t鍛壓機5個工步完成鍛造，采用自動化程度高的步進梁實施操作，鍛后控溫冷卻，表面噴丸，冷擠壓完成外壁和內腔油道的成形。該工藝具有生產效率高，尺寸精度高，相比熱鍛而言，加熱能耗還可以降低1/3。

優化產品，提高材料利用率 

鍛造行業消耗大量的原材料，以汽車鍛件為例，鋼材費用占總成本的60%左右，鋼材的生產需要消耗大量能源，因此優化鍛件設計，提高材料利用率也是節能的一個途徑。

⑴模鍛件制坯工序的優化。優化制坯工序可以使坯料盡可能與鍛件截面吻合。鏈軌節鍛件經過優化，材料利用率提高10%，從飛邊的大小可以看出，改進前后，飛邊的大小發生很大變化。但是，很多時候，模鍛件的效率更加重要，增加制坯或者制坯工序復雜耗時，都會影響效率。通常采取把制坯工序移到外面，使用輥鍛機或高速沖床制坯，以節約主機有效工時。

圖7 鏈軌節飛邊的變化，材料利用率的提高

⑵采用閉式鍛造工藝。閉式鍛造具有材料利用率高、鍛件精度高的特點，特別適合于回轉體鍛件。南汽鍛造通過對齒輪鍛件的工藝改進，在730t摩擦壓力機上用閉式方式取代原1600t鍛壓機開式鍛造，表1是改進前后，材料利用率的對比。
表1 閉式鍛造與開式鍛造的材料利用率對比

閉式鍛造比開式鍛造材料利用率平均提高9.1%，鍛件的加工余量均勻，加工量減少，受到客戶歡迎。但閉式鍛造對下料要求較高，模具壽命相對短一些，鍛造的生產效率也有所下降，應綜合考慮。

⑶以鍛代切，降低切削加工成本。鏈軌節的兩個側面和窗口螺母座是鍛后用銑床和拉床加工出來的，南汽鍛造經過數年的努力，在鍛造的切邊沖孔過程中，利用氮氣彈簧壓緊工件，將兩側面和螺母座面沖切出平面，以取代機械加工。該項目投入使用后，每件產品可節約加工工時1/3。

圖8 鏈軌節以鍛代切表面示意圖
⑷局部鍛造取代整體鍛造。船用鍛件如圖9所示。該產品原工藝用直徑為35mm的材料，在2t錘稍作滾擠后整體鍛造，材料利用率只有62%，不僅材料成本高，整體加熱的能源消耗也大。經過多次試驗，改進為細直徑材料局部加熱、平鍛機鐓粗的工藝，材料利用率從64%提升到89%，單件能源消耗也降低了50%，如圖10所示。