冷锻温锻技术的应用

冷锻工艺在汽车零件的生产上得到大量应用，国内的使用也越来越广泛，冷锻工艺适用于中小型锻件的大批量生产，不仅锻件的外观形状得到改善，节能效果也比较显著。

⑴汽车变速箱输出轴的冷挤压工艺。该产品如图5所示。设计采用三道冷挤压成形，材料逐次变形，最终成形。该产品材质为16MnCr5G，锻造生产工序为：锯床下料→车外圆→退火→喷丸→磷皂化→三次挤压。

在第一道完工后，可以连续进行后续两道挤压而无需再次皂化。冷挤压的第二轴锻件，外表美观，尺寸精度高，加工余量小，质量稳定，比热锻件更受客户的欢迎。

⑵汽车半轴套管冷挤压缩径。该产品用于依维柯厢式货车的后桥，是由无缝钢管一端缩径而成的变径管产品，要求在缩径时截面过渡段的壁厚还需增厚。原工艺是用无缝钢管两次锻造缩径形成的。第一次变形是在模具内顶锻成鼓状，使缩径过渡处的壁厚增加，然后第二次加热再缩径，两次加热使用同一台燃油炉。我们把依维柯汽车半轴套管的成形工艺改成了冷挤压，该产品的材料为25MnCr无缝钢管，挤压前无需进行退火,单件产品的能耗仅为改进前的1/2，能源成本大大下降。

冷锻锻件的材料选择范围有限，有些材料需要经退火处理，影响能耗，应综合考虑。对于批量较大的中小锻件，冷锻工艺仍然是一个节能降耗的先进工艺。

⑶温锻工艺在汽车传动轴零件上的应用。等速万向节上的钟形罩锻件需求量大，锻造方式有热锻、镦锻和温锻。图6是其中一种。由于内腔分布有球道，球道最终通过冷挤压成形而无需机械加工，工艺选择了温锻+冷挤压。坯料加热到900℃，2000t锻压机5个工步完成锻造，采用自动化程度高的步进梁实施操作，锻后控温冷却，表面喷丸，冷挤压完成外壁和内腔油道的成形。该工艺具有生产效率高，尺寸精度高，相比热锻而言，加热能耗还可以降低1/3。

优化产品，提高材料利用率 

锻造行业消耗大量的原材料，以汽车锻件为例，钢材费用占总成本的60%左右，钢材的生产需要消耗大量能源，因此优化锻件设计，提高材料利用率也是节能的一个途径。

⑴模锻件制坯工序的优化。优化制坯工序可以使坯料尽可能与锻件截面吻合。链轨节锻件经过优化，材料利用率提高10%，从飞边的大小可以看出，改进前后，飞边的大小发生很大变化。但是，很多时候，模锻件的效率更加重要，增加制坯或者制坯工序复杂耗时，都会影响效率。通常采取把制坯工序移到外面，使用辊锻机或高速冲床制坯，以节约主机有效工时。

图7 链轨节飞边的变化，材料利用率的提高

⑵采用闭式锻造工艺。闭式锻造具有材料利用率高、锻件精度高的特点，特别适合于回转体锻件。南汽锻造通过对齿轮锻件的工艺改进，在730t摩擦压力机上用闭式方式取代原1600t锻压机开式锻造，表1是改进前后，材料利用率的对比。
表1 闭式锻造与开式锻造的材料利用率对比

闭式锻造比开式锻造材料利用率平均提高9.1%，锻件的加工余量均匀，加工量减少，受到客户欢迎。但闭式锻造对下料要求较高，模具寿命相对短一些，锻造的生产效率也有所下降，应综合考虑。

⑶以锻代切，降低切削加工成本。链轨节的两个侧面和窗口螺母座是锻后用铣床和拉床加工出来的，南汽锻造经过数年的努力，在锻造的切边冲孔过程中，利用氮气弹簧压紧工件，将两侧面和螺母座面冲切出平面，以取代机械加工。该项目投入使用后，每件产品可节约加工工时1/3。

图8 链轨节以锻代切表面示意图
⑷局部锻造取代整体锻造。船用锻件如图9所示。该产品原工艺用直径为35mm的材料，在2t锤稍作滚挤后整体锻造，材料利用率只有62%，不仅材料成本高，整体加热的能源消耗也大。经过多次试验，改进为细直径材料局部加热、平锻机镦粗的工艺，材料利用率从64%提升到89%，单件能源消耗也降低了50%，如图10所示。