基本介紹
- 中文名：鍛壓
- 外文名：forging
- 性質：成形加工方法
- 屬於：鍛造和衝壓的合稱
- 歷史：新石器時代末期
- 基本形式：鍛造、板料衝壓等
鍛壓介紹,分類,熱鍛壓,冷鍛壓,溫鍛壓,等溫鍛壓,鍛壓設備,鍛壓特性,加工方式,發展趨勢,
鍛壓介紹
在鍛造加工中，坯料整體發生明顯的塑性變形，有較大量的塑性流動；在衝壓加工中，坯料主要通過改變各部位面積的空間位置而成形，其內部不出現較大距離的塑性流動。鍛壓主要用於加工金屬製件，也可用於加工某些非金屬，如工程塑膠、橡膠、陶瓷坯、磚坯以及複合材料的成形等。
鍛壓和冶金工業中的軋制、拔制等都屬於塑性加工，或稱壓力加工，但鍛壓主要用於生產金屬製件，而軋制、拔制等主要用於生產板材、帶材、管材、型材和線材等通用性金屬材料。鍛壓是鍛造和衝壓的合稱，有如工業和貿易，也稱工貿。
分類
鍛壓主要按成形方式和變形溫度進行分類。按成形方式鍛壓可分為鍛造和衝壓兩大類；按變形溫度鍛壓可分為熱鍛壓、冷鍛壓、溫鍛壓和等溫鍛壓等。
鍛壓熱鍛壓
熱鍛壓是在金屬再結晶溫度以上進行的鍛壓。提高溫度能改善金屬的塑性，有利於提高工件的內在質量，使之不易開裂。高溫度還能減小金屬的變形抗力，降低所需鍛壓機械的噸位。但熱鍛壓工序多，工件精度差，表面不光潔，鍛件容易產生氧化、脫碳和燒損。當加工工件大、厚，材料強度高、塑性低時（如特厚板的滾彎、高碳鋼棒的拔長等），都採用熱鍛壓。當金屬（如鉛、錫、鋅、銅、鋁等）有足夠的塑性和變形量不大（如在大多數衝壓加工中）時，或變形總量大而所用的鍛壓工藝（如擠壓、徑向鍛造等）有利於金屬的塑性變形時,常不採用熱鍛壓，而改用冷鍛壓。為使一次加熱完成儘量多的鍛壓工作量，熱鍛壓的始鍛溫度與終鍛溫度間的溫度區間應儘可能大。但始鍛溫度過高會引起金屬晶粒生長過大而形成過熱現象，會降低鍛壓件質量。溫度接近金屬熔點時則會發生晶間低熔點物質熔化和晶間氧化，形成過燒。過燒的坯料在鍛壓時往往碎裂。一般採用的熱鍛壓溫度為:碳素鋼800～1250℃；合金結構鋼850～1150℃；高速鋼900～1100℃；常用的鋁合金 380～500℃；鈦合金850～1000℃；黃銅700～900℃。
冷鍛壓
是在低於金屬再結晶溫度下進行的鍛壓，通常所說的冷鍛壓多專指在常溫下的鍛壓，而將在高於常溫、但又不超過再結晶溫度下的鍛壓稱為溫鍛壓。溫鍛壓的精度較高，表面較光潔而變形抗力不大。
在常溫下冷鍛壓成形的工件，其形狀和尺寸精度高，表面光潔，加工工序少，便於自動化生產。許多冷鍛、冷衝壓件可以直接用作零件或製品，而不再需要切削加工。但冷鍛時，因金屬的塑性低，變形時易產生開裂，變形抗力大，需要大噸位的鍛壓機械。
鍛壓溫鍛壓
將在高於常溫、但又不超過再結晶溫度下的鍛壓稱為溫鍛壓。將金屬預先加熱，加熱溫度較熱鍛壓低許多。溫鍛壓的精度較高，表面較光潔而變形抗力不大。
等溫鍛壓
是在整個成形過程中坯料溫度保持恆定值。等溫鍛壓是為了充分利用某些金屬在等一溫度下所具有的高塑性，或是為了獲得特定的組織和性能。等溫鍛壓需要將模具和坯料一起保持恆溫，所需費用較高，僅用於特殊的鍛壓工藝，如超塑成形。
鍛壓設備
鍛壓設備主要用於金屬成形。鍛壓機械是通過對金屬施加壓力使之成形的設備，其基本特點為壓力大,故多為重型設備，設備上多有安全防護裝置，以保障設備和人身安全。鍛壓機械主要包括各種鍛錘、各種壓力機和其他輔助機械。鍛錘是以重錘落下或強迫高速運動產生的動能對坯料做功，使之塑性變形的機械。
鍛錘是最常見、最悠久的鍛壓機械。它結構簡單、工作靈活、使用面廣、易於維修，適用於自由鍛造和模型鍛造。但鍛錘振動較大，較難實現自動化生產。
壓力機包括液壓機、機械壓力機、旋轉壓力機等壓力設備。機械壓力機是用曲柄連桿或肘桿機構、凸輪機構、螺桿機構傳動，工作平穩、工作精度高、操作條件好、生產率高,易於實現機械化、自動化,適於在自動線上工作。機械壓力機在數量上居各類鍛壓機械之首。
液壓機是根據帕斯卡定理製成的利用液體壓強傳動的機械,是以高壓液體（如水、油、乳化液等）傳送工作壓力的鍛壓機械。
旋轉鍛壓機是鍛造與軋制相結合的鍛壓機械。在旋轉鍛壓機上.變形過程是由局部變形逐漸擴張而完成的,所以變形抗力小、機械質量小、工作平穩、無振動，易實現自動化生產。輥鍛機、成形軋制機、卷板機、多輥矯直機、輾擴機、旋壓機等都屬於旋轉鍛壓機。鍛壓機械的規格大多以負載工作力計，但鍛錘則以鍛錘落下部分的質量計，對擊錘以打擊能量計。專用鍛壓機械多根據最大成形的材料直徑、厚度或軋輥直徑計。
鍛壓特性
鍛壓的特點是：
1、鍛壓可以改變金屬組織，提高金屬性能。鑄錠經過熱鍛壓後，原來的鑄態疏鬆、孔隙、微裂等被壓實或焊合；原來的枝狀結晶被打碎，使晶粒變細；同時改變原來的碳化物偏析和不均勻分布，使組織均勻，從而獲得內部密實、均勻、細微、綜合性能好、使用可靠的鍛件。鍛件經熱鍛變形後，金屬是纖維組織；經冷鍛變形後，金屬晶體呈有序性。
2、鍛壓是使金屬進行塑性流動而製成所需形狀的工件。金屬受外力產生塑性流動後體積不變，而且金屬總是向阻力最小的部分流動。生產中，常根據這些規律控制工件形狀，實現鐓粗拔長、擴孔、彎曲、拉深等變形。
3、鍛壓出的工件尺寸精確、有利於組織批量生產。模鍛、擠壓、衝壓等套用模具成形的尺寸精確、穩定。可採用高效鍛壓機械和自動鍛壓生產線，組織專業化大批量或大量生產。
4、鍛壓的生產過程包括成形前的鍛坯下料、鍛坯加熱和預處理；成形後工件的熱處理、清理、校正和檢驗。常用的鍛壓機械有鍛錘、液壓機和機械壓力機。鍛錘具有較大的衝擊速度，利於金屬塑性流動，但會產生震動；液壓機用靜力鍛造，有利於鍛透金屬和改善組織，工作平穩，但生產率低；機械壓力機行程固定，易於實現機械化和自動化。未來鍛壓工藝將向提高鍛壓件的內在質量、發展精密鍛造和精密衝壓技術、研製生產率和自動化程度更高的鍛壓設備和鍛壓生產線、發展柔性鍛壓成形系統、發展新型鍛壓材料和鍛壓加工方法等方面發展。
5、提高鍛壓件的內在質量，主要是提高它們的機械性能（強度、塑性、韌性、疲勞強度）和可靠度。這需要更好地套用金屬塑性變形理論；套用內在質量更好的材料；正確進行鍛前加熱和鍛造熱處理；更嚴格和更廣泛地對鍛壓件進行無損探傷。
加工方式
1、鍛造。它是在加壓設備及工（模）具的作用下，使坯料、鑄錠產生局部或全部的塑性變形，以獲得一定幾何尺寸、形狀和質量的鍛件的加工方法。鍛造包括自由鍛造和模型鍛造。
2、板料衝壓。利用沖裁力或靜壓力，使金屬板料在沖模之間受壓產生分離或成形而獲得所需產品的加工方法。
3、軋制。利用軋制力（摩擦力），使金屬在迴轉軋輥的間隙中受壓變形而獲得所需產品的加工方法。軋制生產所用原材料主要是鋼錠，扎制產品有型鋼、鋼板、無縫鋼管等。
4、擠壓。利用強大的壓力，使金屬坯料從擠壓模的模孔內擠出並獲得所需產品的加工方法。擠壓的產品有各種形狀複雜的型材，以及軸承的內、外圈。
5、拉拔。利用拉力，使金屬坯料從拉模孔拉出，並獲得所需產品的加工方法。拉拔產品有線材、薄壁管和各種特殊幾何形狀的型材。
發展趨勢
鍛壓工藝的發展趨勢是：
①提高鍛壓件的內在質量，主要是提高它們的機械性能（強度、塑性、韌性、疲勞強度）和可靠度。這需要更好地套用金屬塑性變形的理論；套用內在質量更好的材料，如真空處理鋼和真空冶煉鋼；正確進行鍛前加熱和鍛造熱處理；更嚴格和更廣泛地對鍛壓件進行無損探傷(見無損檢測)。
②進一步發展精密鍛造和精密衝壓技術。少無切削加工是機械工業提高材料利用率、提高勞動生產率和降低能源消耗的最重要的措施和方向。鍛坯少無氧化加熱，以及高硬、耐磨、長壽模具材料和表面處理方法的發展將有利於精密鍛造、精密衝壓的擴大套用。
③研製生產率和自動化程度更高的鍛壓設備和鍛壓生產線。在專業化生產下，大幅度地提高勞動生產率和降低鍛壓成本。
④發展柔性鍛壓成形系統(套用成組技術、快速換模等)，使多品種、小批量的鍛壓生產能利用高效率和高自動化的鍛壓設備或生產線，使其生產率和經濟性接近於大批量生產的水平。
