新式模锻工艺知识

      锻造在机械制造行业中具有非常重要的位置，是机械制造的基础工艺之一，同时也是机械产品必不可少的环节。飞机、汽车以及农业机械上的大部分零件均采用锻压工艺制造，其中，飞机上85％的零部件，农业机械上70％的零部件都是锻压件。按照模锻时有无飞边，模锻可分为闭式模锻与开式模锻。本文对开式模锻与闭式模锻进行对比，提出新的模锻工艺，并对模锻工艺进行了优化。

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开式模锻与闭式模锻

      开式模锻即有飞边的模锻，广泛应用于各种复杂锻件的锻造。但是在加工某些复杂锻件时，如曲轴、十字轴(见图1)等类型的长轴类，其成型问题就显得十分突出，从而限制了压力机的使用市场。如果强行使用，不但会降低模具的使用寿命，还会浪费大量的材料。

     闭式模锻即无飞边的模锻。闭式模锻可提高复杂形状锻件的成型能力，可大大减少机械加工的工作量，非常适宜于锻件的成批生产。闭式模锻的体积应力状态图与开式模锻的体积应力状态图有不同之处。闭式模锻能节省飞边的损耗，提高材料的利用率，提高尺寸精度，也无需在模锻之后进行切边工序，从而大大降低了能源消耗，提高了生产率。传统的闭式模锻可以充满形状较为复杂的棱角，且不会产生毛边，节省材料。但闭式模锻的适用面较窄，对坯料的体积的精度要求比较高。

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先闭后开式模锻工艺

    闭式模锻与开式模锻均具有各自的优缺点，如将两种工艺方法相结合，取长补短，则能产生较好的工艺效果。先闭后开式模锻工艺是在预锻阶段采用闭式模锻，在终锻阶段采用开式模锻。这种工艺能提高热模锻压力机的成型能力和材料利用率。这一工艺能综合闭式模锻与开式模锻的优点，而且也无需使用其他辅助设备。

    在锻造时，金属流动的基本形式有两种：镦粗和挤压。前者主要存在于开式模锻，而后者主要存在于闭式模锻。而新设计的先闭后开式模锻工艺则正好与之相反，即在闭式预锻过程中强调了挤压的功能，而在开式终锻中则更加强调镦粗的功能。采用闭式的预锻有如下特点：允许预锻模型腔体积大于终锻型腔体积，如图2(a)中截面处所示；或者使预锻模小部分区域制成开式结，如图2(b)中截面处所示，这样将更有利于锻件的成型。

     基于以上特点，先闭后开式模锻工艺有以下显著优点：传统的闭式模锻工艺对坯料的体积精度要求较高，故应用受到了一定的限制，而新工艺把闭式

模锻应用到了一般锻件的锻造中去。在闭式预锻过程中，仍会产生较小的毛边，但此时锻件已经基本成型，在终锻时锻件的毛边增加也不会很大，与传统的闭式模锻工艺相比，其毛边要稍微多一点，但是远远小于普通的开式模锻；传统的闭式模锻时全封闭的，在锻造过程中，对模具的挤压力较大，模具的寿命较低，若下料较大，则更易引起对模具的损伤。而新工艺中的闭式模锻不是全封闭的，而是在局部部分有开式结构，在锻造过程中，多余的材料可向开式结构中流动，从而减小对模具的挤压力；而且其对预锻时的模腔尺寸要求本身并不严格，甚至可以适当的增大型腔的尺寸，所以闭式预锻模的寿命相对较高。

      在预锻时采用闭式有利于锻件的成型，终锻时采用开式则会使大部分的金属以镦粗的形式来充满模具的型腔。金属横向的压入模腔，横向上的挤压力较小，变形较小，对模腔的磨损也较小，因此开式终锻模的寿命也比普通开式模高。

     这种新工艺能大大的减小毛边损耗，比传统的开式模锻减少一半左右，大大的节省材料。同时还增大了模具的使用寿命，将开式模锻与闭式模锻的优点相结合，消除了其不足之处，部分解决了热模锻压力机不宜于拔长工艺的问题。

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半闭式模锻工艺

    半闭式模锻是介于开式模锻与闭式模锻之间的一种工艺方法，其关键是将开式模锻的桥部视为锻件的一部分，将锻件转化为轴对称变形，从而实现锻

件的闭式锻造。由此可见，半闭式模锻工艺只适用于能进行开式模锻的模锻件，适用范围有所限制。典型的半闭式模锻如图3所示。

     半闭式模锻与闭式模锻的主要差别在于存在桥部，将桥部看做锻件的一部分。与开式模锻的主要区别在于没有飞边仓部，桥部之外是一种闭式的结构。

因此，桥部是半闭式锻造工艺设计的关键。

    根据结构的不同，半闭式模锻分为完全半闭式模锻和局部半闭式。完全半闭式结构主要用于复杂的难成型件，尤其是需要挤压成型的锻件。同时，完全半闭式模锻也可用于预锻工部，半闭式预锻的目的也是为了复杂件的成型。完全半闭式锻模的结构示意图如图4所示。

    局部半闭式主要用于难成型件，难成形的部分采用半闭式结构使其强迫成型，其余的部分仍采用开式的结构，局部半闭式模锻的结构示意图如图5所示。

半闭式模锻工艺具有如下优点：

   (1)去掉了飞边的仓部，因此节省了原材料，毛边的材料可比开式模锻减少40％～70％。

  (2)提升了挤压成型的能力，有利于复杂锻件的成型，尤其是尖细凸台类及其高筋类等锻件的成型。

(3)减少了错位误差，提高了锻件水平方向的精度。

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结束语

     闭式模锻与开式模锻的工艺方法分别有各自的优缺点，本文在分析闭式模锻与开式模锻的优缺点之后，提出了先闭后开式及半闭式模锻等模锻工艺，并对如何提升锻件的品质，节省材料等问题进行了讨论与研究。在机械工业的发展十分迅猛的大背景下，模锻行业的装备和工艺要求在不断的提高，如何提高模锻件的质量并降低生产成本成为重要课题。

     因此要将提高模锻件的精度放在重要位置，与此同时还要做到节能节材，提高生产率，不断提升模锻的工艺水平。