工藝原理

鍛造（forging）是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓（鍛造與沖壓）的兩大組成部分之一。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏松等缺陷，優化微觀組織結構，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優于同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。

鋼的開始再結晶溫度約727℃，但普遍采用800℃作為劃分線，高于800℃的是熱鍛；在300～800℃之間稱為溫鍛或半熱鍛，在室溫下進行鍛造的稱為冷鍛。

用于大多數行業的鍛件都是熱鍛，溫鍛和冷鍛主要用于汽車、通用機械等零件的鍛造，溫鍛和冷鍛可以有效的節材。

工藝分類

上面提到，根據鍛造溫度，可以分為熱鍛、溫鍛和冷鍛。

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

1、自由鍛。

指用簡單的通用性工具，或在鍛造設備的上、下砧鐵之間直接對坯料施加外力,使坯料產生變形而獲得所需的幾何形狀及內部質量的鍛件的加工方法。 采用自由鍛方法生產的鍛件稱為 自由鍛件。自由鍛都是以生產批量不大的鍛件為主，采用鍛錘、液壓機等鍛造設備對坯料進行成形加工，獲得合格鍛件。 自由鍛的基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、切割、彎曲、扭轉、錯移及鍛接等。自由鍛采取的都是熱鍛方式。

優點：自由鍛具有工藝靈活，所用設備及工具通用性大，成本低等特點，由于自由鍛是逐步成型的，所需變形力較小，所以他是生產大鍛件（300T以上）的唯一方法。

缺點：生產率較低，鍛件精度低，勞動強度大，多用于形狀較簡單、精度要求不高的鍛件的單件、小批量生產。

2、模鍛。

模鍛又分為開式模鍛和閉式模鍛．金屬坯料在具有一定形狀的鍛模膛內受壓變形而獲得鍛件，模鍛一般用于生產重量不大、批量較大的零件。模鍛可分為熱模鍛、溫鍛和冷鍛。溫鍛和冷鍛是模鍛的未來發展方向，也代表了鍛造技術水平的高低。

按照材料分，模鍛還可分為黑色金屬模鍛、有色金屬模鍛和粉末制品成形。顧名思義，就是材料分別是碳鋼等黑色金屬、銅鋁等有色金屬和粉末冶金材料。擠壓應歸屬于模鍛，可以分為重金屬擠壓和輕金屬擠壓。

閉式模鍛和閉式鐓鍛屬于模鍛的兩種先進工藝，由于沒有飛邊，材料的利用率就高。用一道工序或幾道工序就可能完成復雜鍛件的精加工。由于沒有飛邊，鍛件的受力面積就減少，所需要的荷載也減少。但是，應注意不能使坯料完全受到限制，為此要嚴格控制坯料的體積，控制鍛模的相對位置和對鍛件進行測量，努力減少鍛模的磨損。

3、碾環。

碾環是指通過專用設備碾環機生產不同直徑的環形零件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

4、特種鍛造。

特種鍛造包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式 ，這些方式都比較適用于生產某些特殊形狀的零件。 例如，輥鍛可以作為有效的預成形工藝，大幅降低后續的成形壓力；楔橫軋可以生產鋼球、傳動軸等零件；徑向鍛造則可以生產大型的炮筒、臺階軸等鍛件。

鍛模

根據鍛模的運動方式，鍛造又可分為擺輾、擺旋鍛、輥鍛、楔橫軋、輾環和斜軋等方式。擺輾、擺旋鍛和輾環也可用精鍛加工。為了提高材料的利用率，輥鍛和橫軋可用作細長材料的前道工序加工。與自由鍛一樣的旋轉鍛造也是局部成形的，它的優點是與鍛件尺寸相比，鍛造力較小情況下也可實現形成。包括自由鍛在內的這種鍛造方式，加工時材料從模具面附近向自由表面擴展，因此，很難保證精度，所以，將鍛模的運動方向和旋鍛工序用計算機控制，就可用較低的鍛造力獲得形狀復雜、精度高的產品,例如生產品種多、尺寸大的汽輪機葉片等鍛件。

鍛造設備的模具運動與自由度是不一致的，根據下死點變形限制特點，鍛造設備可分為下述四種形式：

1、限制鍛造力形式：油壓直接驅動滑塊的油壓機。

2、準沖程限制方式：油壓驅動曲柄連桿機構的油壓機。

3、沖程限制方式：曲柄、連桿和楔機構驅動滑塊的機械式壓力機。

4、能量限制方式：利用螺旋機構的螺旋和磨擦壓力機。

為了獲得高的精度應注意防止下死點處過載，控制速度和模具位置。因為這些都會對鍛件公差、形狀精度和鍛模壽命有影響。另外，為了保持精度，還應注意調整滑塊導軌間隙、保證剛度，調整下死點和利用補助傳動裝置等措施。

滑塊

還有滑塊垂直和水平運動(用于細長件的鍛造、潤滑冷卻和高速生產的零件鍛造)方式之分，利用補償裝置可以增加其它方向的運動。上述方式不同，所需的鍛造力、工序、材料的利用率、產量、尺寸公差和潤滑冷卻方式都不一樣，這些因素也是影響自動化水平的因素。

不同的鍛造方法有不同的流程，其中以熱模鍛的工藝流程最長，一般順序為：鍛坯下料；鍛坯加熱；輥鍛備坯；模鍛成形；切邊；沖孔；矯正；中間檢驗，檢驗鍛件的尺寸和表面缺陷；鍛件熱處理，用以消除鍛造應力，改善金屬切削性能；清理，主要是去除表面氧化皮；矯正；檢查，一般鍛件要經過外觀和硬度檢查，重要鍛件還要經過化學成分分析、機械性能、殘余應力等檢驗和無損探傷。