浅谈锻造异形件的锻造过程

    锻造是指通过锻造金属坯料而获得的锻造异形件或坯料，通过对金属坯料施加压力使其变形，可以改变金属坯料的机械性能。根据加工过程中坯料的温度，锻件可分为冷锻、温锻和热锻。冷锻通常在室温下加工，而热锻则在高于金属坯料再结晶温度的温度下加工。

    锻造前的准备工作包括原材料选择、材料计算、下料、加热、变形力计算、设备选择和模具设计。锻造前应选择润滑方法和润滑剂。

    锻造材料涵盖广泛，包括各种品牌的钢和高温合金，以及铝、镁、钛和铜等有色金属；不但有次加工的不同尺寸的棒材和型材，还有各种规格的铸锭；除了大量适合我国资源的国内材料外，还有来自国外的材料。

    大多数锻造材料已列入相关标准，许多是开发、试验和推广的新材料。众所周知，产品的质量往往与原材料的质量密切相关。因此，锻造工人须具备必要的材料知识，并善于根据工艺要求选择合适的材料。

    材料计算和下料是增加材料利用率、实现坯料细化的重要环节之一。过多的材料不仅会造成浪费，还会加剧模腔的磨损和能耗。如果下料没有留下一点余量，将增加工艺调整的难度，并增加废品率。此外，下料端面的质量也影响气缸锻造异形件的工艺和质量。

    加热的目的是降低锻造变形力，增加金属塑性。但加热也会带来一系列问题，如氧化、脱碳、过热和过度燃烧。正确控制初始和终端锻造温度对产品的结构和性能有很大影响。火焰炉加热具有成本低、适用性较强的优点，但加热时间长，容易产生氧化和脱碳，工作条件需要不断改善。电感应加热具有加热快、氧化少的优点，但对产品形状、尺寸和材料的变化适应性较差。

    锻造成形是在外力作用下产生的。因此，正确计算变形力是选择设备和检查模具的基础。变形体中的应力和应变分析对于优化工艺过程和控制锻件的组织和性能相当重要。

    变形力的分析方法主要有四种。主应力法虽然不是很严格，但相对简单直观。它可以计算工件和刀具之间接触表面上的总压力和应力分布。滑移线法对于平面应变问题是严格的，对于求解高部位局部变形的应力分布是直观的，但其适用范围很窄。

    上限法可以给出高估的载荷，上限元也可以预测变形过程中工件的形状变化。有限元法不仅可以给出外载荷和工件形状的变化，还可以给出内部应力和应变分布。缺点是计算机有更多的机器时间，格外是用弹塑性有限元法求解时，计算机容量越大，机器时间越长。近期，有一种趋势是使用联合方法来分析问题，例如。粗略计算采用上限法，关键部位详细计算采用有限元法。

    减少摩擦不仅可以节约能源，而且可以增加锻造异形件的模具年限。由于变形相对均匀，有助于改善产品的结构和性能。减少摩擦的重要措施之一是使用润滑。由于锻造方法和工作温度不同，使用的润滑剂也不同。玻璃润滑剂主要用于高温合金和钛合金的锻造。对于钢的热锻，水基石墨是一种广泛使用的润滑剂。对于冷锻，由于高压，通常需要在锻造前进行磷酸盐或草酸盐处理。