锻造工艺和铸造工艺（金属锻造工艺的类型和优缺点详解）

什么是锻造？

锻造是一种制造过程，涉及通过锤击，压制或轧制来成形金属。这些压缩力通过锤子或模具传递。锻造通常根据其进行的温度 - 冷，热或热锻造进行分类。

可锻造各种金属。锻造中使用的典型金属包括碳钢，合金钢和不锈钢。也可锻造非常软的金属，如铝，黄铜和铜。锻造工艺可以生产具有卓越机械性能且浪费最少的零件。基本概念是原始金属塑性变形到所需的几何形状 - 赋予其更高的抗疲劳性和强度。该工艺经济合理，具有批量生产零件的能力，并在成品中实现特定的机械性能。

锻造涉及通过压缩力（例如锤击，压制或轧制）对金属进行成形。

锻造方法

有几种锻造方法具有不同的功能和优点。更常用的锻造方法包括落锤锻造方法以及辊锻。

落锻

落锤锻造的名称源于将锤子放在金属上以将其模塑成模具的形状。模具是指与金属接触的表面。有两种类型的落锤锻造 - 开模和闭模锻造。模具通常是扁平的形状，其中一些具有独特形状的表面以用于专门操作。

开模锻造（史密斯锻造）

开模锻造也称为史密斯锻造。锤子撞击并使固定铁砧上的金属变形。在这种类型的锻造中，金属永远不会完全限制在模具中 - 允许其流动，除了它与模具接触的区域。操作员可以任意定位金属以获得所需的最终形状。使用扁平模具，其中一些具有用于专门操作的特殊形状的表面。开模锻造适用于简单和大型零件，以及定制金属部件。

开模锻造的优点：

1、更好的抗疲劳性和强度

2、减少错误和或漏洞的可能性

3、改善微观结构

4、连续的金属流动

5、更细的粒度

闭模锻造（压模）

闭模锻造也称为压模锻造。将金属放入模具中并连接到铁砧上。锤子落在金属上，使其流动并填充模腔。锤子定时以毫秒的速度快速连续地与金属接触。多余的金属从模腔中推出，导致飞边。飞边比其余材料冷却得更快，使其比模具中的金属更强。锻造后，飞边被移除。

为了使金属达到最终阶段，它通过模具中的一系列空腔移动：

1、边缘印模

用于将金属模塑成粗糙形状的第一印模。

2、阻塞空腔

金属加工成更接近最终产品的形状。金属的形状有宽大的弯曲和圆角。

3、最终压印腔

精加工的最后阶段，并将金属细化成所需的形状。

闭模锻造的优点：

1、生产重达25吨的零件

2、产生近净形状，仅需少量精加工

3、经济繁重的生产

辊锻

辊锻由两个圆柱形或半圆柱形水平辊组成，使圆形或扁平棒料变形。这有助于减小其厚度并增加其长度。该加热棒插入并在两个辊之间通过 - 每个辊包含一个或多个成形槽 - 并且当它滚过机器时逐渐成形。该过程持续到达到所需的形状和尺寸。

自动辊锻的优点：

1、产生很少甚至没有材料浪费

2、在金属中形成有利的晶粒结构

3、减少金属的横截面积

4、产生锥形末端

压锻

压锻使用缓慢，连续的压力，而不是落锤锻造中使用的冲击。较慢的冲头行程意味着变形更深，从而整个金属体积受到均匀影响。相比之下，在落锤锻造中，变形通常仅在表面水平，而金属内部保持稍微不变形。通过控制压力锻造中的压缩率，也可以控制内部应变。

压力锻造的优点：

1、经济繁重的生产

2、公差范围内的精度更高，在0.01-0.02英寸范围内

3、模具的牵伸较少，可以提高尺寸精度

4、自动控制模具的速度，压力和行程

5、过程自动化是可能的

6、压机容量从500-9000吨不等

压锻使用缓慢，连续的压力或力来均匀地成形金属，而不是在锻造中使用的冲击。

镦粗锻造

镦锻是一种制造工艺，通过压缩金属的长度来增加金属的直径。曲柄压力机是一种特殊的高速机器，用于镦锻工艺。曲柄压力机通常设置在水平面上，以提高效率并从一个站到下一个站快速交换金属。立式曲柄压力机或液压机也是选择。

镦锻的优点：

1、生产率高达每小时4500件

2、完全自动化是可能的

3、消除锻造牵伸和飞边

4、几乎不产生废物

自动热锻

在自动热锻中，在室温下，将轧制长度的钢筋插入锻压机的一端，热锻产品从另一端流出。用大功率感应线圈将棒加热到2190–2370°F的温度，加热时间不超过60秒。钢筋用滚筒除垢，并分成毛坯。此时，金属通过几个成形阶段转移，这些成形阶段可以与高速冷成形操作相结合。通常，冷成形操作留给精加工阶段。通过这样做，可以收获冷加工的好处，同时保持自动热锻的高速率。

自动热锻的优点：

1、高产出率

2、低成本材料的验收

3、操作机器所需的劳动力很少

4、废料很少（比传统锻造节省20-30％的材料）

精锻（网形或近网形锻造）

精密锻造几乎不需要最终加工。这是一种锻造方法，旨在最大限度地降低与锻造后相关操作的成本和浪费。通过减少材料浪费以及减少加工来实现成本节约。

等温锻造

等温锻造是将金属和模具加热到相同温度的锻造过程。采用绝热加热，系统与外部环境之间没有质量或热交换的传递。这些变化都是由于内部变化导致高度控制的应变率。由于热损失较低，可使用较小的机器进行锻造。

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