鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)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(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關(guān)機械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)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。

　　變形溫度

　　鋼的開始再結(jié)晶溫度約為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(jìn)行鍛造的稱為冷鍛。

　　用于大多數(shù)行業(yè)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(jié)材。

　　鍛造類別

　　上面提到，根據(jù)鍛造溫度，可以分為熱鍛、溫鍛和冷鍛。

　　根據(jù)成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環(huán)、特殊鍛造。

　　1、自由鍛。指用簡單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接對坯料施加外力,使坯料產(chǎn)生變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的加工方法。 采用自由鍛方法生產(chǎn)的鍛件稱為 自由鍛件。自由鍛都是以生產(chǎn)批量不大的鍛件為主，采用鍛錘、液壓機等鍛造設(shè)備對坯料進(jìn)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(zhuǎn)、錯移及鍛接等。自由鍛采取的都是熱鍛方式。

　　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(nèi)受壓變形而獲得鍛件，模鍛一般用于生產(chǎn)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(fā)展方向，也代表了鍛造技術(shù)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(yīng)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(jìn)工藝，由于沒有飛邊，材料的利用率較高。用一道工序或幾道工序就可能完成復(fù)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(yīng)注意不能使坯料完全受到限制，為此要嚴(yán)格控制坯料的體積，控制鍛模的相對位置和對鍛件進(jìn)行測量，努力減少鍛模的磨損。

　　3、碾環(huán)。碾環(huán)是指通過專用設(shè)備碾環(huán)機生產(chǎn)不同直徑的環(huán)形零件，也用來生產(chǎn)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(tài)模鍛等鍛造方式 ，這些方式都比較適用于生產(chǎn)某些特殊形狀的零件。

　　例如，輥鍛可以作為有效的預(yù)成形工藝，大幅降低后續(xù)的成形壓力;楔橫軋可以生產(chǎn)鋼球、傳動軸等零件;徑向鍛造則可以生產(chǎn)大型的炮筒、臺階軸等鍛件。

　　鍛模

　　根據(jù)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(huán)和斜軋等方式。擺輾、擺旋鍛和輾環(huán)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(xì)長材料的前道工序加工。與自由鍛一樣的旋轉(zhuǎn)鍛造也是局部成形的，它的優(yōu)點是與鍛件尺寸相比，鍛造力較小情況下也可實現(xiàn)形成。包括自由鍛在內(nèi)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(fù)雜、精度高的產(chǎn)品,例如生產(chǎn)品種多、尺寸大的汽輪機葉片等鍛件。

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

　　1、限制鍛造力形式：油壓直接驅(qū)動滑塊的油壓機。

　　2、準(zhǔn)沖程限制方式：油壓驅(qū)動曲柄連桿機構(gòu)的油壓機。

　　3、沖程限制方式：曲柄、連桿和楔機構(gòu)驅(qū)動滑塊的機械式壓力機。

　　4、能量限制方式：利用螺旋機構(gòu)的螺旋和磨擦壓力機。為了獲得高的精度應(yīng)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(yīng)注意調(diào)整滑塊導(dǎo)軌間隙、保證剛度，調(diào)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(xì)長件的鍛造、潤滑冷卻和高速生產(chǎn)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(chǎn)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。

　　鍛造用材

　　鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金。材料的原始狀態(tài)有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態(tài)金屬。 金屬在變形前的橫斷面積與變形后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量及變形速度對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本有很大關(guān)系。

　　一般的中小型鍛件都用圓形或方形棒料作為坯料。棒料的晶粒組織和機械性能均勻、良好，形狀和尺寸準(zhǔn)確，表面質(zhì)量好，便于組織批量生產(chǎn)。只要合理控制加熱溫度和變形條件，不需要大的鍛造變形就能鍛出性能優(yōu)良的鍛件。

　　鑄錠僅用于大型鍛件。鑄錠是鑄態(tài)組織，有較大的柱狀晶和疏松的中心。因此必須通過大的塑性變形，將柱狀晶破碎為細(xì)晶粒，將疏松壓實，才能獲得優(yōu)良的金屬組織和機械性能。

　　經(jīng)壓制和燒結(jié)成的粉末冶金預(yù)制坯，在熱態(tài)下經(jīng)無飛邊模鍛可制成粉末鍛件。鍛件粉末接近于一般模鍛件的密度，具有良好的機械性能，并且精度高，可減少后續(xù)的切削加工。粉末鍛件內(nèi)部組織均勻，沒有偏析，可用于制造小型齒輪等工件。但粉末的價格遠(yuǎn)高于一般棒材的價格，在生產(chǎn)中的應(yīng)用受到一定限制。

　　對澆注在模膛的液態(tài)金屬施加靜壓力，使其在壓力作用下凝固、結(jié)晶、流動、塑性變形和成形，就可獲得所需形狀和性能的模鍛件。液態(tài)金屬模鍛是介于壓鑄和模鍛間的成形方法，特別適用于一般模鍛難于成形的復(fù)雜薄壁件。

　　鍛造用料除了通常的材料，如各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金之外，鐵基高溫合金，鎳基高溫合金，鈷基高溫合金的變形合金也采用鍛造或軋制方式完成，只是這些合金由于其塑性區(qū)相對較窄，所以鍛造難度會相對較大，不同材料的加熱溫度，開鍛溫度與終鍛溫度都有嚴(yán)格的要求。

　　分類

　　1、飛機鍛件

　　2、柴油機鍛件

　　3、船用鍛件

　　4、兵器鍛件

　　5、礦山鍛件

　　6、核電鍛件

　　7、石油化工鍛件

　　工藝流程

　　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(yīng)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(jīng)過外觀和硬度檢查，重要鍛件還要經(jīng)過化學(xué)成分分析、機械性能、殘余應(yīng)力等檢驗和無損探傷。

　　鍛件特點

　　與鑄件相比，金屬經(jīng)過鍛造加工后能改善其組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。鑄造組織經(jīng)過鍛造方法熱加工變形后由于金屬的變形和再結(jié)晶，使原來的粗大枝晶和柱狀晶粒變?yōu)榫Я］^細(xì)、大小均勻的等軸再結(jié)晶組織，使鋼錠內(nèi)原有的偏析、疏松、氣孔、夾渣等壓實和焊合，其組織變得更加緊密，提高了金屬的塑性和力學(xué)性能。

　　鑄件的力學(xué)性能低于同材質(zhì)的鍛件力學(xué)性能。此外，鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續(xù)性，使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學(xué)性能與長的使用壽命采用精密模鍛、冷擠壓、溫擠壓等工藝生產(chǎn)的鍛件，都是鑄件所無法比擬的

　　鍛件是金屬被施加壓力，通過塑性變形塑造要求的形狀或合適的壓縮力的物件。這種力量典型的通過使用鐵錘或壓力來實現(xiàn)。鍛件過程建造了精致的顆粒結(jié)構(gòu)，并改進(jìn)了金屬的物理屬性。在零部件的現(xiàn)實使用中，一個正確的設(shè)計能使顆粒流在主壓力的方向。鑄件是用各種鑄造方法獲得的金屬成型物件，即把冶煉好的液態(tài)金屬，用澆注、壓射、吸入或其它澆鑄方法注入預(yù)先準(zhǔn)備好的鑄型中，冷卻后經(jīng)落砂、清理和后處理等，所得到的具有一定形狀，尺寸和性能的物件。

　　鍛造操作

　　“巨型重載鍛造操作裝備”研制成功并通過了專家驗收，填補了我國在大型鍛造操作機技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域的空白。

　　該項目屬于國家863計劃先進(jìn)制造領(lǐng)域課題，由中國第一重型機械股份公司承擔(dān) 。通過苦攻關(guān)，已經(jīng)成功研制出國內(nèi)首臺4000KNM鍛造操作機，并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán) 。該4000KNM鍛造操作機一次熱試成功并已投入大鍛件生產(chǎn)，完成了11類30余種鍛件的精準(zhǔn)鍛造。

　　我國在大型鍛造操作機技術(shù)領(lǐng)域，長期被國外壟斷，我國亟需有自主知識產(chǎn)權(quán)的巨型重載鍛造操作裝備。4000KNM鍛造操作機的成功研制將大大提升我國大型鍛件產(chǎn)品的制造質(zhì)量、環(huán)保性，能夠顯著降低成本和縮短周期。是我國大型鑄鍛行業(yè)大型鍛造能力技術(shù)改造和技術(shù)升級的重要標(biāo)志，今后將會在核電、造船、航空航天等多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

　　危險因素

　　鍛造生產(chǎn)危險因素及主要原因

　　一、在鍛造生產(chǎn)中，易發(fā)生的外傷事故，按其原因可分為三種：

　　第一、 機械傷——由機器、工具或工件直接造成的刮傷、碰傷;

　　第二、燙傷;

　　第三、 電觸傷。

　　二、從安全技術(shù)勞動保護(hù)的角度來看，鍛造車間的特點是：

　　1. 鍛造生產(chǎn)是在金屬灼熱的狀態(tài)下進(jìn)行的(如低碳鋼鍛造溫度范圍在1250~750℃之間)，由于有大量的手工勞動，稍不小心就可能發(fā)生灼傷。

　　2. 鍛造車間里的加熱爐和灼熱的鋼錠、毛坯及鍛件不斷地發(fā)散出大量的輻射熱(鍛件在鍛壓終了時，仍然具有相當(dāng)高的溫度)，工人經(jīng)常受到熱輻射的侵害。

　　3. 鍛造車間的加熱爐在燃燒過程中產(chǎn)生的煙塵排入車間的空氣中，不但影響衛(wèi)生，還降低了車間內(nèi)的能見度(對于燃燒固體燃料的加熱爐，情況就更為嚴(yán)重)，因而也可能會引起工傷事故。

　　4. 鍛造生產(chǎn)所使用的設(shè)備如空氣錘、蒸汽錘、摩擦壓力機等，工作時發(fā)出的都是沖擊力。設(shè)備在承受這種沖擊載荷時，本身容易突然損壞(如鍛錘活塞桿的突然折斷)，而造成嚴(yán)重的傷害事故。

　　壓力機(如水壓機、曲柄熱模鍛壓力機、平鍛機、精壓機)剪床等，在工作時，沖擊性雖然較小，但設(shè)備的突然損壞等情況也時有發(fā)生，操作者往往猝不及防，也有可能導(dǎo)致工傷事故。

　　5. 鍛造設(shè)備在工作中的作用力是很大的，如曲柄壓力機、拉伸鍛壓機和水壓機這類鍛壓設(shè)備，它們的工作條件雖較平穩(wěn)，但其工作部件所發(fā)生的力量卻是很大的，如我國已制造和使用了12000t的鍛造水壓機。就是常見的100~150t的壓力機，所發(fā)出的力量已是夠大的了。如果模子安裝或操作時稍有不正確，大部分的作用力就不是作用在工件上，而是作用在模子、工具或設(shè)備本身的部件上了。這樣，某種安裝調(diào)整上的錯誤或工具操作的不當(dāng)，就可能引起機件的損壞以及其他嚴(yán)重的設(shè)備或人身事故。

　　6. 鍛工的工具和輔助工具，特別是手鍛和自由鍛的工具、夾鉗等名目繁多，這些工具都是一起放在工作地點的。在工作中，工具的更換非常頻繁，存放往往又是雜亂的，這就必然增加對這些工具檢查的困難，當(dāng)鍛造中需用某一工具而時常又不能迅速找到時，有時會“湊合”使用類似的工具，為此往往會造成工傷事故。

　　7. 由于鍛造車間設(shè)備在運行中發(fā)生的噪聲和震動，使工作地點嘈雜不堪入耳，影響人的聽覺和神經(jīng)系統(tǒng)，分散了注意力，因而增加了發(fā)生事故的可能性。

　　三、 鍛造車間工傷事故的原因分析

　　1. 需要防護(hù)的地區(qū)、設(shè)備缺乏防護(hù)裝置和安全裝置。

　　2. 設(shè)備上的防護(hù)裝置不完善，或未使用。

　　3. 生產(chǎn)設(shè)備本身有缺陷或毛病。

　　4. 設(shè)備或工具損壞及工作條件不適當(dāng)。

　　5. 鍛模和鐵砧有毛病。

　　6. 工作場地組織和管理上的混亂。

　　7. 工藝操作方法及修理的輔助工作做得不適當(dāng)。

　　8. 個人防護(hù)用具如防護(hù)眼鏡有毛病，工作服和工作鞋不符合工作條件。

　　9. 幾個人共同進(jìn)行一項作業(yè)時，互相配合不協(xié)調(diào)。

　　10. 缺乏技術(shù)教育和安全知識，以致采用了不正確的步驟和方法。

　　注意事項

　　鍛造過程應(yīng)注意的地方

　　1.鍛造加工過程包括：將材料切割成所需尺寸、加熱、鍛造、熱處理、清理和檢驗。在小型人工鍛造中，所有這些操作都由數(shù)名鍛工上手和下手在狹小場所內(nèi)進(jìn)行。暴露于相同的有害環(huán)境和職業(yè)性危害中;在大型鍛造車間，危害隨工作崗位的不同而各異。

　　工作條件 盡管工作條件因鍛造形式不同而各異，但具有某些共同特點：中等強度的體力勞動，干熱的小氣候環(huán)境，產(chǎn)生噪聲和振動，空氣受煙霧污染。

　　2.工人們同時暴露于高溫空氣和熱輻射下，導(dǎo)致熱量在體內(nèi)積累，熱量加上代謝的熱量，會造成散熱失調(diào)和病理變化。8小時勞動的排汗量將隨小氣體環(huán)境、體力消耗以及熱適應(yīng)性程度的不同而異一般在1.5~5升之間，或甚至更高。在較小鍛造車間或離熱源較遠(yuǎn)處，貝哈二氏熱應(yīng)激指數(shù)通常為55~95;但在大型鍛造車間，靠近加熱爐或落錘機的工作點可能高達(dá)150~190。易引起缺鹽和熱痙攣。在寒冷季節(jié)，暴露于小氣候環(huán)境的變化中可能在一定程度上促進(jìn)其適應(yīng)性，但迅速而過于頻繁的變化，可能構(gòu)成對健康的危害。

　　大氣污染:作場所的空氣中可能含有煙塵、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫，或者還含有丙烯醛，其濃度取決于加熱爐燃料的種類和所含雜質(zhì)，以及燃燒效率、氣流和通風(fēng)狀況。

　　噪聲和振動:型鍛錘必然會產(chǎn)生低頻率噪聲和振動，但也可能有一定的高頻成分，其聲壓級在95~115分貝之間。工作人員暴露于鍛造振動中，可能造成氣質(zhì)性和功能性失調(diào)，會降低工作能力和影響安全。

　　水平分析

　　中國鍛造行業(yè)是在引進(jìn)、消化、吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展與改造，行業(yè)中領(lǐng)先企業(yè)的技術(shù)水平，包括工藝設(shè)計、鍛造技術(shù)、熱處理技術(shù)、機加工技術(shù)、產(chǎn)品檢測等方面均有了較大提高。

　　(1)工藝設(shè)計

　　先進(jìn)廠家普遍采用了熱加工計算機模擬技術(shù)、計算機輔助工藝設(shè)計以及虛技術(shù)， 提高了工藝設(shè)計水平和產(chǎn)品制造能力。引入并應(yīng)用DATAFOR、GEMARC/AUTOFORGE、DEFORM、LARSTRAN/SHAPE和THERMOCAL等模擬程序，實現(xiàn)計算機設(shè)計和熱加工的過程控制。

　　(2)鍛造技術(shù)

　　40MN及以上的水壓機多數(shù)配備了100-400t.m主鍛造操作機和20-40t.m的輔助操作機，相當(dāng)數(shù)量的操作機采用計算機控制，實現(xiàn)了鍛件鍛造過程的綜合控制，使鍛造精度可控制在±3mm，鍛件的在線測量采用激光尺寸測量裝置。

　　(3)熱處理技術(shù)

　　重點在于提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高熱處理效率以及節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等。如采用計算機控制加熱爐和熱處理爐的加熱過程，控制燒嘴實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)燃燒、調(diào)節(jié)爐溫、自動點火及加熱參數(shù)管理;余熱利用、熱處理爐配備再生燃燒室等;采用具有低污染能力和能夠有效控制冷卻的聚合物淬火油槽，各種水性淬火介質(zhì)逐漸取代傳統(tǒng)的淬火油等。

　　(4)機加工技術(shù)

　　行業(yè)內(nèi)數(shù)控機床的比例逐步提高，部分行業(yè)內(nèi)企業(yè)設(shè)有加工中心，根據(jù)不同類型的產(chǎn)品配備了專有的加工機械，如五坐標(biāo)加工中心、葉片加工機、軋輥磨、軋輥車床等。

　　(5)質(zhì)量保障措施

　　國內(nèi)部分企業(yè)已配備最新的檢測儀表和測試技術(shù)，采用計算機控制數(shù)據(jù)處理的現(xiàn)代自動化超聲波探傷檢測系統(tǒng)，采用各種專用的自動超聲波探傷系統(tǒng)，完成各種質(zhì)量體系的認(rèn)證等。高速重載齒輪鍛件產(chǎn)品的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)不斷被攻克，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。在引進(jìn)國外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的基礎(chǔ)上，中國已能自己設(shè)計和制造高速重載齒輪鍛件的生產(chǎn)裝備，這些裝備已接近國際先進(jìn)水平，技術(shù)和裝備水平的提升有力的促進(jìn)了國內(nèi)鍛造行業(yè)的發(fā)展。

　　重要性

　　鍛造生產(chǎn)是機械制造工業(yè)中提供機械零件毛坯的主要加工方法之一。通過鍛造，不僅可以得到機械零件的形狀，而且能改善金屬內(nèi)部組織，提高金屬的機械性能和物理性能。一般對受力大、要求高的重要機械零件，大多采用鍛造生產(chǎn)方法制造。如汽輪發(fā)電機軸、轉(zhuǎn)子、葉輪、葉片、護(hù)環(huán)、大型水壓機立柱、高壓缸、軋鋼機軋輥、內(nèi)燃機曲軸、連桿、齒輪、軸承、以及國防工業(yè)方面的火炮等重要零件，均采用鍛造生產(chǎn)。

　　因此，鍛造生產(chǎn)廣泛的應(yīng)用于冶金、礦山、汽車、拖拉機、收獲機械、石油、化工、航空、航天、兵器等工業(yè)部門，就是在日常生活中，鍛造生產(chǎn)亦具有重要位置。

　　從某種意義上說，鍛件的年產(chǎn)量，模鍛件在鍛件總產(chǎn)量中所占的比例，以及鍛造設(shè)備大小和擁有量等指標(biāo)，在一定程度上反映了一個國家的工業(yè)水平。