聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑徑200-830   內(nèi)徑20-170

鍛壓生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位及鋁合金鍛件的特點(diǎn)與應(yīng)用

鍛壓生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)與國(guó)防建設(shè)中的重要地位．

鍛壓生產(chǎn)是向各個(gè)工業(yè)行業(yè)提供機(jī)械零件毛的主要途徑之一

鍛壓生產(chǎn)的性在于：它不但能獲得機(jī)械零件的形狀，而且能改善

畫方部組織，提高其力學(xué)性能。對(duì)于受力大、力學(xué)性能要求高的

要機(jī)震零件，多數(shù)采用鍛壓方法來制造。

鍛壓件占飛機(jī)質(zhì)量的 80%，占坦克質(zhì)量的 70%，占汽車質(zhì)量的60%

電力工業(yè)中水輪機(jī)主軸、透平葉輪、轉(zhuǎn)子、護(hù)環(huán)等均是鍛壓而成

由此可見，鍛壓生產(chǎn)在工業(yè)行業(yè)中占有極其重要的地位。

鋁合金具有密度小，比強(qiáng)度、比剛度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，已在各個(gè)工業(yè)部門

大量使用，鋁合金鍛壓件已成為各個(gè)工業(yè)部門機(jī)械零件

的材料。凡是用低碳鋼可以鍛出的各種鍛件，都可以用鋁合金鍛件生產(chǎn)

鋁合金可以在鍛、機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、頂鍛機(jī)、擴(kuò)孔機(jī)等各種鍛造

設(shè)備上鍛造，可以自由鍛、模鍛、軋鍛、頂鍛、輥鍛和擴(kuò)空。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

一般來說，尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、偏差要求不嚴(yán)的鋁鍛件，可以很

容易在鍛錘上鍛造出來，但是對(duì)于規(guī)格大、要求劇烈變形的鋁鍛件，

則宜選用水（液）壓機(jī)來鍛造。對(duì)于大型復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)的鋁鍛件則非采用

大型模鍛液壓機(jī)來生產(chǎn)不可。對(duì)于大型精密環(huán)形件則宜用精密

軋環(huán)機(jī)軋鍛。特別是近十年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

對(duì)材料提出越來越高的要求，迫使鋁合金鍛件朝大型整體化、高

請(qǐng)韌化、復(fù)雜精密化的方向發(fā)展，大大促進(jìn)了大中型液壓機(jī)和鍛環(huán)

機(jī)的發(fā)展。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)朝現(xiàn)代化、高速化方向發(fā)展，交通運(yùn)輸工具

的輕量化要求日趨強(qiáng)烈，以鋁代鋼的呼聲越來越高，特別是輕量化程

度要求高的飛機(jī)、航天器、鐵道車輛、地下鐵道、高速列車、貨運(yùn)

車、汽車、艦艇、船舶、火炮、坦克以及機(jī)械設(shè)備等重要受力部件和

結(jié)構(gòu)件，近幾年來大量使用鋁及鋁合金鍛件和模鍛件以替代原來的鋼

結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)結(jié)構(gòu)件幾乎全部采用鋁合金模鍛件。汽車（特別是重

型汽車和大中型客車）輪轂、保險(xiǎn)杠、底座大梁，坦克的負(fù)重輪，炮

臺(tái)機(jī)架，直升機(jī)的動(dòng)環(huán)和不動(dòng)環(huán)，火車的汽缸和活塞裙，木工機(jī)械機(jī)

身，紡織機(jī)械的機(jī)座、軌道和絞線盤等都已應(yīng)用鋁合金模鍛件來制

造。而且，正在呈大幅度增長(zhǎng)趨勢(shì)，甚至某些鋁合金鑄件也開始采用

鋁合金模鍛件來代替。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

目前，上大型鍛壓液壓機(jī)為數(shù)不多，中國(guó)更是無幾，隨

著國(guó)防工業(yè)的現(xiàn)代化和民用工業(yè)特別是交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，鋁合金模

鍛件的品種和產(chǎn)量不僅不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，市場(chǎng)也有很大

缺口。因此，我國(guó)抓緊建設(shè)兒條大、中型鋁合金鍛壓生產(chǎn)線是十分必

要的，這對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和國(guó)防現(xiàn)代化具有重要的意義。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

1.1.2 鋁合金鍛壓件的特性及應(yīng)用領(lǐng)域

1.1.2.1.鋁合金鍛壓件的特性

（1）密度小，鋁合金的密度只有鋼鍛件的34%，銅鍛件的30%，

是輕量化的理想材料；

F（2）比強(qiáng)度大、比剛度大、比彈性模量大、疲勞強(qiáng)度高，宜用于

輕量化要求高的關(guān)鍵受力部件，其綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他材料；

（3）內(nèi)部組織細(xì)密、均勻、無缺陷，其可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁合金鑄

件和壓鑄件，也高于其他材料鑄件；

（4）鋁合金的塑性好，可加工成各種形狀復(fù)雜的高精度鍛件機(jī)

械加工余量小，僅為鋁合金拉伸厚板加工余量的20%左右，大大節(jié)省

工時(shí)和成本，

（5）鋁鍛件具有良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性和非磁性，這是鋼鍛件無

法比擬的：

（6）表面光潔、美觀，表面處理性能良好，美觀。

可見，鋁鍛件具有一系列優(yōu)良特征為鋁鍛件代替鋼銅鎂、

木材和塑料提供了良好條件。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

122鋁合金壓件的應(yīng)用領(lǐng)域

近幾年來，由于鋁材成本下降、性能提高、品種規(guī)格擴(kuò)大，其應(yīng)用領(lǐng)域

越來越大。主要用于航空航天，交通運(yùn)輸、汽車、船舶、能源動(dòng)力

電子通訊、石油化工、冶金礦山、機(jī)械電器等領(lǐng)域。主要鍛造

特性及用途見表1-1。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

表1-1鍛造鋁合金的特性及用途

1.2.1 鍛壓生產(chǎn)的發(fā)展歷史

人類在新石器時(shí)代末期，已開始以錘擊天然紅銅來制造裝飾品

小的用品。中國(guó)在公元前2000 多年已應(yīng)用冷鍛工藝制造工具。商代

期用隕鐵制造武器，采用了加熱鍛造工藝。春秋后期出現(xiàn)的塊煉素

鐵，就是經(jīng)過反復(fù)加熱鍛造以擠出氧化物夾雜并成形的。

初，人們靠搶錘進(jìn)行鍛造，后來出現(xiàn)通過人拉繩索和滑車來提

起重錘再自由落下的方法鍛打還料，14 世紀(jì)以后出現(xiàn)了畜力和水力落

錘鍛造。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

1842 年，英國(guó)的史密斯制成第一臺(tái)蒸汽錘，使鍛造進(jìn)入應(yīng)用動(dòng)力

的時(shí)代。以后陸續(xù)出現(xiàn)鍛造水壓機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)的夾板錘、空氣鍛錘

和機(jī)械壓力機(jī)，夾板錘早應(yīng)用于美國(guó)內(nèi)戰(zhàn)（1861~1865年）期間，

用以摸鍛武器的零件，隨后在歐洲出現(xiàn)了蒸汽模鍛錘，模鍛工藝逐漸

推廣。到19世紀(jì)末已形成近代鍛壓機(jī)械的基本體系。

進(jìn)入20世紀(jì)初期，隨著汽車工業(yè)和其他制造業(yè)的飛速發(fā)展，熱模

鍛訊速發(fā)展，成為鍛造的主要工藝。20 世紀(jì)中期，熱模鍛壓力機(jī)，平鍛

機(jī)和無磚鍛錘逐漸取代了普通鍛錘，提高了生產(chǎn)率，減小了震動(dòng)和噪音

。隨著鍛還無氧化加熱技術(shù)、高精度和高壽命模具、熱擠壓，成形軋制

制等新鍛造工藝和鍛造操作機(jī)、機(jī)械手以及自動(dòng)鍛造生產(chǎn)線的發(fā)展鍛造生產(chǎn)的

造生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟(jì)效果不斷提高。由于鋁工業(yè)和航空

西興起與發(fā)展，20世紀(jì)中期鋁及鋁合金自由鍛造和模鍛得

展，

冷鍛出現(xiàn)先于熱鍛。早期的紅銅、金、銀薄片和硬幣都是冷鍛

冷鍛在機(jī)械制造中的應(yīng)用到20 世紀(jì)方得到推廣，冷墩，冷擠壓、

徑向鍛造，擺動(dòng)碾壓等相繼發(fā)展，逐漸形成能生產(chǎn)不需切削加工的精

密制件的鍛造工藝。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

中國(guó)的鍛造也有著悠久的歷史，中國(guó)古代鍛造分為冷鍛和熱鍛兩

種。早在元前2000多年的齊家文化時(shí)期，冷鍛工藝已應(yīng)用于制造工具。

1978年以前在甘肅武威皇娘娘臺(tái)齊家文化遺址出土的紅銅器如刀鑿錐

和一些飾物均經(jīng)過冷鍛，錘擊痕跡非常明顯。在秦魏家出土的青銅錐

也是經(jīng)過冷鍛的。1953年和20世紀(jì)70年代在河南安陽段出土

西殿代冷錘打的金箔碎片厚僅0.01mm，厚度差不超過士0.001

到北宋時(shí)期，文獻(xiàn)中已有冷鍛鐵鎧甲的記載。明代宋應(yīng)星

開物》有冷鍛鋸條的記載，用”熟鐵鍛成薄片，不鋼，亦不

繞后，頻加冷錘堅(jiān)性，用銼開齒”。熱鍛工藝早發(fā)現(xiàn)在商

公元前14 世紀(jì)），用隕鐵制造武器，采用了加熱鍛造工藝。

現(xiàn)了“塊煉”熟鐵的技術(shù)，將熟鐵經(jīng)過反復(fù)加熱鍛造以擠

雜并成形。1954~1957年在西安半坡戰(zhàn)國(guó)墓中出土一件鐵

愛制方法是將熟鐵還料先加熱鍛成薄片，折合后再鍛造成形。

當(dāng)時(shí)是兵器大都采用熱鍛工藝。戰(zhàn)國(guó)后期的塊煉滲碳鋼也經(jīng)過反

錄碳分布均勻。01965 年河北易縣出土的戰(zhàn)國(guó)后期鋼劍（全長(zhǎng)1004毫米

，鋼部長(zhǎng)985mm)采用海綿鐵先鍛成薄片，滲碳后疊在一

·6·1概   論

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

起經(jīng)加熱錘鍛成劍，并經(jīng)淬火。同時(shí)出土的鐵兜鍪(鐵盔)用89片鐵甲綴成。為了減輕質(zhì)量，鐵甲多為薄片，大都經(jīng)過加熱鍛造。1960年呼和浩特二十家子古城出土的西漢鐵鎧甲，其鐵片厚度僅1~2mm,為熱鍛鐵件。1973年在鄭州發(fā)現(xiàn)的窖藏東漢末年的鐵器遺物中，鍛件占很大比重。其中有滎水縣王灣村出土的兩條鐵鎖鏈，一條長(zhǎng)2400mm,每環(huán)長(zhǎng)75mm,是熟鐵經(jīng)熱鍛焊連成鏈索的?！短旃ら_物》中總結(jié)了古代大小器物的鍛造方法并附有圖畫，談到戰(zhàn)艦和海船用的千鈞錨，“錘法先成四爪，以次逐節(jié)接身",即采用分段鍛造，然后鍛焊成整體。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

1840年鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)以后，為了適應(yīng)航運(yùn)業(yè)發(fā)展的需要，外商首先在中國(guó)建立了船舶修造廠。1845年英國(guó)人J.C.柯拜在廣州黃埔設(shè)立的柯拜船舶廠，是中國(guó)領(lǐng)土內(nèi)早的一家外資機(jī)械廠。清政府為了自救開展了洋務(wù)運(yùn)動(dòng)，開始了中國(guó)近代機(jī)械制造工業(yè)。從早的江漢制造局、江南制造局、金陵制造局到福州船政局等都已經(jīng)開始了現(xiàn)代制造業(yè)。1871年福州船政局所屬鐵廠首先采用新的冶煉技術(shù)，安裝吊車，鑄造大型汽缸，購(gòu)置3t汽錘鍛造大軸，建成中國(guó)機(jī)械工業(yè)早的鑄鍛車間。

我國(guó)的鍛造業(yè)歷史悠久，到19世紀(jì)中國(guó)也有了一些現(xiàn)代制造業(yè)的鑄鍛車間，但是，這主要是用于鍛造鋼鐵材料的，有色金屬鍛造，特別是鋁及鋁合金的鍛造業(yè)幾乎還是。

1.2.2鋁合金鍛壓生產(chǎn)與技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及水平分析

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

1.2.2.1國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r與水平分析

鍛件生產(chǎn)是一個(gè)很古老的行業(yè)，但鋁合金鍛件的大量生產(chǎn)應(yīng)用是從20世紀(jì)50年代開始的。經(jīng)過幾十年的現(xiàn)代化改造，無論在工藝裝備、模具設(shè)計(jì)和制造、生產(chǎn)工藝和技術(shù)上，還是在產(chǎn)品品種規(guī)格、生產(chǎn)規(guī)模和質(zhì)量等方面都得到了飛速發(fā)展，尤其是美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、日本、法國(guó)、意大利、捷克、奧地利、瑞士等國(guó)的鍛壓生產(chǎn)的發(fā)展達(dá)到了相當(dāng)高的水平。目前，全有鍛壓廠上千家、鍛壓機(jī)數(shù)千臺(tái)，年產(chǎn)鍛件近500萬噸。其中，鋁合金模鍛件30萬噸左右(年消耗量近50萬噸)。有大小水(液)壓機(jī)500余臺(tái)，其中100MN以上的大型水(液)壓機(jī)10余臺(tái)。300MN以上的重型液壓鍛壓機(jī)的分布

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍直徑200-700

1.2鍛壓生產(chǎn)發(fā)展概況及鋁合金鍛壓技術(shù)發(fā)展水平  ·7·

情況是;俄羅斯4臺(tái)，其中2臺(tái)是750MN,為之：美國(guó)5臺(tái)中其中包括2臺(tái)450MN);法國(guó)1臺(tái)，為650MN;德國(guó)2臺(tái)；中國(guó)1臺(tái)并正在王生建設(shè)和制造450MN和800MN巨型模鍛液壓機(jī));羅馬尼亞1英國(guó)1臺(tái)。這些大型水(液)壓機(jī)的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、功能自動(dòng)化程度高、配備有操作機(jī)和快速換模裝置，平面配置合理有利國(guó)于連續(xù)作業(yè)，生產(chǎn)效率高。此外隨著鋁合金模鍛件大型化、精密度的提高，大型精密多向模鍛液壓機(jī)日益受到重視，各國(guó)已擁有多臺(tái)大型多向模鍛液壓機(jī)，其中美國(guó)3臺(tái)，大為300MN;法國(guó)1生、為650MN;英國(guó)1臺(tái)，為300MN;中國(guó)1臺(tái)，為100MN;俄羅F江臺(tái)，為200MN和500MN;德國(guó)1臺(tái)，為350MN。多向模鍛機(jī)屬滿密鍛壓設(shè)備，配備了PLC系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可對(duì)能量、行程壓力、速度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，對(duì)關(guān)鍵部件佳工作點(diǎn)進(jìn)行控制，對(duì)各工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和顯示，對(duì)系統(tǒng)故障、設(shè)備過載、過溫和失控進(jìn)行預(yù)報(bào)和保護(hù)，對(duì)制品質(zhì)量進(jìn)行控制。有的還包括有偏移檢測(cè)、同步系統(tǒng)、工作臺(tái)和機(jī)架變形補(bǔ)償、磁存儲(chǔ)器、集成電路、光纖通三、彩色屏等，可實(shí)現(xiàn)全機(jī)或全機(jī)列，甚至整個(gè)車間的自動(dòng)控制與科學(xué)管重理。此外，為了生產(chǎn)各種規(guī)格和品種的大、中型精密鍛件，各國(guó)裝配了各種型號(hào)的精鍛機(jī)，50t以上的大型鍛錘、平鍛機(jī)及5~12m三狀型精密軋環(huán)機(jī)，如美國(guó)的J12m、俄羅斯的φ10m精密軋環(huán)機(jī)，中國(guó)也裝備了多臺(tái)d5m的精密軋環(huán)機(jī)。

在鋁及鋁合金鍛件技術(shù)方面，研制開發(fā)出了大量的鍛壓新工藝、新技術(shù)如液體模鍛、半固態(tài)模鍛、等溫鍛造、粉末鍛造、多向鍛造、無斜度精密模鍛、分部模鍛、包套模鍛等，對(duì)于簡(jiǎn)化工藝、減少工序、節(jié)省能毛增加規(guī)格、提高質(zhì)量和生產(chǎn)效率、保護(hù)環(huán)境、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高經(jīng)微益等發(fā)揮了重大作用。的計(jì)算機(jī)軟件為控制鍛造溫度、鍛壓力、變形程度(欠壓力)和工藝潤(rùn)滑等主要工藝參數(shù)，控制制品尺寸和內(nèi)部組力學(xué)性能等提供了可靠的保證。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170

模鍛的設(shè)計(jì)與制造是鋁合金鍛壓技術(shù)的關(guān)鍵，鍛件CAD/CAM/AE系統(tǒng)已十分成熟和普及。在美國(guó)，CAD/CAM/CAE系統(tǒng)正被CIM算機(jī)一體化)所代替。CIM包括成套技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)AD/CAM/CAE技術(shù)、機(jī)器人、專家系統(tǒng)、加工計(jì)劃、控制系統(tǒng)以及自動(dòng)材料處理等，為模鍛件的優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)提供了條件。如在汽車工業(yè)，對(duì)前梁、羊角、輪轂、曲軸等零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和工藝過程優(yōu)化，可使優(yōu)化設(shè)計(jì)后的羊角減重15%,輪轂減重30%.曲軸減重20%,而且可大大提高生產(chǎn)效率，降低能耗。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍直徑200-700

在產(chǎn)品品種和質(zhì)量上獲得了突破性進(jìn)展，目前上研制開發(fā)的鍛造鋁合金有上百種、十幾個(gè)狀態(tài)，可大批量生產(chǎn)不同合金、不同狀態(tài)、不同性能、不同功能、各種形狀、各種規(guī)格、各種用途的鋁合金鍛件，年產(chǎn)能在3萬噸以上的大型企業(yè)已近十家。目前上可生產(chǎn)的鋁合金模鍛件的大投影面積達(dá)5m2(750MN),長(zhǎng)的鋁鍛件達(dá)15m,重的鋁鍛件達(dá)2.5t,大的鍛環(huán)直徑達(dá)11.5m,基本上可滿足大的飛機(jī)、飛船、火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、艦艇、航母以及發(fā)電設(shè)備、起重設(shè)備等的需要。產(chǎn)品的內(nèi)部組織、力學(xué)性能和尺寸精度也能滿足各種用戶要求，在產(chǎn)品開發(fā)上達(dá)到了相當(dāng)高的水平。

近年來，除中國(guó)正在建設(shè)450MN和800MN巨型模鍛機(jī)外，各國(guó)在大、中型鍛壓機(jī)的新建和改造方面的力度不大。因此，鋁合金鍛件的生產(chǎn)尚不能滿足交通運(yùn)輸輕量化對(duì)鋁鍛件的需求，有必要新建若干條現(xiàn)代化的大、中型鋁鍛壓生產(chǎn)線。

聊城市鑫碩金屬制品有限公司主要定制鍛打鋁管生產(chǎn)范圍外徑220-830   內(nèi)徑20-170