一，總述類1.1.加工技術(shù)展望：塑性加工既是材料制備的主要手段,又是裝備制造的重要環(huán)節(jié),它正隨著新材料的出現(xiàn)及對裝備性能的不斷完善而提出的新要求面臨很多挑戰(zhàn)與機遇,其發(fā)展總的趨是:(1)構(gòu)件輕量化成形　有兩個主要途徑,一是從材料角度,采用高強鋼、鋁合金和鎂合金;二是從結(jié)構(gòu)角度,采用管件液壓成形和拼焊板成形前一成形方法是“按需配料,物盡其用”;后一成形方法是“以空代實”,在減輕重量的同時保持構(gòu)件有很高的剛度應當指出,構(gòu)件輕量化成形不僅僅是為了減輕產(chǎn)品的重量,而且還為其帶來運行過程中顯著的節(jié)能效果2)柔性化成形　柔性化是制造業(yè)的總趨勢,即是一種迅速適應產(chǎn)品與構(gòu)件多變性的制造方式這不僅是市場競爭的需求,也應是成形技術(shù)發(fā)展的趨勢,不應再指望一套模具長期用下去的“幾十年一貫制”減少裝備(包括模具)的數(shù)量無疑會增加制造的柔性,軟模成形(含液壓成形、聚氨酯成形及氣壓成形)可省去凸?；虬寄?甚至不用模具的無模脹形已經(jīng)得到應用,利用可調(diào)節(jié)的離散化模具成形將會越來越受到重視3)低載荷、節(jié)能化成形　塑性加工往往需要很大的動力,成形過程中浪費很多的能量因此,如何省力與節(jié)能是塑性加工界備受關注的問題降低變形力的主要途徑有三個,一是降低流動應力,如固-液態(tài)成形;二是減少接觸面積,如單點成形;三是減少摩擦,如液壓成形。

4)復合成形技術(shù)　例如熱沖壓與淬火結(jié)合、激光加熱與成形結(jié)合及成形與焊接結(jié)合等復合成形技術(shù)正得到重視作為后者的實例,可以提到攪拌摩擦焊,它是將兩塊金屬板沿界面用高速旋轉(zhuǎn)棒產(chǎn)生高溫大塑性變形而焊合在一起1.2現(xiàn)狀：航空、航天和汽車等高技術(shù)領域與高端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不斷要求零件的高性能、輕量化、高可靠性和功能高效化，由此導致零件的形狀復雜化、大型整體化、薄壁化、大小幾何尺寸極端結(jié)合而零件在鍛造過程中對工藝參數(shù)及其耦合作用極為敏感，并要經(jīng)歷復雜的不均勻變形和組織演化歷程，這使得其鍛造過程的優(yōu)化設計與穩(wěn)健控制極其困難因此，從多場耦合、多尺度與全過程的角度深入研究并深刻認識大型復雜鍛件高性能精密鍛造過程中的變形機理與規(guī)律，發(fā)展形性一體化調(diào)控的理論與方法，進而發(fā)展數(shù)字化高性能熱精密鍛造技術(shù)，是解決我國大型復雜鍛件成形制造問題的技術(shù)途徑，具有帶動國家制造技術(shù)和工業(yè)技術(shù)水平整體提升的關鍵作用習慣將精密鍛造成形技術(shù)分為：冷精鍛成形、熱精鍛成形、溫精鍛成形、復合成形、復動鍛造(閉塞鍛造)、等溫鍛造以及分流鍛造等我國未來熱精密鍛造技術(shù)的重點發(fā)展方向包括:1) 更加關注材料鍛造過程中的微觀組織協(xié)調(diào)變形機制，與理論分析相結(jié)合，建立高精度、高效率、多尺度、全過程的模型，為實現(xiàn)多場和多尺度模擬的整體優(yōu)化設計奠定基礎。

2) 基于多場、多尺度、全過程模擬仿真的大型復雜鍛件成形成性過程的多參量、多目標、多約束優(yōu)化設計，為實現(xiàn)形性一體化調(diào)控奠定基礎3) 發(fā)展復合成形工藝，探索高性能熱精密鍛造技術(shù)的新原理、新方法4) 全過程、多尺度數(shù)值模擬數(shù)值模擬的發(fā)展總體趨勢是快速與準確目前數(shù)值模擬多用于單工序分析近來通過多尺度數(shù)值模擬的方式,可以對多工序生產(chǎn)過程,含加熱、各成形工序和其間冷卻與隨后熱處理的組織與性能,實行全過程模擬通過這種所謂的“多尺度”模擬方式,可以得到加工、處理全過程的宏觀尺寸與微觀組織的信息二、 典型精密鍛造工藝：2.1閉塞鍛造和熱精密鍛造2.2等溫鍛造和超塑性鍛造2.3多向鍛造2.4精密冷鍛2.5徑向鍛造2.6特種鍛造（1）擺動碾壓（2）輥鍛（3）楔橫軋2.1 （a）閉塞鍛造2.11工藝：閉塞鍛造成形工藝是最先進的精密鍛造成形技術(shù)之一它是在封閉凹模內(nèi)通過一個兩個沖頭單向或雙向復動擠壓金屬一次成形，獲得無飛邊的近凈形精鍛件的成形工藝閉塞鍛造的主要目的是提高材料利用率和減少加工工序由于鍛造是在封閉模腔內(nèi)對坯料施加足夠壓力，再利用上、下沖頭對模膛內(nèi)的坯料進行擠壓成形(圖所以，鍛造過程中坯料處于強烈的三向壓應力狀態(tài)，具有良好的塑性，可以一次成形復雜形狀的零件，生產(chǎn)效率高，材料利用率高達85％～90％。

而且金屬流線沿鍛件輪廓分布連續(xù)，具有良好的力學性能與傳統(tǒng)鍛造工藝相比，鍛件無飛邊，尺寸精度高閉塞鍛造是一種無飛邊模鍛，其特點是凹?？煞殖尚芜^程為毛坯先定位，在一定的壓力下凹模閉合，然后凸模加壓成形在整個鍛造過程中，可控制上下模動作的先后及其速度，達到閉式模鍛的最佳成果2.12產(chǎn)品： （1）側(cè)向擠壓：十字軸接（2）齒狀筋肋成形，帶十字槽的內(nèi)座圈（3）背壓成形當在金屬流動方向或反方向施加適當?shù)妮o助壓力時，可使原來不易鍛造成形的零件變得可以鍛造成形，這種成形法可稱為背壓成形 閉塞鍛造經(jīng)一次變形就能獲得較大的變形量和成形復雜的型面，特別適合形狀復雜零件的生產(chǎn)制造還能省去后續(xù)絕大部分的切削加工使制造成本大幅下降閉塞鍛造主要用于生產(chǎn)圓錐齒輪(汽車差速器傳動副)、轎車等速萬向節(jié)星形套、管接頭、十字軸、傘齒輪、星形套等產(chǎn)品典型產(chǎn)品如應用浮動閉塞鍛造技術(shù)生產(chǎn)制造2.13現(xiàn)狀：閉塞鍛造起始于20世紀80年代，90年代正式進入產(chǎn)業(yè)化應用國內(nèi)的江蘇森威集團飛達股份有限公司、江蘇飛船股份有限公司等已成功引入該技術(shù)并走在了國內(nèi)同行的前列2.14展望：（1）閉塞鍛造技術(shù)在近年內(nèi)還可很快向閉塞溫鍛和閉塞熱鍛領域推廣，并延伸至銅合金、鋁合金和鎂合金鍛件以及汽車行業(yè)以外的產(chǎn)品領域 （2） 閉塞鍛造可分為單向、雙向、三向、多向鍛造。

一般常用的是單向和雙向鍛造后者制件毛坯流動行程短，流動阻力小，設備載荷低，流線均勻?qū)ΨQ，制件質(zhì)量好，用的是對稱的浮動模具是不是發(fā)展的方向之一？2.1(b)熱精密鍛造2.1.1定義：熱精鍛成形工藝源于20世紀50年代的德國，主要是指在再結(jié)晶溫度之上的精密鍛造成形工藝2.1.2工藝/原理：熱精鍛時，高溫作用致使材料變形抗力低、塑性好，容易成形形狀比較復雜的鍛件但是，由高溫引起的強烈的氧化作用，導致鍛件表面質(zhì)量較差，尺寸精度較低熱精鍛成形工藝大多采用閉式模鍛，但它對模具和設備精度要求較高，鍛造時坯料體積必須嚴格控制否則模具內(nèi)部易產(chǎn)生較大壓力，且在最后合模階段的變形抗力較大，容易對模具和鍛造設備造成較大的損壞故在設計閉式模鍛模具時，通常運用分流降壓原理來解決此問題即在封閉型腔最后充滿的地方設置形狀與尺寸大小合理的分流降壓腔孔．當型腔完全充滿后．多余的坯料金屬從分流腔孔流出這樣既解決了坯料體積與型腔體積不能嚴格相等的矛盾．同時又降低了型腔的內(nèi)部壓力，有利于提高模具壽命，并由此也會產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益2.1.3現(xiàn)狀：田福樣等人提出了螺旋傘齒輪無飛邊一火兩鍛閉式模鍛新工藝和新型模具結(jié)構(gòu)嘲；國外的達納公司對熱精密閉式模鍛，特別是錐齒輪和螺旋錐齒輪的精密閉式模鍛做了比較深入的研究同．國內(nèi)的洛陽華冠齒輪股份有限公司多年來也一直從事直齒錐齒輪的生產(chǎn)用。

目前我國載重汽車所用的直齒錐齒輪大多采用熱精鍛成形工藝生產(chǎn)，其工藝流程為：下料、車皮、加熱、預鍛、終鍛、切飛邊、溫精壓(或冷精整)復合成形技術(shù)生產(chǎn)181．加工的齒形精度可達到8級，完全取代了切齒加工技術(shù)由于經(jīng)濟效益顯著，近年來熱精鍛技術(shù)已獲得廣泛的開發(fā)與2.2等溫鍛造和超塑性鍛造2.2.1(a)等溫鍛造等溫鍛造技術(shù)是指坯料在趨于恒定的溫度下模鍛成形的一種新興精鍛成形工藝它與常規(guī)鍛造的主要區(qū)別在于：它是將鍛模的溫度控制在和毛坯加熱溫度大致相同的范圍內(nèi)，解決了溫差帶來的急劇塑性變化，使熱毛坯在被加熱到鍛造溫度的恒溫模具中．以較低的應變速率成形等溫鍛造通常在真空或惰性氣體氣氛保護下進行，目的是為了防止工件和模具的氧化等溫鍛造一般用于鍛造溫度范圍較窄的材料特別是對變形溫度較敏感、難成形的金屬材料和零件，如鈦合金、鋁合金、鎂合金、薄的腹板、高筋和一些較薄零件等等溫鍛造時金屬在等溫慢速的條件下變形，塑性顯著提高，鍛件纖維連續(xù)、力學性能好、各向異性不明顯、余量小、精度高、復雜程度高、無殘余應力，材料利用率高達60％～90％由于常規(guī)熱變形工藝中存在著因熱變形過程中坯料溫度降低而產(chǎn)生一系列影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題，使其發(fā)展和應用受到某種程度的限制。

解決坯料在熱變形過程中溫度降低的問題大致有兩種方法，即坯料保溫和提高模具的預熱溫度這樣熱模/等溫鍛造技術(shù)就發(fā)展起來了，所謂的等溫成形技術(shù)就是提高模具的預熱溫度，使模具溫度接近或者等于坯料的變形溫度，并且在整個變形過程中保持這一溫度與普通鍛造方法相比，等溫鍛造具有以下特點:(1)、沒有模具激冷、表面氧化和局部過熱，材料具有更理想的微觀組織與機械性能2)、鍛造載荷小，設備噸位大大減小3)、等溫鍛造可密切控制鍛件尺寸，產(chǎn)品的形狀比常規(guī)鍛造更符合實際需要，從而節(jié)省了原材料，并且大大減少了機械加工和降低了成本4)、等溫鍛造可密切控制加工參數(shù)，使產(chǎn)品具有均勻一致的微觀組織和優(yōu)良的機械性能等溫鍛造工藝與熱模鍛造工藝相比可以顯著提高金屬材料的塑性模鍛時，由于熱效應放出大量的熱量，使金屬材料的溫度升高，有可能使變形溫度范圍較窄的金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)等溫變形的金屬軟化過程完全流動，在較低的變形速度下可“愈合”金屬材料的顯微裂紋極大降低了金屬的變形抗力等溫變形坯料的潤滑效率提高在慢速模鍛時，金屬呈超塑性狀態(tài)晶粒尺寸，變形速率合適嗎？）金屬變形的抗力大大減小，模鍛力相當于普通模鍛的幾分之一到幾十分之一形狀復雜、薄壁、高筋鍛件可一次成形。

等溫變形，金屬流動性好和充型性好在恒溫保壓下，有擴散蠕變機理作用，可充滿型腔的尖角部位，獲得輪廓清晰的鍛件在慢的變形速度下，鍛件內(nèi)部不存在殘余應力，使鍛件在冷卻和熱處理時變形減小，提高鍛件的質(zhì)量和幾何穩(wěn)定鍛件具有均勻的機械性能，等溫變形，毛坯摩擦力的減小和溫度場均勻，提高金屬變形均勻性成形后的晶粒仍為等軸晶，（5）機械性能各項同性，具有較高的抗應力腐蝕性能前蘇聯(lián)、美國和英國等工業(yè)發(fā)達國家早在20世紀60年代初就開始了金屬高溫等溫變形的研究而我國的等溫鍛造起步較晚．直到20世紀70年代等溫鍛造工藝在我國才得到了迅猛發(fā)展，并用于航天、航空、兵器、船舶、石油化工等行業(yè)中北京航空材料研究院的楊洪濤、北京科技大學的朱磊、寶山鋼鐵股份有限公司特殊鋼分公司的孟慶通以及寶鋼集團上海五鋼有限公司周建華等人對鈦合金的等溫鍛造做了較深入的研究等溫鍛造可分為等溫精密模鍛、等溫超塑性模鍛和粉末坯等溫鍛造三類．鍛造時一般根據(jù)鍛件材料和性能要求以及經(jīng)濟性和可行性分析選擇合適的等溫鍛造工藝2.2.2等溫模鍛的工藝設備（1）設備等溫模鍛要求緩慢成型，因此變形設備通常采用液壓機液壓機的規(guī)格，可根據(jù)等溫模鍛的變形力選定大體上等溫模鍛的壓力為普通模鍛的1/5～1/10。

2）模具由于等溫模鍛需將模具加熱到毛坯的鍛造溫度，這就必須相應解決一些問題鋁鎂合金的變形溫度低，用5CrNiMo、3Cr3Mo3VNb 等一般的模具鋼作為等溫鍛模具材料就能滿足要求鈦合金和高溫合金的等溫鍛，則需尋找高溫下能夠長期穩(wěn)定可靠工作而且不氧化的模具材料一般應選擇耐熱性良好的合金作模具材料，目的是使其在等溫鍛造溫度下的力學性能高于模鍛材料的相應性能尤其是模具材料的屈服強度，至少應為模鍛材料屈服強度的三倍英、美等國在鍛造鈦合金時，用得較多的模具材料為：：Inconel-713C、INl00、MAR-M200、Udimet700 等，前蘇聯(lián)則用鑄造鎳基高溫合金強ЖC6-K，ЖC6-Y，J1114我國目前根據(jù)材料資源的情況，較多地選用K3 鑄造高溫合金作為等溫模鍛鈦合金用的模具材料模鍛材料是根據(jù)等溫鍛造的合金牌號和鍛件的產(chǎn)量決定，選用高級的高溫合金在經(jīng)濟上需要要做具體分析，在鍛造小批量鍛件時，一般可選用較低級的合金高溫合金、粉末合金等的等溫模鍛由于變形溫度超過1000℃，所以不宜選用一般的鑄造高溫合金作模具材料。