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锻造工艺概述锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。锻造和冲压同属塑性加工性质，统称锻压。 锻造是机械制造中常用的成形方法。 通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。 锻造按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。冷锻一般是在室温下加工，热锻是在高于坯料金属的再结晶温度上加工。有时还将处于加热状态，但温度不超过再结晶温度时进行的锻造称为温锻。不过这种划分在生产中并不完全统一。 钢的再结晶温度约为460，但普遍采用800作为划分线，高于800的是热锻；在300800之间称为温锻或半热锻。 锻造按成形方法则可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成形轧制、辊锻、辗扩等。坯料在压力下产生的变形基本不受外部限制的称自由锻，也称开式锻造；其他锻造方法的坯料变形都受到模具的限制，称为闭模式锻造。成形轧制、辊锻、辗扩等的成形工具与坯料之间有相对的旋转运动，对坯料进行逐点、渐近的加压和成形，故又称为旋转锻造。 锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。 一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好，形状和尺寸准确，表面质量好，便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件，不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。 铸锭仅用于大型锻件。铸锭是铸态组织，有较大的柱状晶和疏松的中心。因此必须通过大的塑性变形，将柱状晶破碎为细晶粒，将疏松压实，才能获得优良的金属组织和机械性能。 经压制和烧结成的粉末冶金预制坯，在热态下经无飞边模锻可制成粉末锻件。锻件粉末接近于一般模锻件的密度，具有良好的机械性能，并且精度高，可减少后续的切削加工。粉末锻件内部组织均匀，没有偏析，可用于制造小型齿轮等工件。但粉末的价格远高于一般棒材的价格，在生产中的应用受到一定限制。 对浇注在模膛的液态金属施加静压力，使其在压力作用下凝固、结晶、流动、塑性变形和成形，就可获得所需形状和性能的模锻件。液态金属模锻是介于压铸和模锻间的成形方法，特别适用于一般模锻难于成形的复杂薄壁件。 不同的锻造方法有不同的流程，其中以热模锻的工艺流程最长，一般顺序为：锻坯下料；锻坯加热；辊锻备坯；模锻成形；切边；中间检验，检验锻件的尺寸和表面缺陷；锻件热处理，用以消除锻造应力，改善金属切削性能；清理，主要是去除表面氧化皮；矫正；检查，一般锻件要经过外观和硬度检查，重要锻件还要经过化学成分分析、机械性能、残余应力等检验和无损探伤。 锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成形加工方法。 在锻造加工中，坯料整体发生明显的塑性变形，有较大量的塑性流动；在冲压加工中，坯料主要通过改变各部位面积的空间位置而成形，其内部不出现较大距离的塑性流动。锻压主要用于加工金属制件，也可用于加工某些非金属，如工程塑料、橡胶、陶瓷坯、砖坯以及复合材料的成形等。 锻压和冶金工业中的轧制、拔制等都属于塑性加工，或称压力加工，但锻压主要用于生产金属制件，而轧制、拔制等主要用于生产板材、带材、管材、型材和线材等通用性金属材料。 人类在新石器时代末期，已开始以锤击天然红铜来制造装饰品和小用品。中国约在公元前2000多年已应用冷锻工艺制造工具，如甘肃武威皇娘娘台齐家文化遗址出土的红铜器物，就有明显的锤击痕迹。商代中期用陨铁制造武器，采用了加热锻造工艺。春秋后期出现的块炼熟铁，就是经过反复加热锻造以挤出氧化物夹杂并成形的。 最初，人们靠抡锤进行锻造，后来出现通过人拉绳索和滑车来提起重锤再自由落下的方法锻打坯料。14世纪以后出现了畜力和水力落锤锻造。 1842年，英国的内史密斯制成第一台蒸汽锤，使锻造进入应用动力的时代。以后陆续出现锻造水压机、电机驱动的夹板锤、空气锻锤和机械压力机。夹板锤最早应用于美国内战(18611865)期间，用以模锻武器的零件，随后在欧洲出现了蒸汽模锻锤，模锻工艺逐渐推广。到19世纪末已形成近代锻压机械的基本门类。 20世纪初期，随着汽车开始大量生产，热模锻迅速发展，成为锻造的主要工艺。20世纪中期，热模锻压力机、平锻机和无砧锻锤逐渐取代了普通锻锤，提高了生产率，减小了振动和噪声。随着锻坯少无氧化加热技术、高精度和高寿命模具、热挤压，成形轧制等新锻造工艺和锻造操作机、机械手以及自动锻造生产线的发展，锻造生产的效率和经济效果不断提高。 冷锻的出现先于热锻。早期的红铜、金、银薄片和硬币都是冷锻的。冷锻在机械制造中的应用到20世纪方得到推广，冷镦、冷挤压、径向锻造、摆动辗压等相继发展，逐渐形成能生产不需切削加工的精密制件的高效锻造工艺。 早期的冲压只利用铲、剪、冲头、手锤、砧座等简单工具，通过手工剪切、冲孔、铲凿、敲击使金属板材(主要是铜或铜合金板等)成形，从而制造锣、铙、钹等乐器和罐类器具。随着中、厚板材产量的增长和冲压液压机和机械压力机的发展，冲压加工也在19世纪中期开始机械化。 1905年美国开始生产成卷的热连轧窄带钢，1926年开始生产宽带钢，以后又出现冷连轧带钢。同时，板、带材产量增加，质量提高，成本降低。结合船舶、铁路车辆、锅炉、容器、汽车、制罐等生产的发展，冲压已成为应用最广泛的成形工艺之一。 锻压主要按成形方式和变形温度进行分类。按成形方式锻压可分为锻造和冲压两大类；按变形温度锻压可分为热锻压、冷锻压、温锻压和等温锻压等。 热锻压是在金属再结晶温度以上进行的锻压。提高温度能改善金属的塑性，有利于提高工件的内在质量，使之不易开裂。高温度还能减小金属的变形抗力，降低所需锻压机械的吨位。但热锻压工序多，工件精度差，表面不光洁，锻件容易产生氧化、脱碳和烧损。 冷锻压是在低于金属再结晶温度下进行的锻压，通常所说的冷锻压多专指在常温下的锻压，而将在高于常温、但又不超过再结晶温度下的锻压称为温锻压。温锻压的精度较高，表面较光洁而变形抗力不大。 在常温下冷锻压成形的工件，其形状和尺寸精度高，表面光洁，加工工序少，便于自动化生产。许多冷锻、冷冲压件可以直接用作零件或制品，而不再需要切削加工。但冷锻时，因金属的塑性低，变形时易产生开裂，变形抗力大，需要大吨位的锻压机械。 等温锻压是在整个成形过程中坯料温度保持恒定值。等温锻压是为了充分利用某些金属在等一温度下所具有的高塑性，或是为了获得特定的组织和性能。等温锻压需要将模具和坯料一起保持恒温，所需费用较高，仅用于特殊的锻压工艺，如超塑成形。 锻压可以改变金属组织，提高金属性能。铸锭经过热锻压后，原来的铸态疏松、孔隙、微裂等被压实或焊合；原来的枝状结晶被打碎，使晶粒变细；同时改变原来的碳化物偏析和不均匀分布，使组织均匀，从而获得内部密实、均匀、细微、综合性能好、使用可靠的锻件。锻件经热锻变形后，金属是纤维组织；经冷锻变形后，金属晶体呈有序性。 锻压是使金属进行塑性流动而制成所需形状的工件。金属受外力产生塑性流动后体积不变，而且金属总是向阻力最小的部分流动。生产中，常根据这些规律控制工件形状，实现镦粗拔长、扩孔、弯曲、拉深等变形。 锻压出的工件尺寸精确、有利于组织批量生产。模锻、挤压、冲压等应用模具成形的尺寸精确、稳定。可采用高效锻压机械和自动锻压生产线，组织专业化大批量或大量生产。 锻压的生产过程包括成形前的锻坯下料、锻坯加热和预处理；成形后工件的热处理、清理、校正和检验。常用的锻压机械有锻锤、液压机和机械压力机。锻锤具有较大的冲击速度，利于金属塑性流动，但会产生震动；液压机用静力锻造，有利于锻透金属和改善组织，工作平稳，但生产率低；机械压力机行程固定，易于实现机械化和自动化。 未来锻压工艺将向提高锻压件的内在质量、发展精密锻造和精密冲压技术、研制生产率和自动化程度更高的锻压设备和锻压生产线、发展柔性锻压成形系统、发展新型锻压材料和锻压加工方法等方面发展。 提高锻压件的内在质量，主要是提高它们的机械性能(强度、塑性、韧性、疲劳强度)和可靠度。这需要更好地应用金属塑性变形理论；应用内在质量更好的材料；正确进行锻前加热和锻造热处理；更严格和更广泛地对锻压件进行无损探伤。 少、无切削加工是机械工业提高材料利用率、提高劳动生产率和降低能源消耗的最重要的措施和方向。锻坯少、无氧化加热，以及高硬、耐磨、长寿模具材料和表面处理方法的发展，将有利于精密锻造、精密冲压的扩大应用。 中频感应加热锻造炉主要特点:1、 用于铜棒、铁棒、铝棒材加热;2、 超小体积 , 可移动，占地仅0.6平方米，方便与任何锻、轧设备配合使用;3、 安装、调试和操作非常方便，一学即会;4、 感应加热 , 使棒料在极短的时间内加热到所需温度，极大地减少金属氧化 , 既省料又提高锻造质量;5、 中频加热15以上棒料 , 更透热、更均匀、更快速;6、 24小时不间断工作;7、 自动送料;8、 省电、环保、降低成本和人力开支;9、 方便更换炉体 , 以适应棒料整体加热或端部加热的不同要求;10、采用超小型的中频感应加热电源 , 与传统中频电源截然不同;主要型号和适用范围: TXZ-35 35KW 锻造炉TXZ-45 45KW 锻造炉推荐用于1530长度40MM左右短棒料加热TXZ-70 70KW 锻造炉推荐用于15-50棒料加热TXZ-110 110KW 锻造炉推荐用于25-50棒料加热棒料中频感应加热锻造炉组成：1、 35-110KW中频加热电源2、 补偿电容箱3、 整料或端料加热圈及机构4、 气功送料机构5、 工作台热模锻技术 新发展中国加入WTO，市场国际化、采购全球化必将给中国的制造业带来巨大的商机，特别是汽车、航天制造业；国家计委、科技部共同发布的当前优先发展的高技术产业化重点领域指南已确定了汽车领域优先发展的重点产业主要集中在汽车零部件制造业。汽车工业的“小型化、轻量化和高速化”发展方向，为中国的锻造行业提供了极大的发展机遇，汽车上的零件60%是用锻压方法生产的。有关专家分析指出：美国、日本、德国的汽车工业如此发达，得益于其锻压技术及设备的领先地位。我国的锻造工业要适应入世后国际竞争的需要，必须用高新技术武装自己，提升自己，坚定不移地走“精密化、专业化、现代化”的强身之路。我国汽车工业发展目前已呈现多元化倾向，特别是家用轿车的发展，为适应不同消费者的要求，轿车市场已呈现多品牌、多品种共同发展的格局，必然造成了锻件需求的多样化，为了适应市场的需求，锻压行业近十年还应优先考虑如何令生产更具柔性，以适应多品种、小批量“及时生产”要求。 二、 锻造行业的技术进步锻造行业的技术进步主要表现在新材料、新工艺、新设备的应用。新材料应用。据有关资料显示，德国在生产锻件时愈来愈广泛采用微合金钢。由于在工艺过程中可取消后续热处理工序，故这种锻件的成本有所下降，用这种钢制造的锻件在模锻后立即快速冷却，可获得由氰化物强化的细晶粒组织，从而可决定锻件较好的力学特性。汽车轻量化也必然使镁、铝 、钛合金的应用比例愈来愈高，有色金属锻件需求愈来愈高。合金的锻造温度低，始、终锻温度区间小，成形速度及与之相适应的成形设备相对普通锻件要求较高。新材料的应用提高了锻造设备、工艺要求，因而其产品的附加值也高。据统计，美国、加拿大占锻件总量5%的合金钢锻件销售占锻件销售总额的20%以上。新工艺应用。所谓“精密化”即广泛采用几净成形技术，通过新工艺的应用达到少无切屑的目的。如轴类零件的楔横轧技术、辊锻技术；盘扁类零件的温锻成形技术、摆碾技术；叉类零件的多件、多模镗成形技术；复杂零件的粉末锻造成形技术等等。所谓“专业化”是就新工艺手段而言各种类型零件制造相对专业化。新工艺的应用不仅节约大量的材料，而且提高了生产效率，提高了锻件内在、外在的质量。新设备的应用。由于新材料、新工艺的推广应用，与之相适应的成形设备同样获得了广阔的发展空间，锻造设备正逐步向高效率、高精度、高可靠、低能耗方向发展。我国锻造行业厂点分散，工艺水平落后，锻造成形设备老化，普通模锻件的生产能力很有富余，但能达到德国DIN7526E级标准的精锻件水平的生产能力明显不足，与国外差距较大，为适应国际市场需求，锻造行业一方面积极推行工艺专业化改造；另一方面还要适应多品种、小批量及时生产的需求；大力推行工艺改造，积极采用新型设备，真正实现锻造行业现代化已成众多锻造企业走出国门，迎接世界同行竞争的必由之路。三、 锻锤在现代锻造工业技术发展中的地位及适应性锻锤是多种锻压机器的先驱，至今已有一百多年的历史。尽管各种锻造成形新工艺、新设备的不断涌现，但锻锤由于结构简单、操作方便、成形速度快、适应性强、投资少等优点，至今仍然起着非常重要的作用。特别是程控全液压锻锤的出现，使锻锤在现代锻造工业技术发展中又一次得到了复兴。锻锤的特出优点在于打击速度快，因而模具接触时间短，特别适合要求高速变形来充填模具的场合。例如带有薄筋板、形状复杂的而且有重量公差要求的锻件。由于其快速、灵活的操作特性，其适应性非常强，有人称之为“万能”设备。因而特别适合多品种、小批量的生产。锻锤是性能价格比最优的成形设备。锻锤快速成形特性不仅在热模锻成形技术中得到了充分发挥，而且在冷锻成形工艺应用中也具有相当的优势。据有关资料及研究试验表明，较高的变形速度可提高金属塑性变形程度，其原因在于：变形速度大于加工硬化速度，致使材料可继续变形而不会破裂；同时由于金属与模具型腔之间的摩擦系数随变形速度提高而下降，使金属流动速度加快，易于充填成形；较高的变形速度，不仅降低了变形抗力，还可减少变形的不均匀性。锻锤的快速成形特性同样适用于粉末锻造工艺。为了减少预成形坯与模具表面接触时间，避免工件激冷而导致不完全致密，减少锻件表面或局部表面低密度层厚度，采用较高的打击速度和较高精度的全液压模锻锤可达到提高变形速度，提高模具寿命，降低变形阻力，使预成形坯易于充满模具型腔，保证锻件质量和精度的目的。四、 锻锤技术的新发展由于锻锤的万能特性，锻锤技术随着科学技术发展特别是现代液压电气控制技术发展而日臻完善。现代化的程控全液压模锻锤已成为具有高效、节能、高精度、高可靠新型锻造成形设备。程控全液压模锻锤，采用独特的全液压传动结构，使锤头在较短的行程内获得巨大能量成为可能，即短行程高速锻造和高频率的连续锻造成为现实。锻锤的灵活、快速的特性得到了充分发挥。程控全液压模锻锤，采用整体形铸钢砧座床身，可方便拆换的宽导轨结构，以及便于对模的模具固定、调整结构，为锻件的高精度要求提供了保证。该锤导轨间隙可达0.2mm，工作精度、打击刚性、打击效率及精度保持性能将大大优于蒸空锤，其动力头的工作状态，特别锤杆的受力状况将大为改善；简单的结构是锻锤具有较高可靠性的前提条件。程控全液压模锻锤，采用了先进的锥阀控制技术，复合缸传动技术，双重防外泄技术及液压集成技术，使主油路实现无管联接，系统结构大为简单。新技术的应用极大地提高了设备运行的可靠性，为其在锻造行业中成功地得到应用奠定了基础。程控全液压模锻锤之所以被称为现代化的锻造设备不仅由于其具有简单可靠的结构，快速灵活的操作特性，还在于其配备了现代化的在线压力、温度、清洁度等电子监控系统及可实现程序打击的能量自控系统。良好的液压系统运行环境是液压锤正常工作的先决条件；精确的打击能量的控制系统，不仅减轻富余打击能量打击带来的振动和噪音，而且提高设备运行的可靠性及模具的寿命，稳定了锻件的质量，降低了对操作者熟练程度的要求。五、 程控全液压模锻锤在现代模锻技术发展中的应用实例程控全液压模锻锤的高效、节能、高精度、高可靠特性，使锻锤在当今锻造工业技术进步和发展中得到复兴，它的适应性正被许多实践所证明。上海汽车齿轮厂桑车变速箱换挡拨叉成形，原采用摩擦压力机成形，由于拨叉中间连皮薄，锻件温度下降快。金属流动性差，再加上压力机成形速度慢，锻件成形阻力大，型腔不易充满,成品率仅为80%。后改用25KJ液压锤两模镗三锤锻造成形工艺，锻造轮廓清晰，丰满，成品率可达97%。1000T摩擦压力机与25KJ液压锤相比无论是能源消耗、模具寿命还是生产成本远远高于25KJ液压锤。目前该厂已拥有四条以液压锤为中心的锻造生产线。上海手术器械厂其刀剪的成形,原主要依靠摩擦压力机,由于工件薄,锻件成形阻力大,飞边厚达1mm以上,锻件的尺寸精度差,切边后锻件变形量大。锻件的形状、尺寸精度靠后道的精压工序来保证，精压后飞边打磨的工作量大。后改用液压锤锻造成形,由于锻造成形速度快，打击能量又可得到准确控制，锻件的飞边可达0.5mm，锻件切边后变形量很小,形状尺寸精度得到了保证，切边后已不再需要精压工序，打磨工作量也大大降低.液压模锻锤的应用，使生产工艺路线大大缩短，生产成本下降幅度达30%。此外由于锤的应用，锻件的加热次数减少一次，锻件的锻造温度也有所降低，锻件表面由于加热引起的微量元素氧化现象大大减少，锻件材料的化学性能得到保证，避免了使用过程中出现的锈蚀现象。杭州万向集团十字轴热锻成形，原工艺采用空气锤制坯后再通过摩擦压力机一次单件成形工艺，近年已改成采用程控全液压模锻锤成形工艺，一料三件，其工艺路线：加热模锻锤（制坯预锻终锻）五锤成形切边。由于模锻锤的打击频率高，每锤的打击能量及打击步序均可通过程序设定，一条生产线3人操作可完成原来三条生产线15人工作量。采用一料三件锻锤成形工艺不仅大大提高了劳动生产率，而且节约了材料。一料三件，两件间飞边可共用，三件的飞边量为原工艺两件的飞边量。白城通业连杆锻造成形，该线为全进口的以程控全液压模锻锤为中心的热模锻生产线，其成形工艺流程：加热辊锻制坯锤上模锻（两模镗四锤成形）切边。该线加热、辊锻制坯为自动化操作，全线由2名工人操作，班产量达4000件以上，目前该厂已拥有两条连杆模锻生产线，并计划2003年再上一条以31.5KJ程控全液压模锻锤为中心的锻造生产线。原机械工业部部长何光远曾指出，中国的锻造高度在白城，充分说明了其热模锻技术的先进性。上海交大塑性成形工程系,一直从事冷、温锻、粉末锻造成形工艺的研究，其最新研究成果：汽车电机驱动齿轮冷模锻工艺及摩托车三销齿轮冷镦挤工艺，均是利用液压模锻锤进行冷锻成形的成功实例。随着特种锻造工艺的推广应用，高效、节能、高精度、高可靠的新型锻造设备全液压短行程模锻锤的应用将愈来愈广泛.六、 结束语目前,以新材料、新工艺、新设备为特征的“三新”技术推广应用，已被众多锻造企业所重视，高效、节能、高精度电液锤在未来锻造工业技术进步和发展中的应用优势已渐成共识。但锻锤研究生产企业由于前些年经济、体制等多种因素，液压锤技术发展还相对迟缓。国外锻锤制造商已乘隙打进了中国市场。据统计近5年我国已引进各种规格的液压模锻锤近20台。“谁来武装我国的锻造工业”这是很值得我们“锻造人”深思的问题。国内，一些研究院所历经十多年的研究，为我国蒸空两用锤的节能改造作出了巨大的贡献，但仅仅解决节能问题是不够的，灵活、快速、高精度、高可靠性是每一个电液锤使用者的共同要求。我们海安百协锻锤有限公司愿和有志于我国锻造技术进步和发展的企业合作，凭借自已的技术优势，消化吸收国内外先进的锻锤设计、制造经验，以高新技术作为发展的起点和方向，为更多用户提供高效、节能、高精度、高可靠的电液锤，并与用户一道，为我国锻造工业的热模锻技术进步贡献自己的力量。作为汽车、航空航天、石化冶金等行业必需的基础工业，锻压行业2006年的市场需求与产量呈不断上升之势。在具体分析2006年行业情况时，中国锻压协会秘书长张金总结了几点原因：一是机械工业尤其是主机继续保持快速发展，锻件需求出现上升趋势，如农业机械、农用运输车的需求带动了锻件需求的增加。油价上涨，刺激了一些车辆更新需求，加之国家放宽小排量汽车的限制，使小排量汽车需求出现上升，从而也为锻件提供了有利市场。但张金也指出，2006年锻件产销量与出口在迅猛攀升的同时，行业利润并未有明显增长，有的利润率同比还有所下降，值得关注。 大锻件过剩与短缺并存 受国内电力需求膨胀、机床行业尤其是较低档次机床需求旺盛、石油化工装备行业发展迅猛、煤矿出于安全考虑更新装备的要求等因素的影响，2005年、2006年大锻件市场需求火爆，企业也紧跟市场，采取措施，积极应对，使大锻件生产具有了一定规模，其中环类锻件生产已达到产业化水平，年能力达到200万吨，实际提供50万吨左右，封头生产也实现了产业化。但与此同时，张金秘书长指出，一些问题也暴露出来。 在市场需求的刺激下，为了提升产能，扩大市场份额，许多企业加大了投资力度，纷纷购进设备，使大锻件设备近两年增长迅速。目前我国10MN以上液压锻造压力机约有147台，自由锻在我国发展很快，锻锤已改造700多台，此外国内已经有了8吨自由锻锤。但张金指出，不少企业由于缺少对中长期市场的分析，盲目发展大中型自由锻压机，未来一些企业将会因此受损。其实在2005年，一些业内人士就曾提醒企业警惕投资过热行为，但并未奏效，现在企业仍在加大投资，购进大型设备，但却忽视了配套机械，其生产水平较低，特别是锻件热处理炉配置偏少，严重影响了供货质量的稳定性。这也是为何大锻件生产虽具有了一定规模，但距能稳定地提供大锻件仍有差距，这包括质量和交货期的稳定性。张金表示，目前中国大锻件市场仍处于“过剩”与“短缺”的双重压力之下，即产能虽然过剩，但高档次、高质量的锻件产品仍然短缺。正是投资过热，成本上升，使得企业面对红火的市场，日子过得并不舒坦。张金估计，大锻件的产量2006年增长了20%以上，但利润率却有所下降。 模锻件产量上升出口增加 在分析中国模锻件近年需求迅速增长的原因时，张金秘书长认为，除了中国汽车工业及农机、工程机械等行业迅猛发展，以及国产化提升的助推外，韩国、英国、意大利等国家逐渐从锻件产业转移退出，外企在中国建厂增加也是其中的原因。虽然没有具体的统计数据，但张金初步估计，2006年全年我国生产模锻件在200万吨以上，出口增长较快，出口量约占其中的5%左右。 虽然产量上升，出口增加，但张金指出，我国高档次模锻件产品的研制生产仍相当落后，宇航、航空锻件主要依赖进口，轿车锻件的80%也是国外进口的。适合于中国国情的模锻件锻造设备供应滞后，主要锻造设备仍然是摩擦压力机，约有1200台；模锻锤数量保持不变，约有600台；热模锻压力机约有200台；其他专用锻造设备（冷温锻、挤压、锻锤及碾环等设备）约在500台以上；螺旋压力机、电液锤等约40台套。可以说，我国的锻造生产效率还处于全球较低水平，张金举出了几个数据加以比较，国外每人每年锻件产量为75.67吨，我国则为15.56吨；国外每个锻工每小时锻件产量64.83公斤，我国仅为21.40公斤；国外每公斤锻件材料费是6.44元，我国为4.65元；能源成本所占比重国外为5.62%，我国为11.42%；效益国外为6.40%从中不难看出差距巨大。 张金尤其担心的是行业人才的短缺已到了极为严重的地步，他估计行业高端、实用的技术人才不超过2000名，而且年龄老化。许多年轻人受观念影响，不愿进入锻造领域，而国家的教育配置又不合理，大部分大学都没有设专门的锻造课程，要想成为有经验的技术人员，还需要经受五年以上的工作积累，因此锻造领域的技术人才将越来越少，这一问题不解决，将影响行业的发展。 锻造设备尚不能满足行业需求 近年来，我国锻造行业的飞速发展，急需大量先进适用的锻造设备作支撑。张金秘书长认为，锻造技术正朝着精密成形、塑形加工智能化、复合成形、液压成形、激光成形、新材料成形等方向发展，急需集电、液、气于一体的新型电液锤，机械压力机，新型螺旋压力机，低廉专用锻造设备和锻造辅助设备，锻造模具制造设备，自动化系统等。 他认为，国内锻压市场的快速成长虽然为中国的锻压设备的发展提供了良好机遇，但目前中国锻造设备制造企业对此却重视不够，专业生产锻造设备的企业不多，生产能力不足，新产品的开发研制能力薄弱，在技术与服务上和发达国家相比差距巨大。他特别指出，一些企业制造周期太长，不能及时供货，严重影响了锻造企业的正常生产。因此，他建议设备制造企业在开发能力和服务内容上不断加深，加强同行间及相关行业企业间的交流与合作，以竞合代替同行间单纯的竞争，不断提高产品的档次，加强售后服务，协调好产品价格与质量间的关系，提高市场竞争力。CM 模锻锤 蒸汽空气模锻锤，因结构简单、成形性能好、万能性强而成为我国模锻行业中应用最多的设备。这种设备全国约有600700台。近四十年来，我厂已经生产了三百余台1吨、3吨模锻锤，广泛应用于我国模锻生产中，在国内有较高的声誉。 随着液压技术和电控技术的发展，国外液压模锻锤发展很快，广泛用于模锻生产线上，逐步取代蒸汽空气模锻锤。 一、CM-G系列模锻锤：CM-G系列模锻锤广泛用于汽车、拖拉机、工具和医疗器械等各种碳素钢和合金钢零件的热模锻。 二、CMY-Z电动液压模锻锤：沈阳重型机器厂以老式模锻锤的改造和开发新产品为目的，于一九八七年从西德拉斯科（Lasco）公司引进了KGK250型电动液压模锻锤液压动力头，从西德盖尔勃（Gerb）公司引进了弹性减震基础装置。一九八七年十一月产生了我国第一台技术先进，性能优良的25kJ电动液压模锻锤。在消化、吸收基础上，一九八九年我厂自行设计了25kJ电动液压模锻锤。 产品型号规格及参数 1.型号规格 CM-G3 蒸汽空气式模锻锤 落下部分重量 kg 3000 打击能量(不小于) Kj 75 最大行程 mm 1250 汽缸直径 mm 460 导轨间距离 mm 700 锤头前后长度 mm 800 模座前后长度 mm 1000 模子最小高度 mm 350 进汽（气）压力 MPa 0.7-0.9 进气管直径 mm 1405 排气管直径 mm 1654.5 砧座重量 t 63 地面以上高度 mm 6145 机器总高度 mm 7430 砧座底面尺寸 mm 33801800 27001800 机器总重量 t 89.5 2.型号规格 CM-G2 蒸汽空气式模锻锤 落下部分重量 kg 2000 打击能量(不小于) Kj 50 最大行程 mm 1200 汽缸直径 mm 380 导轨间距离 mm 600 锤头前后长度 mm 700 模座前后长度 mm 900 模子最小高度 mm 260 进汽（气）压力 MPa 0.7-0.9 进气管直径 mm 1025 排气管直径 mm 1274 砧座重量 t 41 地面以上高度 mm 5418 机器总高度 mm 6348 砧座底面尺寸 mm 29601500 机器总重量 t 57.8 3.型号规格 CM-G1 蒸汽空气式模锻锤 落下部分重量 kg 1000 打击能量(不小于) Kj 25 最大行程 mm 1200 汽缸直径 mm 280 导轨间距离 mm 500 锤头前后长度 mm 450 模座前后长度 mm 700 模子最小高度 mm 220 进汽（气）压力 MPa 0.7-0.9 进气管直径 mm 765 排气管直径 mm 884 砧座重量 t 20.3 地面以上高度 mm 5070 机器总高度 mm 5750 砧座底面尺寸 mm 23801100 机器总重量 t 32.4 4.型号规格 CMY-Z25 电动液压模锻锤 打击能量（不小于） kJ 25 最大行程 mm 700 打击次数 (近似于) min-1 75 锤头重量 kg 2000 模具高度 最小 mm 220 最大 mm 400 导轨间距 mm 500 锤头前后宽度 mm 580 模座前后宽度 mm 700 主电机功率 kW 55 砧座重量 t 30 地面至工作台面高度(当下模模高度220时) mm 900 机器地面以上高度 mm 5507 机器总高度 mm 6407 砧座底面尺寸 mm 28001600模具关键原材料十一五规划信息来源：中国机械资讯网模具作为提高生产率，减少材料和消耗，降低产品成本，提高产品质量和市场竞争力的重要手段，已越来越受到各工业部门的重视。随着工业技术不断向前发展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作条件下，对模具的精度越来越高，使用寿命越来越长。为了满足这些要求，国内外都在模具材料的研究和开发上作了巨大的努力，也在这方面取得了不少成果。目前世界上模具工业的年产值约为680亿美元。我国2004年模具产值为530亿元，模具出口4.91亿美元，同时还进口18.13亿美元。我国已成为世界上净出口模具最多的国家。大型多工位级进模、精密冲压模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽车覆盖件模具等虽已能生产，但总体技术水平不高，与国外先进国家相比，仍有很大差距，特别是模具寿命低的问题非常突出。如：国外硅钢片冲模总使用寿命在500万次以上，而国内一般为50万-60万次，最高150万次。国内热锻模使用寿命50万次，国内只有3-5万次。国外热锻模使用寿命12000次以上，国内一般为3000-5000次。影响模具寿命的因素较多，但模具材料是重要因素。高寿命模具离不开优质模具材料。国内模具钢品种少、质量差、性能低。虽然国内也研制出许多高性能模具钢，但大多数是上世纪70-80年代研制的，因种种原因，真正使用的量较少，钢种也不多。每年使用量不足1万吨。故在生产上使用的仍然是老钢种为主，如冷模用CrWMn、Crl2、Crl2MoV等，热模用3CrW8V、6542等，另外，由于模具钢的改锻效果差、选材与热处理不当等原因，也造成模具的寿命低。一、现从冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三个方面，扼要分析国内模具钢的研究开发情况。 1.冷作模具钢的开发概况对冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐模性，足够的强度和韧性，高的疲劳寿命，良好的抗擦伤和咬合性能以及良好的工艺性能。九十年代以前，国内常用的冷作模具钢有：碳素工具钢T1OA，合金工具钢9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、5CrW2Si，高速工具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，轴承钢GCrl5、弹簧钢60Si2WMna，参碳钢20Cr、12CrNi3A、不锈钢3Cr13等。其中用量最大的是Cr12、Cr12MoV、TIOA、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn和W18Cr4V。为满足生产要求，国内先后研究开发了一系列新型冷作模具钢。 1.1高强韧耐磨钢 7Cr7Mo2V2Si（代号L）、Cr8MoV3Si（代号ER5）、9Cr6W3Mo2V2（代号GM）、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V等国内研制的新钢种与Cr12、Cr12MoV相比，碳和铬的含量较低，改善了碳化物不均性，提高了韧性；适当增加了W、Mo、V等合金元素的含量，从而增强了二次硬化能力，提高了耐磨性。所以，此类钢在具有良好的强韧性的同时，还有优良的耐磨性和较好的综合性能，主要用于制造承受应力较大、要求高强韧性和耐磨损的各类冷作模具。 7Cr7Wo2V2Si，代号LD，已被广泛应用于制造冷锻、冷挤、冷冲、冷压、冷弯等承受冲击、弯曲应力较大，又要求耐磨损的各类冷作模具。ER5适用于制造承受冲击力较大，冲击速度较高的精密冷冲，重载冷冲以及要求高耐磨的其他冷作模具。 9Cr6W3Mo2V2-代号GM，适用于制造冲裁、冷挤、冷锻、冷剪、高强度螺栓滚丝轮等精密、高耐磨冷作模具。 1.2高速钢基体钢 国内研制的高速钢基体钢有：65Cr4W3Mo2VNb（简称65Nb）、60Cr4Mo3Ni2WV（代号CG-2）、5Cr4Mo3SiMnVAI（代号012AI）、65W8Cr4VTi（代号LMI）、65Cr5Mo3W2VSiTi（代号LM2）等。主要用于制造要求高强度和足够韧性的冷挤压、冷冲、冷镦等模具。由于高速钢基体钢的红硬性好，所以也用于制造热作模具。65Nb用于制造冷挤压、厚板冷冲、冷镦等承受较大载荷的冷作模具，也可用于温热挤压模具。 1.3低合金冷作模具钢 国内开发的低合金冷作模具钢中，有7CrSiMnMoV（代号CH）、60MnNiMoVSi（代号GD）、6CrMnNiMoVWSi（代号DS）、CrNiWMoV等。这些钢的淬透性好，淬火温度较低、热处理变形小，价格低，具有较好的强度和韧性的配合，适用于制造精密复杂模具。 CH钢具有良好的强韧性和良好的工艺性，可代替TIOA、9Mn2V、CrWMn、GCr15、Cr12、Cr12MoV等制造对强韧性要求较高的冷作模具，如：冲孔凹模、中薄钢板（2-5mm厚）的修边落料模等。由于该钢可以采用火焰加热空冷淬硬，所以也用于制造要求表面火焰淬火的部分汽车模具。 GD钢的淬火温度范围较宽，淬透性好，也可火焰加热空冷淬火，具有良好的强韧性。当用于制造易崩及断裂的冷冲模具时，模具寿命较高。 1.4无磁高强度模具钢 电子工业中的部分磁性元件需用无磁性的模具生产。7Mn15Cr2A13V2WMo钢的导磁系数很低，强度、耐磨性也良好，但切削加工比较困难。国内开发的无磁模具钢有18Mn12Cr18NiN（代号A18）、8Mn15Cr18（代号WCG）、50Wn18Cr4WN（简称50Mn）等。其中50Mn具有低磁导率（H1.1H/m），较高强度和良好的加工性能，经1020-1070（水冷）固溶处理后，硬度HRC30左右。再经过59010时效，硬度上升至HRC35左右。 2、热作模具钢的开发概况热作模具大体分为热锻模、热挤压模、压铸模和冲裁模。5CrMnMo、5CrNiMo和3Cr2W8V是热作模具钢中应用量仍然较大的钢种。 2.1大载面热锻模具钢 为弥补5CrMnMo和5CrNiMo在较大载面和较高温度时热稳定性、热疲劳性及淬透性不够的缺陷，国内开发了45Cr2NiMoVSi（简称45Cr2）、5Cr2NiMoVSi（简称5Cr2）、3Cr2MoWVNi、3CrMoVNi（代号B2）等大载面热锻模具钢。 2.2中小热锻模具钢 中小热锻模具钢的表面温度可大600以上，5CrMnMo和5CrNiMo的高温性能显然不能满足要求。3Cr2W8V钢的高温强度较高，但韧性及热疲劳性能较茶差。为此，国内较早开发了2Cr3Mo3VNb（代号HM3）、4Cr3Mo3W2V（代号HM1）、4Cr3Mo3W4VNb（代号GR）、3Cr3Mo3VNb、4Cr3Mo2MnVB（代号ER8）等3%Cr-3%Mo和3%Cr-2%Mo型的中碳铬系高强度热作模具钢，其中3Cr3MO3VNb是根据形成合金碳化合物所需的碳量对2Cr3Mo3VNb做进一步成份调整而来的。这二种钢用于制造不锈钢（2Cr13）等热锻模、轴承凹模和辊锻模，都取得了良好的使用效果。GR钢适用于制造工作温度600-700的浅型腔中小锻模，也可用于铜合金热挤压模具。除以上3%Cr-3%Mo型热作模具钢外，国内先后开发的5%Cr系中碳中合金热作模具钢已较大量用于热锻模具，如：4Cr5MoVSi等，其中4Cr5MoVISi具有优异的韧性和良好的冷热疲劳性能，适用于制造工作温度在600以下，对韧性和塑性要求较高的模具。如用4Cr5MoVISi代替5CrNiMo、制造汽车连杆、曲轴锻模，模具的使用寿命得到了明显提高：用于制造铝合金压铸模具和铝型材热挤压模具，模具的使用寿命较高。另外，该钢还可作塑料模具钢使用。目前，4Cr5MoVISi钢的优良性能已在国内得到了广泛认可，应用量已较大。在有色金属压铸中，3Cr2W8V曾是应用最广泛的模具钢，5CrNiMo、5CrMnMo、 3Cr2Mo等中碳低合金钢也作为铝锌合金压铸模具钢使用。3Cr2W8V的冷热疲劳性能较差，模具的使用寿命不高。国内为此先后开发了几个新型模具钢，如：4Cr3Mo2MnVNbB（代号Y4）和4Cr5MO2MnVSi（代号YIO）等。 4Cr3Mo2MnVNbB（代号Y4），最初就是针对铜合金压铸模具而研制的。该钢也可用于制造热挤压和中小热锻模具。4Cr5Mo102MnVSi（代号YIO），是针对铝合金压铸模具而研制的，该钢还可用于制造工作温度在600以下的中小热锻等模具。除Y4和YIO钢外，4Cr5MoVISi、4Cr5MoSiV也是理想的铝、锌合金压铸模具材料，应用量已很大。 2.4铜、铝型材热挤压模具钢 铜合金热挤压模的穿孔针、底模等长时与高温铜坯接触，模具的使用工况较苛刻。用 3Cr2W8V或4Cr5MoVISi钢制作此类模具，模具的使用寿命一直较低。国内推出了可以提高此类模具使用寿命的钢种，如4Cr3Mo2NiVNbB（代号HD）、4Cr3Mo2MnVNbB（代号Y4）等。用HD钢制造的铜合金管材挤压底模和穿孔针的使用寿命较3Cr2W8V钢提高一倍左右，并在轴承环热挤冲头和凹模、汽门挤压底模上也有成功应用的例子。用Y4钢制造铜合金挤压模低和穿孔针顶头，模具的使用寿命也比3Cr2W8v钢制造的模具稳定地提高一倍以上。铝型材热挤压模平模和组合模对韧性的要求较高，4Cr5MoVISi是首选的模具材料，已被大量推广应用。 玻璃制品模具要求模具材料具有优良的抗高温氧化性能和冷热疲劳性能，良好的耐芒硝腐蚀性能。足够高的强度，良好的抛光性能，并要易于脱模。国内开发了代号为GY的高温玻璃模具钢。该钢是Si-GrMo系预硬钢，具有良好的冷热疲劳性能，优异的抗氧化性能，优良的抗热触性能和较高的玻璃粘附温度。该钢的预硬后（HRC35左右）加工，加工性能良好，尤其适用于制造玻璃熔化或成型温度较高、表面质量要求高的玻璃制品模具。 3.塑料模具钢的开发概况塑料模具钢是国内发展得较滞后，到目前为止仍未成完整系列的钢种。国内常用的塑料模具钢仍然是含0.4-0.6%碳的碳素结构钢，如45和40Cr，另外再以TIOA、GCr15、CrWMn、5CrNiMo、5CrMnMo、Cr12、Cr12MoV等作补充。二十世纪九十年代以后，国内先后开发了十余种新型塑料模具钢。 3.1预硬化型塑料模具钢 3Cr2Mo是国内较早开发的塑料模具钢，与AISIP20相当，目前已在许多钢厂生产。在使用时，一般是先进行预硬处理，然后再进行切削加工。该钢适用于制造大、中型精密塑料模具，如：电视机、洗衣机壳体等塑料模具，并已获得较大量应用。另外，也可用于制造锌合金压铸模具。除3Cr2Mo钢外，国内先后开发的5CrNiMnMoVSCa（简称5NiSCa）、8Cr2MnWMoVS （简称8Cr2）40CrMnVBSCa（简称P20BSCa）、Y55CrNiMnMoV（代号SMI）等是易切削型预硬塑料模具钢，此类钢不仅适用于制造大、中型精密注塑模具，还可用于制造精密冷作模具。 3.2时效硬化型塑料模具钢 根据制造高精度、复杂塑料模具的需要，国内先后开发了几种时效硬化型塑料模具钢，如10Ni3MnCuAI（代号PMS）、 25CrNi3MoAI、Y20CrNi3IMnMo（代号SM2）、 06Ni6CrMoVTiA1（代号06）等。此类钢切削加工性能好，加工后再时效处理，由于时效温度低，时效过后模具变形很小，所以适用于制造高精度、复杂的热塑性塑料模具。 10Ni3MnCuAI，代号PMS，该钢具有优良镜面加工性能，模具表面粗糙度可达Ra.um，适用于制造要求高镜面、高精度的各种热塑性塑料制品模具，如光学仪器镜片模具，磁带内外壳和电话机、石英钟、车辆灯具等塑料壳体模具。 Y20CrNi3AIMnMo，代号，含.左右的，切削加工性能得到了改善，是一种易切削型时效塑料模具钢。当较大批量地生产聚氯乙烯、氟化塑料、阻燃塑料等塑料制品时，模具需要耐氟、氯等卤族元素气体的腐蚀，为此需在模具表面镀铬或直接采用耐腐蚀钢。国内开发的耐腐蚀塑料模具钢OCr16Ni4Cu3Nb（代号）属于马氏体沉淀硬化不锈钢，该钢在含有氟、氯等离子的腐蚀性介质中的耐蚀性明显优于-（OCr17Ni4Cu4），适用于制造含氯、氟或混入阻燃剂的热塑性塑料的注射模具。.非调质塑料模具钢 非调质钢在锻、轧后即可达到预硬，不需再进行调质处理，为改善切削加工性能，有些钢种还添加了适量的、和a。国内对非调质塑料模具钢的开发较晚，CrMnVTiSCaRE （代号）、2Cr2MnMoVS和2Mn12CrVCaS即是近几年开发的新钢种。锻、轧空冷后，钢100mm圆钢的硬度可以达到HRC30-35。二、存在的主要问题经过上世纪八十年代以来近二十年的持续努力，国内相继开发了近百种模具钢，其中不乏性能优良、应用前景良好的钢种，大大地推进了我国模具钢技术水平的提高。我国每年模具钢应用量更是量小。目前我国模具钢市场存在的主要问题是： 1.冶金质量低、成材率低 国内大多数冶金厂设备、工艺比较落后，一般质量的模具钢多，高质量的模具钢材少。大多采用电炉冶炼，钢的纯净度差，表面脱碳层深、碳化物级别高、疏松超标。而国外模具钢生产80%以上采用真空精炼和电渣重熔生产，钢材纯净度底，等向性高。而国内通过电渣重熔生产的模具钢所占的份额很少，大约十分之一左右。国外发达国家的模具钢成材率在85-90%，而国内成材率仅为70%。即使是采用真空精练或电渣重熔的模具钢材，也存在工艺和管理落后，致使产品存在许多质量问题，与国外相比存在很大差距。 2.品种规格少 我国模具钢市场80%左右是黑皮圆棒料，扁钢、精料（六面光）、经过预硬化处理的材料和制品，以及标准件少。在模具制造中，圆棒料常常要通过改锻而改锻，绝大多数采用自由锻，很少采用模锻和三镦三拔的锻造工艺。因此锻件的内在质量较差，外形尺寸偏大，造成加工余量大，所以国内模具钢利用率低，只有50%左右，而国外发达国家锻材和轧材多采用精锻精轧工艺，提高了尺寸精度，降低加工量，模具钢利用率在70%以上。 3.模具钢销售市场不完善，产销渠道不畅通 我国特殊钢生产企业一般只接受定货生产，适用于较大批量的用户，众多中小型企业因需求少而规格品种变化大，一般不参加钢厂订货。钢厂的零售部和钢材销售商，能解决中小企业对模具材料的一般需求，但这些企业普遍存在钢种不全，规格少，无售后技术服务，不能适应模具制造企业的