锻压技术在新材料加工中的作用

锻压技术在新材料加工中的作用
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锻压技术是锻造和冲压的合称,通过锻压机械使金属材料产生塑性变形,成为具有特定尺寸和形状的结构,提升金属稳定性和牢固性的一种技术,在汽车、航空航天、家电、工程机械等领域均有应用。随着锻压行业的发展,许多新技术和新材料涌现出来,在推动行业发展的同时,也带来了诸多问题,研究人员在研究过程中,需要全面考虑材料成分、加热、工艺、热处理、机械加工等方面,严格精准控制温度,遵守加热规范,重视原材料成分,才能更好地在新材料中应用锻压技术。
1 锻压技术的发展
目前,我国锻压技术不断加强技术创新,逐渐突破了一批批“卡脖子”技术,也发展壮大了一批“专精特新”的中小企业,推动我国制造行业向高端迈进,但从总体来说,我国许多锻压技术仍处于传统生产模式,加工工艺较为落后,加工成本高且耗能大,在加工过程中也容易出现失误,这说明我国整体锻压技术还需要技术创新发展,要努力向低成本化、精密化、整体化、轻量化发展,加强市场应用,向制造强国提供助力。
具体来看,低成本化发展是指随着先进技术和设备的应用,自动化、智能化、信息化的应用,将大力缩减人工成本,加强加工控制,提升资源有效利用率,解决资源浪费情况,还能提升加工效率,从而提升企业经济效益和社会效益[1]。精密化发展指实现加工温度的精准控制、加工工艺的规范化发展,以及热(冷)加工和终锻温度控制残留内应力的有效解决等,降低各加工环节影响因素控制,提升材料性能,降低工业消耗等[2]。轻量化是指在加工过程中减少资源投入,注重环境保护,加强节能减排,坚持可持续、绿低碳环保发展。整体化发展,指相较于以往关键零部件单一发展,侧重零部件及相关部件的整体化发展,如航空航天制造领域,要从整体进行思考,将零部件、梁、框等组合为一个整体,以解决部分零部件难以解决的问题,克服螺栓接触面薄弱问题,降低整体重量,提升飞机安全性能。
2 锻压技术在新材料加工中的作用
热水回收2.1喷雾与粉末锻压
所谓喷雾锻压就是将金属材料融化,然后利用惰性气体将融化后的金属材料雾化成粉末,再借助相关设备将粉末喷射在模具或者收集器形成预型件(相对密度为98%至99%),最
后通过锻压加工形成特定形状的一种新材料加工技术。这种技术将雾化制粉、成形、致密化合并为一个工序的新材料加工技术,减去了包套和热等静压等工序,只需要通关一台喷射成形设备就能完成制粉到制坯的工序,获得细晶化毛坯,随后,可利用温锻等技术制成锻件。其优势是无须单独烧结,可以直接将预型件通过传动装置自动转送至热压加工工序;加工性能优于传统粉末加工;降低加工成本,生产成本及金属资源消耗是以往锻压法的一半,在市场上中有着十分广阔的应用前景,尤其欧洲地区在10kg以下的超合金生产、中合金钢生产等已普遍应用。
粉末锻压是将粉末冶金和精密模锻相互结合,结合了两者优点的一种新材料加工技术,具有低成本、高生产效率以及较高新材料利用率的优势,能够在较短时间内生产出大批量高精度、高质量、形状复杂的结构零件。粉末锻压主要可划分为热锻和冷锻两种,粉末热锻是将预合金粉、预型件直接加热锻造成型的一种技术,避免了二次加热工艺,将能耗降低至以往的75%;粉末冷锻是将预型件烧结后冷锻的技术,具体有两种方法,一种是将预成形坯是冷压制成后加热至锻造温度进行锻造,另一种是将烧结后的预成型胚重新加热至锻造温度进行锻造的技术,冷锻后的制品其塑性、密度均有提升,制品表面也更加光滑美观,还显著提升了新材料利用率。
2.2 精锻与等温锻压
在新材料加工过程中,应用精锻加工技术时加强对进化毛坯和精密锻压的重视程度,因此,相较于传统毛坯处理,精锻技术更注重精密度,需要严格按照设计图纸和预定规格进行制作,显著提升了产品的精密度及美观度,也有助于提升新材料利用率和产品性能[3]。等温锻压是介于热锻和冷锻之间的一种锻压技术,重点是对温度的把控,让新材料在适宜温度下熔解成型。以钢制锻件为例,一般将再结晶温度以下锻造称为温锻,常温锻造称为冷锻,再结晶温度以上称为热锻,温锻的成形阻力小于冷锻,相较于热锻,氧化及脱碳现象较为轻微,锻件质量也更为精密。具体工艺流程包含下料、预锻、终锻、检验四个步骤,在新材料处理中,采用温锻技术能够降低普通模具出错率,但针对锻件材料、大小和形状等较为复杂的制品,还需要继续实践摸索,探寻最优温锻工艺[4]
2.3 钢结硬质合金热锻加工
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钢结硬质合金作为一种新材料,是以碳化物、硼化物、氮化物等硬质化合物为硬质相的硬质合金,具有较高可锻性、良好力学性能,锻造后合金密度有所提升,硬质相分布有所改善,碳化物偏析也有所减少,在大型机械设备制作领域有很强应用价值[5]www.auau66.Com。钢结硬质合金
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热锻加工过程中会加入一些难溶材料,会导致金属颗粒出现分布不均匀的情况,采用锻压技术进行热锻加工,能够很好解决这一问题,提高新材料加工过程中的融合质量和效率,但是,热锻加工之前,首先要对钢结硬质合金进行预加工处理,改善合金性能,降低合金硬度,为后续其他工序提供有利条件,提高热锻加工合格率。具体预处理工艺如下:对钢结硬质合金进行球化退火,通常在真空炉或热处理炉内开展,在箱式炉内开展时需要提前做好装箱保护,应用保护剂进行填充,同时,钢结硬质合金导热性能较差,加热应缓慢均匀,避免出现氧化或脱碳问题。在实际退火时,先将温度缓慢加热至8502至890℃,保持4小时左右,随后将温度降至730℃左右,保温6小时后降至500℃出炉冷却,合金硬度可达到40HRC左右,合金组织主要为硬质相、合金碳化物与点状珠光体。
3 结束语
综上所述,随着市场需求的不断变化和基础科学的深入研究,锻压技术不断突破和创新,而这种突破和创新正来自锻压技术人员的精益求精,对自身传统思维定势的突破,在新材料加工处理中,锻压技术人员应当进行更加深入的研究,更加全面理解锻压技术,包括喷雾与粉末锻压、钢结硬质合金热锻加工、精锻与等温锻压等,将这些技术应用在新材料加工生产中,开拓性、创新性的引领新材料加工及锻压技术迈向更加光明的未来。
参考文献
[1]张金. 我对锻造技术发展的思考[J]. 锻造与冲压, 2018, (001):14-14.
[2]李新同, 李克, 李元衡. 精密锻造成型技术及应用分析[J]. 技术与市场, 2019, 26(01):105-105.
[3]夏巨谌, 邓磊, 金俊松,等. 我国精锻技术的现状及发展趋势[J]. 锻压技术, 2019(6).
[4]张玉平、韦光珍、李洋. 锻造温度对42CrMoSrIn新型模具钢锻模性能的影响[J]. 热加工工艺, 2020, v.49;No.543(17):131-134.
[5]杨光龙, 黄玉芳, 黄晓琴. 提高GT35钢结硬质合金冷挤压模寿命的工艺研究[J]. 机械研究与应用, 2020, 033(002):147-150.
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