锻压工艺在产品设计中的重要性及多种应用 - 广州国际铸造、压铸及锻压工业展览会

锻压工艺，作为锻造与冲压的统称，是一种通过锻压机械对坯料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成形加工方法。这种工艺不仅广泛应用于各个工业领域，更在产品设计中发挥着至关重要的作用。

锻造方面，根据坯料在加工时的温度差异，锻压工艺可分为冷锻和热锻。冷锻通常在室温下进行，而热锻则是在坯料金属的再结晶温度以上进行。此外，还有一种介于两者之间的温锻工艺，尽管在某些情况下也被归类为热锻，但在实际生产中，其平整度往往处于冷锻和热锻之间。

对于冷锻工艺，它特别适用于室温状态的金属材料加工，能够获得较好的平整度。相比之下，热锻工艺的平整度则相对较差。而温锻工艺，其金属材料的温度介于冷锻与热锻之间，因此其平整度表现也适中。

值得一提的是，冷锻工艺不仅是一种制造工艺，也是一种加工方法，与冷冲压加工工艺有相似之处。在冷锻过程中，材料、模具和设备是三大关键要素。与冷冲压不同的是，冷锻加工的材料主要以圆盘或线材为主，而冲压加工则主要处理板材。

在中国，冷锻工艺被称为冷镦，而在日本则被称为锻造冷间或简称冷锻。此外，三次元冷锻（Cold Forging）也是冷锻工艺的一种重要形式。
相较于热锻，冷锻工艺无需昂贵的加热设备，且材料利用率高、加工精度卓越。然而，这一工艺对模具设计制造及设备压力提出了更为严苛的要求，从而在一定程度上限制了其应用范围。

1、热锻的优缺点

优点：在热锻过程中，由于锻件材料的温度远高于再结晶温度，晶粒有充足的时间生长，从而得到较为粗大的晶粒，这有助于提高断裂韧性，降低裂纹扩展速率。

缺点：

（1）高温作业环境对人员和材料的安全构成威胁。
（2）材料在高温下易发生氧化，形成氧化皮，影响表面积垢、光洁度和平整度。
（3）锻件材料在降温过程中产生冷缩现象，影响尺寸精度。
（4）高温作业需要昂贵的设备和维护费用。

2、冷锻的优缺点

优点：

（1）冷锻过程中，锻件材料不易产生氧化皮，表面光洁度良好。
（2）锻件尺寸的精密度高。
（3）加工硬化现象使强度和硬度得到提升。
（4）金属纤维流向可获得特定的方向性，有利于产品性能。
（5）无需加热处理，减少污染并降低成本。
（6）节省加热费用，进一步降低生产成本。

缺点：

（1）锻件材料的塑性、韧性有所降低，可能影响后续加工。
（2）所需变形力大于热锻，对模具和设备提出更高要求。
（3）材料内部可能产生残余应力，影响产品性能。
（4）金属晶粒可能发生变形或破碎，影响材料性能。
（5）加工过程中的方向性可能不适用于所有产品使用场合。

3、冷锻模具的核心地位：

在冷锻工艺中，模具被视为至关重要的三要素之一。产品最终成形的效果，与模具的型腔设计、制造精度以及所选用的材料质量紧密相连。

4、冷锻模具的基本构成：

冷锻模具通常由多个关键组件构成，包括型腔、凸模、凹模等。这些组件的协同作用，确保了产品能够按照预期的形状和尺寸进行精确成形。

5、冷锻模具常用材料概览：

请注意，以下表格仅列举了一些常见的冷锻模具材料。在实际应用中，根据产品的特定需求和模具的独特设计，可能会选用其他材质并经过相应的热处理。

6、材料特性详解：

在冷锻模具的制造过程中，选择合适的材料至关重要。不同的材料具有各自独特的特性，这些特性将直接影响模具的性能和使用寿命。因此，了解并掌握各种材料的特性，对于优化模具设计和提高生产效率具有重要意义。

超硬材料按照硬度分为G1至G8，其中G1的构造最为细密，而G8的构造则较为粗犷。这些超硬材料通过烧结工艺制成，即在高温环境下将铁粉与碳、钴等成分混合烧结，形成坚硬的组织。然而，由于粉末特性，烧结过程中有时会在材料中残留空气，形成气孔。这些气孔在模具中往往难以察觉，但若存在，则可能导致生产过程中的模具破损和产品缺陷。为了改善这一问题，通常采用HIP处理，即在超硬材料烧结后，将其置于1000个大气压的真空环境中，以抽出其中的空气并改善气孔缺陷。