为什么说锻造工艺在当前具有不可替代性?

汽车和一些传动轴必须采用锻造工艺,特别是曲轴类的部件。锻造是对块状和棒形钢料进行打击使之成形的加工方法。将锻坯加热到再结晶温度以上进行的锻造叫做热锻。

热锻将锻坯制作成接近最终产品的形状,同时提高了锻件的力学性能。锻造由于有锻打的效果,比铸造品具有更高的质量可靠性。汽车部件中要求具有高强度、高刚性的曲轴、凸轮轴、链轮齿轮等都是热锻锻件。汽车曲轴是汽车发动机内,使驱动活塞的直线运动转变为回转运动的轴类部件。曲轴由固定在发动机上的主轴、活塞连杆、连杆销、平衡配重等零部件组成。根据汽车类型和使用要求,汽车曲轴有直列3汽缸、直列4汽缸、直列6汽缸、V型6汽缸、V型8汽缸等多种形式,形状非常复杂。

汽车曲轴的批量生产方法是用铸造或锻造方法制作成接近曲轴最终形状的铸件或锻件,然后用机械加工方法进行最后的精加工,制成曲轴。近年来,对汽车曲轴高性能化的要求越来越迫切,力学性能优良的锻造曲轴成为汽车曲轴的主流轴类,用量不断增加。对汽车曲轴的性能要求是高强度、高刚性,以使发动机高效率化、静音化和低燃料消耗。同时,还要求曲轴实现轻量化。

过去的汽车锻造曲轴用材一般是碳素钢和Cr-Mo钢的热处理材(调质处理)。20世纪70年代后,为了降低材料费用,推进了非调质钢的开发,现在,含V的碳素钢(高疲劳强度钢)和无V的碳素钢等非调质钢成为汽车锻造曲轴用材的主流钢种。

此外,为了提高曲轴的疲劳强度,在曲轴机械加工后,对曲轴的连杆销和主轴圆角等危险部位进行高频淬火、软氮化、辊压加工等处理,以提高这些部位的强度,也表明了锻造曲轴的优越性。

对汽车曲轴进行锻造成形时,一般情况下是将锻坯加热到约1200℃后进行热锻。这样可以利用小型锻压设备,施加小负荷,进行良好精度锻造。制造锻造曲轴时,不仅要对锻造进行质量管理,而且,从曲轴材料设计、曲轴形状设计、炼钢直到锻造的系统工序都要进行严格的质量控制。用棒材加工的曲轴或车桥产品类很容易出现锻打开裂质量异议。

来源:中国冶金报-中国钢铁新闻网