锻造材料在锻造车间生产中的应用研究

锻造材料在锻造车间生产中的应用研究

高欢

天津航天长征技术装备有限公司 300462

摘要

锻造是一种通过加热、变形和冷却等工艺，将金属或非金属材料压制成各种形状的一种制造工艺。作为一种非常重要的加工方法，锻造广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等领域。本文针对锻造材料的分类、特点、性能表现及质量控制、在锻造车间中的应用和未来的发展趋势进行研究。

关键词：锻造材料、锻造车间、金属锻造材料、非金属锻造材料

引言

锻造技术是制造业中常见的一种金属加工方法，具有形状复杂、性能优良、加工精度高、装备简单等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、机械、电力等领域。在锻造过程中，材料的选择、应用和质量直接影响到锻件的性能和品质。因此对于锻造材料的研究和应用，一直是制造业与学术界关注的热点问题。本文通过对锻造材料的现状、分类、特点、应用和发展趋势等方面进行研究，通过对锻造材料的深入探讨，为锻造车间提高产品质量、降低生产成本提供具有实际意义的指导，同时为锻造材料的未来发展提供有益的参考和启示。

二、锻造材料在锻造车间生产中的现状

目前，我国锻造行业虽然有了一定的发展基础，但并未完全掌握锻造行业中的高端核心技术。原材料的质量参差不齐，锻造材料的加工工艺和质量控制还不够规范和严格，锻造材料的标准化程度还有待提高，不同厂家的材料性能差异仍然较大，难以保证锻造件的一致性和可靠性。

三、锻造材料的分类与特点

3.1 金属锻造材料

金属锻造材料包括钢材、铝合金、镁合金、钛合金、红铜、黄铜、特殊金属合金等。钢是最常用的一种金属锻造材料，其主要成分是碳和铁。根据其含碳量和杂质元素不同，钢的性能、硬度、韧性、耐腐蚀性、磁性等方面也有所不同，常用的有碳钢、合金钢、不锈钢、高速钢等。铝合金具有良好的加工性能、耐腐蚀性能和导电性能，镍基合金、钴基合金、钽合金、铜镍合金等特殊金属合金具有高强度、高耐热、高耐腐蚀等特点，广泛应用于航空、汽车、电子、建筑等领域。镁合金具有比铝合金更轻、更强硬、更加耐腐蚀的性质，应用于轻质化领域如航空航天、汽车等。红铜和黄铜都是金属锻造材料的重要成分，具有良好的导电性和导热性，应用于建筑、电子、机械、硬件等领域。

3.2 非金属锻造材料

非金属锻造材料包括塑料、橡胶、玻璃、木材、石材、粉末冶金材料等。塑料是一种非常常见的非金属锻造材料，具有良好的塑性和可塑性，应用于各种塑料制品中，电器配件、家居用品等领域。橡胶是一种弹性材料，具有良好的耐热、耐寒、抗老化和减震等特点。玻璃是一种透明的非晶体，在高温下可塑性较好，可制成各种形状的材料。木材是一种天然的非金属材料，具有良好的机械强度和耐久性。石材硬度高、耐腐蚀广泛应用于建筑、纪念碑、广告牌等领域。粉末冶金材料是以金属粉末、陶瓷粉末、高分子材料或者其它非金属粉末作为原料，通过混合、压制、烧结等工艺制成的一类新型材料，具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高耐高温性等优点，非金属锻造材料种类繁多，各种材料在不同领域的应用也不尽相同。需要根据具体的生产需求来选择合适的非金属锻造材料。

3.3 锻造材料的特性与性能要求

锻造生产中，除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外，还必须满足锻件在使用过程中所提出的性能要求，包括强度指标、塑性指标、冲击韧度、疲劳强度、断裂初度和抗应力腐蚀性能等。锻造材料应具有较好的可锻性，以便在锻造过程中能够良好地变形和塑形。高强度的材料可以适应更高的应力环境。锻造材料的韧性是指其在断裂前能够吸收的能量，在一定程度上反映了其耐用程度。锻造材料的硬度是指其抵抗刻痕和塑性变形的能力，直接影响其抗磨性和使用寿命。锻造材料应具有良好的耐蚀性，以便在与腐蚀性环境接触时能够保持其性能。锻造材料的特性和性能要求是多方面的，需要根据锻造工艺的具体要求来选取最合适的材料。

四、锻造材料在锻造车间生产中的应用

4.1 锻造材料的选择原则

锻造材料的选择原则主要包括以下几个方面：根据产品使用环境和要求选择材料；根据生产工艺要求选择材料；根据成本和生产效益选择材料；根据规定和标准选择材料；根据供应情况和市场需求选择材料。选择合适的锻造材料是保证产品质量和性能的重要因素。在选择锻造材料时，需要考虑产品使用环境和要求，以确定需要具有哪些性能和特性；根据不同的生产工艺要求选择适合特定工艺的材料，同时，也需要考虑材料的成本和生产效益，并符合规定标准。锻造材料的选择原则需要在实际需求的基础上，综合考虑各方面因素，选择合适的材料，以确保产品质量及性能的稳定与卓越。

4.2 锻造材料的加工工艺与工作环境

锻造是一种常用的金属变形加工方法，材料的加工工艺和工作环境对于产品的质量和成品率有着至关重要的影响。锻造材料的加工工艺包括锤击式和压力式两种。锤击式适用于单件或小批量生产，可加工大型件，但需要有经验的工人进行操作；压力式适用于批量生产，所需设备较锤击式更大，成本更高，但加工效率更高，可实现自动化生产。锻造加工需要保持较高的温度，以保证材料的塑性，同时还需要保持良好的通风，减少加工时产生的粉尘和有害气体对操作人员的影响。在锻造加工工艺中，还需要考虑加热和冷却设备，来帮助加工过程的顺利进行。

五、锻造材料的发展趋势

5.1 新材料的研究及其在锻造车间中的应用

新材料的研究和发展是未来技术和产业发展的重要趋势之一。新材料通常包括功能材料、高强度材料、高温材料、轻质材料等，具有特殊的性能和应用价值。钛合金、高温合金、复合材料、轻质强度材料等高性能材料在航空航天、汽车、机械等行业中得到了广泛应用。记忆合金、热电材料、光电材料等，可以提高产品的附加值和应用范围。新材料的研究和发展可以提高产品的质量和竞争力，降低生产成本，促进锻造车间的技术和业务创新。

5.2 材料制备工艺的创新与改进

通过创新的溶剂热法、氧化物热还原法等方法，可以实现基于钛或镁的氧化物、硝酸盐、氯化物等前驱体，制备出具有良好微观结构和高性能的立方晶铝合金。在某些情况下，可以采用固相反应的方法来制备新型材料。通过高能球磨、溶剂热和水热反应来制备具有磁性、光电性、热电性等特性的材料。将常规制备方法和计算机模拟工艺相结合，可以创建新的材料结构，例如通过原子层堆积的方式来制备薄膜材料，可以实现超薄并保留原始的直接银色外观。

六、结语

锻造材料是锻造车间生产中不可或缺的一环，其质量和性能直接影响到锻件的质量和效益。本文从锻造材料在锻造车间生产中存在的现状、锻造材料的分类与特点、锻造材料在锻造车间生产中的应用以及锻造材料的发展趋势等方面进行了探讨和分析。可以发现锻造材料的发展正处于新的发展时期，在未来必将得到更好的发展和应用。希望本文能够为相关企业和锻造从业者提供参考和借鉴，同时也期待未来能够不断有新技术、新材料的应用和创新，为锻造行业的可持续发展做出积极的贡献。

参考文献

[1]吕增印.锻造车间设计[M].郑州：成组技术与生产现代化杂志社，2011

[2]李永明，刘艳蓉，李春，刘彪.（2020）. 锻造材料在中国的发展现状和应用研究. 稀有金属材料与工程，49（12），4489-4496.