文／張金

參加德國(guó)“鍛造技術(shù)最新進(jìn)展”國(guó)際會(huì)議的感想

文／張金

“鍛造技術(shù)最新進(jìn)展”國(guó)際會(huì)議由德國(guó)斯圖加特大學(xué)金屬成形技術(shù)所舉辦，每?jī)赡昱e辦一次。除了組織召開(kāi)“鍛造技術(shù)最新進(jìn)展”國(guó)際會(huì)議外，他們還組織“板材成形技術(shù)最新進(jìn)展”國(guó)際會(huì)議和“板材、管材及型材液壓成形最新進(jìn)展”國(guó)際會(huì)議，這兩個(gè)會(huì)議也是每?jī)赡昱e辦一次。本次鍛造會(huì)議的主題是“鍛造輕量化”。

此次會(huì)議共分“工藝模擬”、“模具與工藝”、“零件設(shè)計(jì)與材料”、“鍛造潤(rùn)滑”和“德國(guó)院校及研究機(jī)構(gòu)當(dāng)前的研究方向”5個(gè)專(zhuān)題，會(huì)議期間還舉辦了一個(gè)“相關(guān)主題的現(xiàn)場(chǎng)訪談”。

會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)

工藝模擬部分，由Forge軟件、Deform軟件和Simufact軟件的開(kāi)發(fā)商做了介紹，他們介紹的重點(diǎn)是軟件的應(yīng)用領(lǐng)域以及軟件的功能，強(qiáng)調(diào)各自軟件的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，這些優(yōu)勢(shì)主要集中在網(wǎng)格的生成、變化和再造上，同時(shí)也就軟件在鍛造工藝開(kāi)發(fā)和工藝優(yōu)化方面的案例進(jìn)行了分析。他們的介紹顯示：⑴開(kāi)發(fā)一個(gè)新工藝或完善一個(gè)新工藝，或?qū)σ粋€(gè)已有工藝進(jìn)行改進(jìn)，需要進(jìn)行多達(dá)30次以上的方案模擬，通過(guò)對(duì)這些模擬結(jié)果的分析，從中找出最優(yōu)的方案，即必須進(jìn)行大量的方案研究后才能將模擬結(jié)果投入實(shí)際使用。⑵數(shù)值模擬必須與物理實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合，必須有強(qiáng)大的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ枰则?yàn)證，以確定最優(yōu)的邊界條件。⑶數(shù)值模擬已經(jīng)擴(kuò)展到了如漸進(jìn)成形這樣復(fù)雜的成形領(lǐng)域，模擬應(yīng)用領(lǐng)域不再僅僅是鍛造工藝的模擬，而是已經(jīng)將與鍛造有關(guān)的工序加入到了模擬行列，而且如微觀組織和熱處理的數(shù)值模擬也已經(jīng)非常成熟。⑷當(dāng)前所有模擬軟件的極限停機(jī)、非確定性停機(jī)是普遍存在的問(wèn)題，還沒(méi)有找到合適的解決辦法。

模具與工藝部分，提出了一些新的概念，如ECOFORGE或ECOPLANT，也就是“經(jīng)濟(jì)鍛造”或“經(jīng)濟(jì)工廠”。這個(gè)概念主要是利用已有的現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)改善工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而達(dá)到減少工序、降低消耗、節(jié)約成本的目的，特別是制造業(yè)的輕量化受到極大重視。另外，依據(jù)零件不同、材料不同，還重點(diǎn)討論了冷鍛、冷擠工藝鏈的減少方法，以及冷鍛材料成形中的特性變化研究，同時(shí)也探討了一些材料的成形能力。這一部分給我們的啟示是：⑴物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仍然起著非常重要的作用，數(shù)值模擬只是一種輔助的分析工具，不能以模擬結(jié)果代替物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用還是有較大的差距的。⑵冷擠壓硬化作用、內(nèi)部質(zhì)量改善是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。特別是提出了一些新的鍛造方式，如把鍛—擠—旋壓等成形方式組合起來(lái)，或通過(guò)組合這3種成形方式的金屬流動(dòng)和運(yùn)動(dòng)特征而創(chuàng)造新的成形工藝，也就是說(shuō)有模具組合，也有運(yùn)動(dòng)方式組合。漸進(jìn)成形、特種材料的成形得到重視，這個(gè)領(lǐng)域也產(chǎn)生了新的成形設(shè)備，如伺服平鍛機(jī)，這種機(jī)器既能實(shí)現(xiàn)整體鍛造，也能實(shí)現(xiàn)平鍛的鐓頭，是成形類(lèi)似葉片等零件的好方法?；剞D(zhuǎn)成形（包括輥鍛、楔軋、斜軋、楔橫軋等)有了新的理念，機(jī)器也有了新的結(jié)構(gòu)，成形設(shè)備的主要特點(diǎn)是輥?zhàn)娱g隙、成形壓力、成形速度等可調(diào)，并且模具更換方便。

零件設(shè)計(jì)與材料部分，在實(shí)現(xiàn)使用功能的前提下利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行“無(wú)極”的形狀設(shè)計(jì)利于成形，同時(shí)也可以在輕量化方面做到最佳，這個(gè)技術(shù)大大加快了零部件的設(shè)計(jì)速度，包括制造工藝的規(guī)劃。在材料方面，開(kāi)始研究通過(guò)成形工藝改變材料特性，通過(guò)數(shù)值模擬研究材料特性和進(jìn)行材料創(chuàng)新，這樣可以大大降低材料的開(kāi)發(fā)周期和試制成本。本次會(huì)議中一些專(zhuān)家提出，鍛造企業(yè)必須廣泛研究汽車(chē)有多少種零件，這些零件如何用鍛壓的方法制造。不僅如此，一些企業(yè)已經(jīng)在這個(gè)基礎(chǔ)上與研究機(jī)構(gòu)、材料制造商探討和實(shí)現(xiàn)材料制造、成形和加工的一體化方案，有的零件已經(jīng)在實(shí)際中得到應(yīng)用。這一部分給我們的啟示是：⑴材料制造商、OEM、鍛造企業(yè)開(kāi)始合作，從零件原材料的開(kāi)發(fā)制造、結(jié)構(gòu)和性能設(shè)計(jì)到成形工藝的制定都統(tǒng)籌考慮，以實(shí)現(xiàn)低成本、低消耗等要求。⑵除了材料本身具有的性能外，零件結(jié)構(gòu)、鍛造方法等都是影響零件機(jī)械性能的因素，我們應(yīng)該對(duì)現(xiàn)有的零件進(jìn)行持續(xù)不斷的改善，特別是需要積極主動(dòng)地進(jìn)行研究和改進(jìn)。

鍛造潤(rùn)滑部分，由兩家潤(rùn)滑劑公司進(jìn)行主要的講解，他們的內(nèi)容不再完全集中在如何用和用在哪里，而是重點(diǎn)介紹了目前潤(rùn)滑劑的研究方向和突破，特別是在潤(rùn)滑機(jī)理、方便加工和環(huán)境友好方面做了大量的研究。當(dāng)前潤(rùn)滑劑的主要研究方向是冷成形潤(rùn)滑劑和有色金屬潤(rùn)滑劑的開(kāi)發(fā)。提出了潤(rùn)滑量—時(shí)機(jī)—工藝過(guò)程—鍛造次數(shù)之間的關(guān)系，也研究了潤(rùn)滑對(duì)機(jī)械性能和可鍛性的影響。本部分得到的啟示是：⑴潤(rùn)滑不僅僅有克服摩擦的作用，也是一個(gè)影響產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能節(jié)材輕量化的因素。⑵鍛造潤(rùn)滑需要進(jìn)一步地研究其機(jī)理，找到冷成形和特種材料成形狀態(tài)下的潤(rùn)滑規(guī)律。

德國(guó)院校及研究機(jī)構(gòu)當(dāng)前的研究方向部分，共發(fā)表了7篇論文，具體介紹如下：

⑴鍛造及板材成形中，如何控制“不確定性”現(xiàn)象，提倡控制成形，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化工藝、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及性能的目的。當(dāng)前研究的一種“不確定性”就是“變形中的性能”，也就是說(shuō)同一種材料在不同的條件下變形，或在相同條件下變形所產(chǎn)生的不同性能。做這種研究的目的是通過(guò)了解和控制產(chǎn)品成形過(guò)程中的性能來(lái)調(diào)整工藝，如模具溫度、模具結(jié)構(gòu)以及成形工序等，最終目的是節(jié)約材料和成本。

⑵探討組合材料成形，這種成形的目的有二，其一是依據(jù)產(chǎn)品性能提出二元組合零件，其二是易于成形的可以作為不易成形的過(guò)渡部分，成為間接潤(rùn)滑體。某些機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始對(duì)鋁合金和鋼的組合成形進(jìn)行了研究，探討結(jié)合面特性、流動(dòng)特性和生產(chǎn)后的產(chǎn)品性能等。

⑶研究深拉深與冷鍛的結(jié)合，首先用相同牌號(hào)的鋼拉深成形一個(gè)形狀，而后用冷擠壓的形式在其內(nèi)壓入金屬，形成一個(gè)實(shí)體的冷鍛件，這種方式同樣有利于節(jié)能和降低成本。

⑷冷鍛成形變截面零件，主要研究和探討如何在運(yùn)動(dòng)中的模具內(nèi)生產(chǎn)簡(jiǎn)單形狀的變截面零件，據(jù)開(kāi)展研究的人員介紹，這種方式工藝簡(jiǎn)單，便于成形，而且消耗小。

⑸研究熱－機(jī)械性能控制貝氏體的機(jī)械特性，也就是通過(guò)控制零件的成形來(lái)研究零件的機(jī)械性能，或通過(guò)控制零件的機(jī)械性能來(lái)研究成形過(guò)程，從而減少材料開(kāi)發(fā)、熱處理消耗，同時(shí)也讓材料性能實(shí)現(xiàn)最大化。

⑹研究有色金屬或特種材料的連鑄連軋工藝，探討不同成分及合金含量的情況下，這種工藝對(duì)材料性能和成形性的影響，從而開(kāi)拓尋找新材料的途徑，也就是研究微合金非調(diào)質(zhì)鋼的制作工藝。

⑺研究探討利用自由鍛生產(chǎn)空心風(fēng)電主軸的技術(shù)問(wèn)題，因?yàn)槲磥?lái)大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)必須使用空心軸，這樣可以減小安裝難度，降低成本。

相關(guān)主題的現(xiàn)場(chǎng)訪談部分，大家探討了如何開(kāi)展輕量化生產(chǎn)，包括如何開(kāi)展企業(yè)間合作、如何獲得政府支持、如何發(fā)揮行業(yè)組織作用等，特別是談到了鍛造企業(yè)如何完整地建立基于“節(jié)約”理念的管理體系。

本次會(huì)議就輕量化主題展開(kāi)研討，涉及到了材料開(kāi)發(fā)、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鍛造成形技術(shù)、數(shù)值模擬的新成果、新設(shè)備的研發(fā)和管理手段等，從中獲得的研究開(kāi)發(fā)理念和研究成果，對(duì)于我國(guó)鍛壓行業(yè)新技術(shù)的研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、企業(yè)鍛造工藝的持續(xù)改進(jìn)和未來(lái)如何向低碳環(huán)保方向發(fā)展都具有一定的指導(dǎo)作用。