［摘 要］模鍛技術(shù)作為一種重要的金屬加工工藝，在柴油機(jī)重工領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。文章分析了模鍛技術(shù)在柴油機(jī)重工領(lǐng)域的應(yīng)用途徑和發(fā)展趨勢，旨在展現(xiàn)模鍛技術(shù)在柴油機(jī)制造中的重要作用。

［關(guān)鍵詞］柴油機(jī)；重工領(lǐng)域；模鍛技術(shù)；革新；發(fā)展

［中圖分類號］TM75 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）05–0073–03

1 概述

模鍛技術(shù)是指利用金屬在高溫、高壓狀態(tài)下的塑性變形特性，通過模具的作用使金屬坯料在一定形狀的閉塞型腔內(nèi)經(jīng)過變形，得到所需形狀和尺寸的零部件。該工藝既能保留金屬材料原有結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能，又能顯著提高零部件密實(shí)度及尺寸精度，提升柴油機(jī)整體性能。模鍛技術(shù)較傳統(tǒng)鑄造工藝在柴油機(jī)重工領(lǐng)域有很多優(yōu)點(diǎn)：①提高金屬材料的強(qiáng)度、硬度及耐磨性等機(jī)械性能，使生產(chǎn)出來的零部件更經(jīng)久耐用，可靠性更高。②緩解材料內(nèi)部缺陷與孔隙，改善其密實(shí)度與均勻性，進(jìn)而提升零部件使用壽命與安全性。③減少物料的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，與現(xiàn)代工業(yè)中綠色、高效發(fā)展的理念相吻合。在柴油機(jī)重工領(lǐng)域中，采用模鍛技術(shù)不但能提高零部件質(zhì)量與性能，而且能提高柴油機(jī)整體系統(tǒng)性能與可靠性，對促進(jìn)柴油機(jī)制造業(yè)向高質(zhì)量、高效率方向發(fā)展具有重要的支撐作用。所以，對柴油機(jī)重工領(lǐng)域中模鍛技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行深入研究，既有利于制造業(yè)水平的提高，又能促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，給我國柴油機(jī)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來了新生與動力。

2 柴油機(jī)重工領(lǐng)域中模鍛技術(shù)的應(yīng)用途徑

2.1 應(yīng)用于曲軸

曲軸是柴油機(jī)最主要的零部件。用傳統(tǒng)加工工藝制造的曲軸內(nèi)部晶粒較粗，材料性能不均，易誘發(fā)斷裂和變形等質(zhì)量隱患。而采用模鍛技術(shù)可以有效地克服上述問題，使得曲軸獲得較高強(qiáng)度與韌性，保證其在柴油機(jī)上穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。將模鍛技術(shù)運(yùn)用到曲軸制造過程中主要有如下步驟：①選用優(yōu)質(zhì)合金鋼為材料，確保曲軸材質(zhì)精良；②在高溫環(huán)境中對物料進(jìn)行加熱，使其達(dá)到某一溫度以方便后續(xù)成型操作；③通過模具將加熱好的材料鍛造成型，以提高力學(xué)性能；④經(jīng)冷卻處理及精密加工，獲得滿足要求的曲軸產(chǎn)品。通過模鍛技術(shù)的應(yīng)用，使曲軸不但強(qiáng)度、耐磨性等各方面都有較大的提高，而且極大地減少了曲軸制造中能耗、材料浪費(fèi)等問題，達(dá)到資源高效利用目的。該技術(shù)的運(yùn)用不僅給柴油機(jī)性能提升帶來了巨大的推動力量，同時也對整個工業(yè)制造領(lǐng)域提供了重要經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐價(jià)值。總之，把模鍛技術(shù)應(yīng)用于曲軸制造領(lǐng)域是革命性技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)生的利益與優(yōu)勢必將不斷促進(jìn)柴油機(jī)重工領(lǐng)域向前發(fā)展。

2.2 應(yīng)用于連桿

在柴油機(jī)重工領(lǐng)域中，模鍛技術(shù)是連桿生產(chǎn)過程中不可代替的重要制造工藝。模鍛技術(shù)由于具有效率高、精度高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，已成為制造業(yè)的重要技術(shù)手段，并廣泛用于各重工領(lǐng)域，尤其是柴油機(jī)連桿生產(chǎn)。連桿是柴油機(jī)上非常關(guān)鍵的零部件，承受著高頻率往復(fù)運(yùn)動及較大壓力，其好壞直接影響柴油機(jī)整體性能。將模鍛技術(shù)應(yīng)用于連桿制造，既可確保連桿內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)致密均勻，又可有效改善連桿的強(qiáng)度與耐久性。模鍛技術(shù)用于連桿制造時，必須選擇合適的材料，一般以高質(zhì)量合金鋼為材料，經(jīng)加熱至一定溫度再模鍛成形。

在模鍛時，用模具使熱變形金屬發(fā)生塑性變形，從而在模具作用下能得到要求的形狀與尺寸，且金屬內(nèi)部缺陷得以消除，結(jié)晶度及機(jī)械性能得到改善。模鍛時通過對加熱溫度、鍛造速度及壓力的控制來保證連桿滿足設(shè)計(jì)所需尺寸精度及表面質(zhì)量。模鍛成型后的連桿組織更緊密，晶粒更細(xì)，使連桿抗壓、抗疲勞及耐磨損性能得到顯著提高，確保柴油機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。將模鍛技術(shù)應(yīng)用于柴油機(jī)連桿制造，對柴油機(jī)整體性能的提升具有重要的支持作用。模鍛技術(shù)以其高超的技術(shù)、嚴(yán)格的質(zhì)量控制不但有效地促進(jìn)連桿質(zhì)量與性能的提高，而且給柴油機(jī)行業(yè)帶來新的生機(jī)與發(fā)展。

2.3 應(yīng)用于凸輪軸

在柴油機(jī)重工領(lǐng)域中，模鍛技術(shù)是凸輪軸制造過程中的重要工藝之一，其在凸輪軸上的運(yùn)用方式受到了人們的廣泛關(guān)注和重視。凸輪軸是柴油機(jī)中的重要部件，其質(zhì)量與性能對柴油機(jī)運(yùn)行效率與穩(wěn)定性有著直接影響。所以，利用模鍛技術(shù)加工制作凸輪軸，既能提高凸輪軸的強(qiáng)度與耐磨性，又能確保凸輪軸的精密度與表面質(zhì)量，有效地促進(jìn)柴油機(jī)整體性能與可靠性的提高。具備耐高溫、高強(qiáng)度、高耐磨性的原料經(jīng)預(yù)熱至合適鍛造溫度區(qū)間后，置于模具內(nèi)成型，模鍛時溫度、壓力及變形速率的準(zhǔn)確控制保證了凸輪軸鍛造時金屬能得到均勻流動，從而避免了裂紋及氣孔缺陷產(chǎn)生?？傮w來說，模鍛技術(shù)在凸輪軸上的應(yīng)用，既能改善凸輪軸整體品質(zhì)與性能，又能滿足柴油機(jī)對高強(qiáng)度、高精度零部件的要求。

3 柴油機(jī)重工中模鍛技術(shù)的發(fā)展動向

3.1 精細(xì)化

精細(xì)化是指在模鍛技術(shù)的運(yùn)用下，使產(chǎn)品得到更精細(xì)、更精密的加工制造，從而促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、性能及可靠性的提高。

（1）精細(xì)化模鍛技術(shù)條件下，柴油機(jī)零部件精度與質(zhì)量有很大提高。采用精細(xì)化模鍛加工可實(shí)現(xiàn)零部件外形、尺寸及表面光潔度的準(zhǔn)確控制，使產(chǎn)品裝配更準(zhǔn)確，進(jìn)而提升整機(jī)性能及可靠性。

（2）精細(xì)化模鍛技術(shù)可以有效地降低成本，提高效益。與傳統(tǒng)加工工藝相比較，精細(xì)化模鍛技術(shù)擁有生產(chǎn)效率高、能耗小、材料利用率高的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地降低生產(chǎn)成本和提升生產(chǎn)效率，給企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）采用精細(xì)化模鍛技術(shù)使柴油機(jī)重工領(lǐng)域更容易實(shí)現(xiàn)綠色制造。模鍛工藝自身是一項(xiàng)比較環(huán)保的生產(chǎn)技術(shù)，精細(xì)化模鍛技術(shù)可以進(jìn)一步降低廢料的產(chǎn)生，節(jié)約能源的消耗，滿足現(xiàn)代社會對于環(huán)保和節(jié)能發(fā)展的要求。

精細(xì)化模鍛技術(shù)經(jīng)過不斷地探索與創(chuàng)新，一定會在柴油機(jī)重工領(lǐng)域顯示出更廣泛的應(yīng)用前景。

3.2 全面化

在柴油機(jī)重工行業(yè)，模鍛技術(shù)是一種關(guān)鍵制造工藝，發(fā)展趨勢正在走向全面化。技術(shù)的全面應(yīng)用不僅體現(xiàn)在其廣泛的應(yīng)用范圍上，更重要的是技術(shù)本身的深入發(fā)展和集成創(chuàng)新。隨著人們對柴油機(jī)性能的要求越來越高，對模鍛技術(shù)也提出了較高的要求。傳統(tǒng)模鍛技術(shù)雖能滿足基本的生產(chǎn)需要，但是在提高材料利用率、降低生產(chǎn)成本及增強(qiáng)產(chǎn)品性能方面還有很大的改進(jìn)空間。于是出現(xiàn)了全面化的發(fā)展趨勢，其目的是通過技術(shù)創(chuàng)新與集成來對模鍛技術(shù)進(jìn)行整體提升。

從選材上看，全面化模鍛技術(shù)強(qiáng)調(diào)使用合金鋼和鈦合金這類新型高性能材料。這類材料強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)，可顯著改善柴油機(jī)零部件性能，延長壽命。同時，新型材料的使用對模鍛技術(shù)的發(fā)展提出更高要求，必須發(fā)展新的模具設(shè)計(jì)與制造工藝以滿足這類材料特點(diǎn)。

從工藝優(yōu)化上看，全面化模鍛技術(shù)著力于提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。通過引進(jìn)先進(jìn)自動化設(shè)備及控制系統(tǒng)，使模鍛過程自動化、智能化。這樣既能減少人為操作失誤和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又能大幅提高生產(chǎn)效率。另外通過對模具設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)的優(yōu)化，減少了材料浪費(fèi)與能源消耗，達(dá)到了綠色制造與可持續(xù)發(fā)展的目的。

在技術(shù)創(chuàng)新上，全面化模鍛工藝不斷推出新工藝方法與裝備技術(shù)。如利用三維打印技術(shù)進(jìn)行模具制造，可大幅縮短模具制造周期，降低成本。利用熱成形技術(shù)可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀零部件一次成型，提高了材料利用率及產(chǎn)品質(zhì)量。利用數(shù)值模擬技術(shù)可實(shí)現(xiàn)模鍛過程的準(zhǔn)確模擬與分析，為工藝優(yōu)化提供強(qiáng)有力的支撐。

3.3 節(jié)能化

節(jié)能化是目前社會行業(yè)發(fā)展中的一個主要方向，同時被廣泛地應(yīng)用于柴油機(jī)重工并大力推廣。對模鍛技術(shù)進(jìn)行不斷地改進(jìn)與升級，能夠達(dá)到優(yōu)化工藝流程以降低能耗、提高生產(chǎn)效率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目的。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步及工藝技術(shù)的不斷成熟，柴油機(jī)重工領(lǐng)域模鍛技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出了新的態(tài)勢。節(jié)能化不只是能源的高效使用，更重要的是在生產(chǎn)中合理地分配各類資源。通過采用模鍛技術(shù)可降低材料浪費(fèi)、提高零部件成形精度、最大限度利用資源、促進(jìn)柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。實(shí)踐中，節(jié)能化需要不斷地探索與創(chuàng)新，從模鍛技術(shù)研究與應(yīng)用上尋求最優(yōu)節(jié)能方案。只有在技術(shù)方面不斷尋求突破與創(chuàng)新才能夠更好的滿足市場需求，提升柴油機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量與競爭力。同時，節(jié)能化還需行業(yè)各界通力協(xié)作，以技術(shù)交流與合作促進(jìn)柴油機(jī)重工領(lǐng)域模鍛技術(shù)進(jìn)步，從而達(dá)到行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

柴油機(jī)重工中模鍛技術(shù)的應(yīng)用給柴油機(jī)制造提供了更多機(jī)遇與挑戰(zhàn)。希望模鍛技術(shù)能在未來日臻完善，給柴油機(jī)制造業(yè)帶去更大的革新與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 李柱錦.AZ80-Ce 鎂合金熱鍛可行性及其組織演化機(jī)理[D]. 吉林：吉林大學(xué)，2023.

[2] 邢書明，鮑培瑋，韓亮，等. 淺談液態(tài)模鍛技術(shù)與應(yīng)用[J].鍛造與沖壓，2023（13）：20，22，24，26.

[3] 趙鑫. 新型高密度鎳基合金熱加工工藝優(yōu)化與微觀組織精準(zhǔn)調(diào)控研究[D]. 北京：北京科技大學(xué)，2023.