1. 前言
就冷鍛科技的發(fā)展歷史、冷鍛的定義、冷鍛工藝知識結(jié)構(gòu)體系等方面的研究收獲,做了一些簡短的介紹;就當時我國面臨加入WTO之機遇與沖擊形勢,從我國汽車工業(yè)情況,汽車生產(chǎn)中冷鍛技術(shù)情況及采取的對策,提出了一些看法與建議。
20年過去了,我國汽車工業(yè)生產(chǎn)取得突飛猛進的發(fā)展成績。汽車產(chǎn)銷量、品種、質(zhì)量等均在飛速提高,如僅汽車產(chǎn)量從1995年的百萬輛水平,到2011年開始的千萬輛,2013年以后穩(wěn)定在兩千萬輛以上的水平,2017年達三千萬輛,一躍成為了世界上汽車產(chǎn)銷量穩(wěn)居界第一的國家;再如汽車零部件中冷鍛件的重量,從1990年代4~5kg/輛,到現(xiàn)如今的約20kg/輛,上升了一個數(shù)量級。憑此兩點,足可表明我國汽車生產(chǎn)技術(shù)及涵蓋在其中的冷鍛加工技術(shù),有著令人鼓舞的進步。
當然,我國制造業(yè)還存在著不少劣勢與落后之處,汽車大國并非汽車強國,制造大國并非制造強國。向強國邁進,這是人心所向、大勢所趨。為引領(lǐng)導(dǎo)向,中國機械工程學(xué)會于2010年編制了《中國機械工程技術(shù)路線圖》,國務(wù)院在2015年頒布了《中國制造2025》,部署我國全面推進實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年的行動綱領(lǐng)。
在學(xué)習(xí)“路線圖”,尤其是《中國制造2025》這些綱領(lǐng)性文件中,筆者特別注意到“綠色”兩字。“路線圖”規(guī)劃我國機械工程技術(shù)發(fā)展的五大趨勢之首為“綠色”;《中國制造2025》提出的基本方針之中有“綠色發(fā)展”,明確九項戰(zhàn)略任務(wù)和重點中有“全面推進綠色制造”。而金屬加工領(lǐng)域尤其鍛壓加工中的“綠色”,當屬沖壓與冷鍛等冷加工。
基于上述背景,筆者欣然接受編輯部的熱忱邀約,為本刊今年重點計劃《冷溫精鍛工藝與裝備實用案例寶典》新書發(fā)布會暨冷溫精鍛行業(yè)高峰論壇等岀版及活動的推進,撰寫幾篇文章,科普一下先進制造的冷鍛技術(shù)。并以此試圖繼續(xù)共同為我國冷鍛技術(shù)的進一步推廣、應(yīng)用與發(fā)展,為綠色制造的全面實施,出一份力,盡一份責。
2. 螺釘制造之誘掖
大眾熟知且生活中常說的螺絲釘、螺絲帽,在制造加工工業(yè)中稱之為螺釘(螺栓)、螺母,即附圖所示的零件。附圖為標準緊固件中最基本的3種零件,螺釘、螺母和墊圈。它們有不同的形狀、特點,也各有多種可能的加工方法及工藝方案。如其中的螺釘,可以有以下三種主要加工方法:
(1)切削 用金屬棒料通過車削加工而成。其制造方法簡便易行。但這種方法不僅要切除多余金屬,浪費原材料,而且割斷了的金屬纖維,損害了螺釘?shù)膹姸取?/SPAN>
(2)熱鍛 將金屬棒料或塊料加熱至再結(jié)晶溫度以上進行熱擠壓或熱鐓鍛成形。這種方法能節(jié)省原材料,但由于加熱造成了對環(huán)境的污染和對操作者身體的某些危害,尤其是因金屬熱變形軟化,降低了螺釘?shù)膹姸取?/SPAN>
(3)冷鍛 用金屬棒料或塊料直接進行冷擠壓或鐓鍛及螺紋滾壓成形。雖然這種方法變形抗力比熱鍛時要大,但更能節(jié)省原材料;而且,螺釘強度因冷變形硬化而大為提高;還有對環(huán)境無污染,操作更安全的特點。可以說,冷鍛方法既環(huán)保又節(jié)能。
制作螺釘?shù)脑牧希磭覙藴剩瑸槲覈撹F牌號中優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的低碳鋼或中碳鋼。
在保證原材料的性能特征前提下,用以上3種方法,均可完成螺釘?shù)募庸ぶ圃觳⑴可a(chǎn)。然而,深入一步,通過分析對比其加工特點,明顯看出,冷鍛加工乃是適宜的方法,特別在當今世代,乃是最為“先進”,最為“綠色”。
現(xiàn)在的問題是,像螺釘類這樣到處需求、十分傳統(tǒng)的機械零件,并非高、精、尖產(chǎn)品,可我國在制造上尚有許多落后之處,其質(zhì)量上仍不太過關(guān),如此現(xiàn)象實屬不該存在。
據(jù)2017年全國兩會期間網(wǎng)上報道,我國有一些企業(yè)或在做得非常好的產(chǎn)品中,不用國產(chǎn)螺栓,而用進口螺栓;追問下去,企業(yè)主說是不敢買國產(chǎn)的。而相比之下,德國總理2012年在北京的某次講演中談及德國制造技術(shù)時說,連一顆螺釘?shù)闹圃焖疁剩聡彩鞘澜缟献钕冗M的。對比這種差距,當然值得深思。
螺釘制造問題的引例,可激發(fā)我國冷鍛技術(shù)、冷鍛產(chǎn)品的努力方向,盡快達到先進工業(yè)化國家那種水平的自信,乃至于達到超越的高度。
3. 冷鍛的學(xué)術(shù)與工程特點
冷鍛,在學(xué)科學(xué)術(shù)上,隸屬于材料成形學(xué)、材料成形與控制、材料加工,材料科學(xué)與工程等學(xué)科專業(yè),受中國機械工程學(xué)會及其塑性工程分會等指導(dǎo)與領(lǐng)導(dǎo);在工程制造業(yè)里,歸屬于鍛壓協(xié)會、汽車工業(yè)協(xié)會、模具工業(yè)協(xié)會及其上屬的機械工業(yè)聯(lián)合會等行業(yè)協(xié)會協(xié)調(diào)與領(lǐng)導(dǎo)。
由此可見,冷鍛既為科學(xué),也為技術(shù);既屬學(xué)科,也屬工程;既有理論,又有實際。冷鍛產(chǎn)品類型眾多,應(yīng)用相當廣泛,其是我國發(fā)展成為制造強國不可或缺的一個領(lǐng)域。因此,有必要也必須將對冷鍛特點的認識從原來較膚淺的進步,提升到現(xiàn)當今更深入的程度。
(1)學(xué)科理論上 金屬塑性成形(又稱壓力加工或鍛壓)原理中,有許多方法進行分類。從金屬學(xué)再結(jié)晶之角度,可分為熱(變)成形(包熱鍛、熱沖、熱軋及熱拉等)和冷(變)成形(包括冷鍛、冷沖,冷軋及冷拉等)兩大類。還有細化出四大類的分法,等等。
應(yīng)該說,兩大類成形的分法較為簡潔實用。不過,對此兩類成形特點的認知,人們還往往停留在變形抗力、表面質(zhì)量及原材料消耗等方面的認識上,比較原始而又不甚深刻,故必須與時俱進,順勢探究。
(2)工程實際 在工程設(shè)計及生產(chǎn)領(lǐng)域,普遍將鍛壓加工分為三類:熱鍛,溫鍛和冷鍛。這可以認為從加工溫度的角度進行的分類。其中,視在室溫下進行的鍛壓加工為冷鍛。這一劃分的概念雖不十分科學(xué),但符合較多設(shè)計、制造及使用者們的習(xí)慣,也不至于存在太大問題,所以,能廣為流傳。
傳統(tǒng)的相關(guān)資料給出了熱鍛、溫鍛和冷鍛此三類成形當今達到的技術(shù)工藝水平,包括鍛件的外形、尺寸及精度、原材料與坯料及中間處理要求、生產(chǎn)批量及模具壽命水平等。
4. 結(jié)語
(1)冷鍛的本源特征決定了其是一種科學(xué)技術(shù)和先進的制造方法。
(2)大力推廣應(yīng)用與發(fā)展冷鍛科技乃是當今制造業(yè)一大趨勢。
(3)后續(xù)文章將主要對冷鍛工藝最新知識及相關(guān)設(shè)計作些科普。