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《材料制备与加工》闭式模锻的特点及发展概况1、闭式模锻的特点开式模锻(见图1a)时，锻件沿分模面周围形成横向飞边；闭式模锻(见图1b和图1c)时不形成横向飞边。其中，图lb为整体凹模闭式模锻；图1c为可分凹模闭式模锻也称闭塞锻造。图1开式模锻与闭式模锻简图a）开式模锻b)、c)闭式模锻闭式模锻亦称无飞边模锻，模锻时坯料金属在封闭的模膛中成形。因此，闭式模锻可以使得锻件的几何形状、尺寸精度和表面质量最大限度地接近于成品零件。闭式模锻按变形金属充满模膛的方式可分为镦粗式和镦粗压入式两类。镦粗式闭式模锻，其变形过程可以分为三个阶段(见图2)：图2闭式镦粗时充满模膛的三个阶段（1）镦粗阶段(见图2a)，从毛坯与冲头表面接触开始到毛坯金属与凹模模膛最宽处的侧壁接触为止。与开式镦粗一样，闭式镦粗也分整体闭式镦粗和局部闭式镦粗两类。前者都是以毛坯外径定位，而后者都是以毛坯的不变形部分定位。（2）充满角隙阶段(见图2b)，即从毛坯的鼓形侧面与凹模侧壁接触开始，到整个侧表面与模壁贴合且模膛角隙完全充满为止。在这一阶段中，变形金属的流动受到模壁的阻碍，变形金属各部分处于不同的三向压应力状态。随着毛坯变形程度的增加，模壁承受的侧向压力逐渐增大，直到模膛完全充满为止。（3）挤出端部飞边阶段(见图2c)，即充满模膛后的多余金属在继续增大的压力作用下被挤入凸、凹模之间的间隙中，形成环形纵向飞边。闭式模锻具有以下特点：(1)金属材料利用率高。闭式模锻，特别是可分凹模模锻不产生飞边，模锻斜度为1°～3°甚至无斜度，可以锻出垂直于锻击方向的凹坑。这些优点能使金属材料利用率从25％～70％提高到50％～85％以上，也就是说由有飞边模锻变为可分凹模无飞边闭式模锻，每生产1t锻件平均能节约金属材料0.20t左右。(2)提高劳动生产率采用可分凹模模锻，常常可减少甚至取消模锻制坯工艺，使模锻工步数由2～4个减少到1～2个，而且还可省去切边工步和一些辅助工步，生产率平均可提高25％一50％。由于减少了制坯工步，省去了切边工步和辅助工步，并能保证坯料在模膛内良好的定位，因而比较容易实现模锻生产自动化。(3)提高锻件质量闭式模锻能使锻件与成品零件的形状非常接近或完全一致，使金属纤维沿零件轮廓连续分布，变形金属处于三向压应力状态，有利于提高金属材料的塑性，能够防止零件内部出现疏松，因此产品力学性能较一般开式模锻件可提高25％以上。此外，由于锻件无飞边，不会因切边而形成纤维外露，这对应力腐蚀敏感的材料和零件抗腐蚀气氛是有利的。(4)节约加热能耗节约加热能耗是伴随着提高材料利用率而产生的。第一，据相关资料统计，饼盘类锻件由开式有飞边模锻改为闭式无飞边模锻时，其材料利用率平均可提高15％，因此，加热锻件毛坯的电能或其他能源同样也可节约15％；第二，因为闭式模锻作为精密模锻件的主要方式，锻件余量及公差一般取为开式模锻的一半，因此，其材料利用率得到进一步的提高，相应地，可进一步节约加热能耗；第三，若将闭式热锻改为闭式温锻．即将始锻温度由1200℃降低到800℃以下，则可节约加热电能35％。(5)节省机加工成本很明显。闭式模锻锻件不仅余量和公差小，而且不存在切离飞边时留下的残余飞边，可有效减少后续的机械加工T时，减少机床和刀具消耗，从而有利于节省机加工成本。(6)模具寿命的比较长。对于一些小型锻件，无论是整体凹模闭式模锻(形状简单的锻件)还是可分凹模闭式模锻(形状复杂的锻件)，其模锻时模具吸热与散热基本平衡，模具寿命高于或至少相当于开式锻模的寿命。可分凹模模锻结构钢锻件时的模具寿命为3000～15000件，模锻黄铜锻件时的模具寿命可达10万件以上。对于一些中型和大型锻件，闭式模锻时模具升温快、磨损也快，因此模具寿命一般低于开式锻模的寿命。随着适合于热挤压的模具钢的出现、新型润滑剂和润滑技术的进步，闭式模锻的寿命正在迅速提高。2、闭式模锻的国内外发展概况闭式模锻作为精模锻的主要形式，因其在节材、节能、提高锻件性能、提高生产效率和降低生产成本方面的优越性，国内外较早就开始了研究和应用。2.1国外发展概况20世纪90年代以来，可分凹模闭式模锻进入产业化应用，不仅适用于成形锥齿轮、管接头、十字轴、星形套等产品，也适用于双法兰、中间粗大的轴类件及小型阀体等产品。近十多年来，可分凹模闭式模锻得到了较快的发展，其主要原因是分流降压原理的运用．即在封闭模膛最后充满的地方设置形状与尺寸大小合理的分流降压腔(孔)。闭式模锻时，当模膛完全充满后，坯料上的多余金属从分流腔(孔)挤出，这样既解决了坯料体积与模膛体积不能严格相等的矛盾，还可降低对下料精度的苛刻要求，同时又降低了模膛的内部压力，有利于提高模具寿命。2.2国内发展概况华中科技大学夏巨谌及其课题组自1983年即“六五”国家重点科技攻关计划实施以来，一直从事闭式模锻成形理论、工艺、模具及设备的研究开发和推广应用。先后同武汉汽车标准件厂、湖北汽车传动轴厂、马勒三环(湖北)股份有限公司、东风汽车公司锻造厂、江苏太平洋精密锻造科技有限公司、东风汽车精工齿轮厂等企业合作，研究成功汽车中高压管接头等径三通多向闭式模锻工艺及多向闭式模锻模具、异径三通闭式挤压模锻及多连杆垂直可分凹模模具、传动轴万向节叉和滑动叉正向分流挤压闭式模锻工艺及圆锥自锁式垂直可分凹模模具、十字轴径向挤压闭式模锻工艺及水平可分凹模具，轿车直齿锥齿轮闭式冷锻工艺及具有合模力可调节的专用液压模架，并以此为基础，分析归纳出复杂零件在封闭模膛中的流动过程及成形规律，研制出多种专用模架和闭式模锻模具结构，推导出不同形状的零件闭式模锻成形力与合模力的计算公式。近十余年来，同湖北省三环集团黄石锻压设备有限公司合作，为满足闭式模锻对专用设备的需求，共同研制了单动、双动、三动、多向和多工位数控精锻液压机，并实现了YK34J型公称压力为5000～16000kN精锻液压机系列产品开发。北京机电研究所谢谈、贾德伟等人研究了精密塑性成形技术在中国的发展现状，并介绍了致力于闭塞锻造成形工艺的厂家和研究单位及所做的工作一叭。胡亚民等人研究了国内外闭塞锻造加工技术的现状，阐明了大力发展闭塞锻造(复动锻造)加工技术的可能性与必要性。