【技研】铝合金锻造知识讲解
首先，我们来看一下世界上主要国家的轿车生产量及用铝量，（图表数据较早，仅供参考），下图为发达国家用铝材的需要和分类：
从图中可以看出，压铸件和铸造件占了近80%，这是由于铸造本身的特性所决定的。但是在车辆一些结构比较简单，但是受力又比较复杂，对强度要求较高的零部件，铸造将无法满足。这种情况下，大多会采用锻造工艺来完成。下面，我们详细了解一下铝合金锻造的一些相关知识。
底盘轻量化中，副车架多采用铸造件与型材或挤压件焊接，最典型的就是Tesla的副车架。
采用铝合金锻造的地方主要是用于前悬和后悬的在一些控制臂上。此类控制臂的特点是形状简单、对强度要求高、铸造无法满足强度要求。典型的如Tesla的前悬后下摆臂。
下面我们来看下还有哪些车型采用了此种工艺。
日系：
德系：
韩系、美系暂不举例了，大家可以多注意一下。自主车企现在也开始应用，像比亚迪、广汽、哈弗等一些车型都应用了此材料工艺。
按温度分：热锻、温锻、冷锻。
按模具分：模锻、自由锻。
下面为模型锻造示意图：
• 轻量化效果
下面列举了常见的工艺顺序：
1.过烧
产生原因：
由于铝合金的温度范围窄，其锻造加热温度，尤其是淬火加热温度很接近合金的共晶熔化温度，容易发生过烧。所以在锻件和模具加热以及锻件淬火加热时，必须十分注意温度上限，严格遵守工艺操作规程，否则会引起锻件过烧。锻件过烧后，表面发暗、起泡，一锻就裂。在热处理时产生的过烧，也可能形成裂纹。过烧锻件的高倍组织特点是：晶界发毛、加粗，出现低熔点化合物的共晶复熔球，形成三角晶界。轻微过烧的锻件，强度稍有提高，但疲劳性能较差。严重过烧后各项性能急剧下降，使锻件成为废品。
对策：
严格控制铸造、锻造过程以及热处理的温度。
2.晶粒粗大、粗晶过多
产生原因：
大晶粒，它们主要分布在锻件变形程度小而尺寸较厚的部位，变形程度大和变形激烈的区域以及飞边区附近。另外，在锻件表面也常常有一层粗晶。产生大晶粒的原因除了由于变形程度过小（落入临界变形区）或变形程度过大和变形激烈不均匀所引起之外，加热和模锻次数过多，加热温度过高或终锻温度太低也会产生大晶粒。
锻件表面层的粗晶，其产生原因有两种情况：其一，是挤压坯料表层粗晶环被带人锻件；其二，是模锻时模膛表面太粗糙，模具温度较低，润滑不良，使表面接触层激烈剪切变形，因而产生粗晶。
对策：
改进模具设计，合理选择坯料，保证锻件均匀变形；
避免高温长时间加热，对容易晶粒长大的合金，淬火温度取下限；
减少模锻次数，力求一火锻成；
保证终锻温度；
3.流纹不顺、穿流、涡流、折叠
产生原因：
产品或模具设计不合理，
造成金属对流或流向紊乱。
对策：
产品设计时，筋不能太高太窄，圆角半径适中，各断面的变化要尽量平缓；
对于形状复杂的锻件，应采用多套模具，多次模锻，以保证金属流动均匀，充填容易，纤维连续。在设计预锻模膛和制坯模膛时，必须减小筋的高度，增加腹板厚度，增加筋与腹板的连接半径，并使制坯模膛的各断面积等于或稍小于锻件各相应的断面积。根据终锻时模锻的情况，来调整在制坯模中模锻时的欠压量，或重新修整制坯模。制坯模、预锻模、终锻模的各断面积分别相差15％左右，初锻、预锻时的欠压量均严格控制在 lmm左右。从图片5-24可以看到，锻件流线分布合理，晶粒大小均匀，没有折叠缺陷；
调整坯料形状、飞边量，使各断面金属量分配、流速合理。
4.裂纹
内部裂纹：
产生原因：
坯料内、外部存在夹杂；
坯料内部组织缺陷；
锻造工具和模具预热温度不够。
外部裂纹：
产生原因：
用铸锭做坯料，疏松、氧化夹渣、
粗大的柱状晶、表面缺陷；
锻造温度过高或过低；
变形程度太大，变形速度太高；
锻造过程中的弯曲、折叠没有消除，
再次进行锻造，会产生表面裂纹；
挤压坯料粗晶环、表皮气泡。
对策：
提高坯料质量，控制坯料内部组织；
控制锻造环境，铝铁要分开，防止铁屑夹杂；
选择最佳锻造温度范围，包括材料温度、模具温度；
工艺设计合理，变形程度要适当。
5.缺料
产生原因：
主要发生在筋肋、凸角、转角、圆角部位，尺寸不符合图样要求。产生的原因可能是：
①锻造温度低，金属流动性差；
②设备吨位不足；
③制坯模设计不合理，坯料体积或截面尺寸不合格；
④模膛中堆积杂物或脱模剂。
对策：
产品设计时考虑锻造可行性；
工艺设计合理，变形程度要适当；
控制锻造环境，铝铁要分开，防止铁屑夹杂；
选择最佳锻造温度范围，包括材料温度、模具温度；
控制脱模剂喷涂量。
6.模具错移
错移是锻件沿分模面的上半部相对于下半部产生位移。产生的原因可能是：
①锁扣之间的间隙过大；
②锻模设计不合理，缺少消除错移力的锁口或导柱；
③模具安装不良。
7.欠压
欠压指锻造过程中模具没压到位，垂直于分模面方向的尺寸普遍增大。产生的原因可能是：
①锻造温度低；
②设备吨位不足；
③模具设计不合理。
附：一些铝合金锻造的供应商：
神户制钢、吉林通用、宁波拓普、索密克等。
