长轴零件的一些现状

近年来，汽车行业获得快速发展，全世界近五年产量每年平均增长 200 万辆，我国汽车产量连续五年平均每年增长约 100 万辆。汽车工业的快速发展，使得对汽车零件的需求量大大增加。而采用锻造工艺生产零件具有消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷、优化微观组织结构、保存了完整的金属流线、锻件的机械性能较好等优点。所以，每辆汽车上有数百种锻件，分布在汽车的各个部位，大多数为受力零件和保安零件。汽车锻件的特点是批量大、品种多、形状复杂、质量要求高，然而长期以来，我国锻造行业处于一种粗放状态：能源和材料消耗高、生产效率低、环境污染严重。因此，为了满足市场的需求，锻件产品和锻造生产须向复杂化、精密化和高效化的道路发展。

模锻时根据锻件主轴线与其他两个方向尺寸的关系，可将锻件分为两大类，即短轴类锻件和长轴类锻件。长轴类锻件主轴线方向的尺寸远大于其他两个方向尺寸，如汽车中的连杆、前轴、曲轴等。由于形状较为复杂，在锻造成形过程中容易出现折叠、充不满、材料利用率低等问题。造成这些问题的主要原因是工程设计人员对锻造成形过程中金属流动情况不了解，通常以获得符合外观尺寸要求的锻件为目的，依靠经验设计和多次试验来制定复杂零件的锻造工艺。另一方面，此类锻件都是汽车中的关键部件，综合机械性能要求高，而锻件的综合机械性能主要由锻件的微观组织决定的。因此急需在设计锻造工艺时就能知道坯料在成形过程中微观组织的变化情况，以确保能获得具有良好微观质量的锻件。

随着计算机技术的飞速发展，过去的三十年中，有限元法得到了广泛的应用。在分析金属塑性成形领域，使用有限元法对锻造过程进行变形—传热—微观组织演变相耦合的数值模拟。不仅能分析工件变形过程中不同部位的金属流动、温度、应力和应变分布情况，以及设备载荷等，还能进行微观组织演化分析、预测，这样可以分析零件成形过程中可能出现的缺陷问题，从而达到控制质量目的。