卢险峰：对冷锻特点认识的一种提升与更新

1. 前言

涉及冷锻科技问题，笔者曾在本刊发表过两篇文章：

1.关于冷锻的定义及其工艺知识结构. 机械工人（热加工）.1999（2）：17-18.
2.WTO·汽车·冷锻 —— 我国冷锻及模具技术的发展. 同上. 2002（3）：51-52.

就冷锻科技的发展历史、冷锻的定义、冷锻工艺知识结构体系等方面的研究收获，做了一些简短的介绍；就当时我国面临加入WTO之机遇与冲击形势，从我国汽车工业情况，汽车生产中冷锻技术情况及采取的对策，提出了一些看法与建议。

20年过去了，我国汽车工业生产取得突飞猛进的发展成绩。汽车产销量、品种、质量等均在飞速提高，如仅汽车产量从1995年的百万辆水平，到2011年开始的千万辆，2013年以后稳定在两千万辆以上的水平，2017年达三千万辆，一跃成为了世界上汽车产销量稳居界第一的国家；再如汽车零部件中冷锻件的重量，从1990年代4～5kg/辆，到现如今的约20kg/辆，上升了一个数量级。凭此两点，足可表明我国汽车生产技术及涵盖在其中的冷锻加工技术，有着令人鼓舞的进步。

当然，我国制造业还存在着不少劣势与落后之处，汽车大国并非汽车强国，制造大国并非制造强国。向强国迈进，这是人心所向、大势所趋。为引领导向，中国机械工程学会于2010年编制了《中国机械工程技术路线图》,国务院在2015年颁布了《中国制造2025》，部署我国全面推进实施制造强国战略的第一个十年的行动纲领。

在学习“路线图”，尤其是《中国制造2025》这些纲领性文件中，笔者特别注意到“绿色”两字。“路线图”规划我国机械工程技术发展的五大趋势之首为“绿色”；《中国制造2025》提出的基本方针之中有“绿色发展”，明确九项战略任务和重点中有“全面推进绿色制造”。而金属加工领域尤其锻压加工中的“绿色”，当属冲压与冷锻等冷加工。
基于上述背景，笔者欣然接受编辑部的热忱邀约，为本刊今年重点计划《冷温精锻工艺与装备实用案例宝典》新书发布会暨冷温精锻行业高峰论坛等岀版及活动的推进，撰写几篇文章，科普一下先进制造的冷锻技术。并以此试图继续共同为我国冷锻技术的进一步推广、应用与发展，为绿色制造的全面实施，出一份力，尽一份责。

2. 螺钉制造之诱掖
大众熟知且生活中常说的螺丝钉、螺丝帽，在制造加工工业中称之为螺钉（螺栓）、螺母，即附图所示的零件。附图为标准紧固件中最基本的3种零件，螺钉、螺母和垫圈。它们有不同的形状、特点，也各有多种可能的加工方法及工艺方案。如其中的螺钉，可以有以下三种主要加工方法：

（1）切削 用金属棒料通过车削加工而成。其制造方法简便易行。但这种方法不仅要切除多余金属，浪费原材料，而且割断了的金属纤维，损害了螺钉的强度。
（2）热锻 将金属棒料或块料加热至再结晶温度以上进行热挤压或热镦锻成形。这种方法能节省原材料，但由于加热造成了对环境的污染和对操作者身体的某些危害，尤其是因金属热变形软化，降低了螺钉的强度。




（3）冷锻 用金属棒料或块料直接进行冷挤压或镦锻及螺纹滚压成形。虽然这种方法变形抗力比热锻时要大，但更能节省原材料；而且，螺钉强度因冷变形硬化而大为提高；还有对环境无污染，操作更安全的特点。可以说，冷锻方法既环保又节能。

制作螺钉的原材料，按国家标准，为我国钢铁牌号中优质碳素钢中的低碳钢或中碳钢。

在保证原材料的性能特征前提下，用以上3种方法，均可完成螺钉的加工制造并批量生产。然而，深入一步，通过分析对比其加工特点，明显看出，冷锻加工乃是适宜的方法，特别在当今世代，乃是最为“先进”，最为“绿色”。

现在的问题是，像螺钉类这样到处需求、十分传统的机械零件，并非高、精、尖产品，可我国在制造上尚有许多落后之处，其质量上仍不太过关，如此现象实属不该存在。

据2017年全国两会期间网上报道，我国有一些企业或在做得非常好的产品中，不用国产螺栓，而用进口螺栓；追问下去，企业主说是不敢买国产的。而相比之下，德国总理2012年在北京的某次讲演中谈及德国制造技术时说，连一颗螺钉的制造水准，德国也是世界上最先进的。对比这种差距，当然值得深思。

螺钉制造问题的引例，可激发我国冷锻技术、冷锻产品的努力方向，尽快达到先进工业化国家那种水平的自信，乃至于达到超越的高度。

3. 冷锻的学术与工程特点

冷锻，在学科学术上，隶属于材料成形学、材料成形与控制、材料加工，材料科学与工程等学科专业，受中国机械工程学会及其塑性工程分会等指导与领导；在工程制造业里，归属于锻压协会、汽车工业协会、模具工业协会及其上属的机械工业联合会等行业协会协调与领导。

由此可见，冷锻既为科学，也为技术；既属学科，也属工程；既有理论，又有实际。冷锻产品类型众多，应用相当广泛，其是我国发展成为制造强国不可或缺的一个领域。因此，有必要也必须将对冷锻特点的认识从原来较肤浅的进步，提升到现当今更深入的程度。

（1）学科理论上 金属塑性成形（又称压力加工或锻压）原理中，有许多方法进行分类。从金属学再结晶之角度，可分为热（变）成形（包热锻、热冲、热轧及热拉等）和冷（变）成形（包括冷锻、冷冲，冷轧及冷拉等）两大类。还有细化出四大类的分法，等等。

应该说，两大类成形的分法较为简洁实用。不过，对此两类成形特点的认知，人们还往往停留在变形抗力、表面质量及原材料消耗等方面的认识上，比较原始而又不甚深刻，故必须与时俱进，顺势探究。



表1为笔者经学习、分析与实践，于十年前总结归纳出的热压成形和冷压成形两大类，以及相关特点分析与对比。提出从其变形本质、工件质量及环境质量三个方面，各列有4个共12个具体指标，并就其属性之主要特征作出的一种比较。

（2）工程实际 在工程设计及生产领域，普遍将锻压加工分为三类：热锻，温锻和冷锻。这可以认为从加工温度的角度进行的分类。其中，视在室温下进行的锻压加工为冷锻。这一划分的概念虽不十分科学，但符合较多设计、制造及使用者们的习惯，也不至于存在太大问题，所以，能广为流传。

传统的相关资料给出了热锻、温锻和冷锻此三类成形当今达到的技术工艺水平，包括锻件的外形、尺寸及精度、原材料与坯料及中间处理要求、生产批量及模具寿命水平等，共有9个具体指标，并作了比较。笔者认为它是实践经验的总结，颇具参考价值，故予以推荐，详见表2。



4. 结语

（1）冷锻的本源特征决定了其是一种科学技术和先进的制造方法。
（2）大力推广应用与发展冷锻科技乃是当今制造业一大趋势。
（3）后续文章将主要对冷锻工艺最新知识及相关设计作些科普。