一、引言
　　
　　復(fù)合塑性成形技術(shù)指將不同種類的塑性加工方法組合起來，或?qū)⑵渌饘俪尚畏椒ǎㄈ玷T造、粉末冶金等）和塑性加工方法結(jié)合起來使用，使變形金屬在外力作用下產(chǎn)生流動和變形，從而得到所需形狀、尺寸和性能的制品的加工方法。
　　
　　在塑性成形技術(shù)的發(fā)展過程中，復(fù)合化一直是一種技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑，其特點(diǎn)是在成形過程中將原來分屬不同范疇的加工方法組合起來使用，其目的是節(jié)約材料和能源，減少加工難度和加工工序，提高零件的加工精度，盡可能做到無切削（即凈形NetShape）或少切削（即近凈形NearNetShape）加工，提高勞動生產(chǎn)率和降低成本，以滿足日益發(fā)展的工業(yè)和社會需求。
　　
　　在以前的復(fù)合塑性成形技術(shù)中，以液態(tài)模鍛和粉末鍛造較為典型。液態(tài)模鍛技術(shù)結(jié)合了壓鑄和模鍛的特點(diǎn)，可生產(chǎn)形狀復(fù)雜程度高于鍛件，而力學(xué)性能優(yōu)于鑄件的制品，在金屬特別是有色金屬的成形過程中占據(jù)重要的地位［1］。粉末鍛造作為粉末冶金和熱鍛結(jié)合的一種復(fù)合成形技術(shù)，以粉末燒結(jié)體作為坯料進(jìn)行熱鍛，其制品消除了粉末冶金件的內(nèi)部孔隙，致密性好，機(jī)械性能也有明顯的改善。
　　
　　近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，特別是汽車工業(yè)不斷發(fā)展的要求，提出了一些新形狀和高精度要求零件成形加工的課題，例如小汽車變速箱由手動結(jié)構(gòu)改為自動結(jié)構(gòu)后，就出現(xiàn)了多種帶齒形零件的成形問題。為了解決這些問題，一些新型的復(fù)合塑性加工技術(shù)被開發(fā)出來并加以利用。其中，將熱鍛與冷鍛結(jié)合起來的熱鍛冷鍛技術(shù)，在板料沖壓和冷鍛基礎(chǔ)上開發(fā)出來的沖壓冷鍛技術(shù)，結(jié)合鍛造和鑄造工藝特點(diǎn)開發(fā)出來的鑄造鍛造技術(shù)和半固態(tài)成形技術(shù)等新型復(fù)合塑性成形技術(shù)優(yōu)點(diǎn)顯著，在生產(chǎn)中被有效的利用，取得了良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。
　　
　　二、熱鍛冷鍛技術(shù)
　　
　　熱鍛冷鍛是將熱鍛和冷鍛結(jié)合起來的一種新型成形技術(shù)，它充分利用了熱鍛和冷鍛各自的優(yōu)點(diǎn)：熱態(tài)下金屬塑性好，流動應(yīng)力低，因此主要變形過程用熱鍛完成；冷鍛件的精度高，因此重要尺寸用冷鍛zui終成形，這樣可以得到高精度的零件。其一般工藝流程為：下料→加熱→熱鍛→切飛邊、沖連皮→退火→清理→磷化皂化處理→冷鍛→熱鍛冷鍛件。
　　
　　熱鍛和冷鍛的設(shè)備及模具分別與熱鍛和冷鍛的設(shè)備及模具相同。由于熱鍛和冷鍛分別進(jìn)行，因此不存在兩者之間生產(chǎn)協(xié)調(diào)和節(jié)拍配合的問題，只是在分配熱鍛冷鍛各自的變形量時應(yīng)充分考慮各自的變形特點(diǎn)，做到既能成形高質(zhì)量的制品，又能減少成形力，提高模具壽命，降低鍛件成本。
　　
　　建筑機(jī)械用減速機(jī)的行星齒輪為直齒圓柱齒輪。以前用圓環(huán)狀鍛坯銑出或滾出齒形，現(xiàn)在可用熱鍛冷鍛復(fù)合塑性成形技術(shù)鍛出齒形，省去了齒形機(jī)加工工序。加工精度可以達(dá)到表1所示值［2］。
　　
　　圖1是農(nóng)機(jī)行業(yè)用的一種大型直齒圓錐齒輪［3］，它用于拖拉機(jī)的前驅(qū)動系統(tǒng)，使用條件差，特別重視強(qiáng)度和耐久性。采用熱鍛冷鍛工藝生產(chǎn)該零件，金屬流線完整，生產(chǎn)率提高而成本下降。
　　
　　該零件的成形在40000kN壓力機(jī)上進(jìn)行，工藝過程如下：下料→加熱→壓扁→預(yù)鍛→齒形成形→切飛邊、沖連皮→退火→噴丸處理→磷化皂化→冷鍛→切削加工（齒形不加工）→滲碳處理→成品。
　　
　　熱鍛冷鍛復(fù)合塑性成形技術(shù)在生產(chǎn)齒形零件中具有一定的優(yōu)勢，除了前述的直齒輪和直傘齒輪外，用該工藝還可生產(chǎn)出齒形帶有3°倒錐角的汽車同步器齒輪零件，減少了機(jī)加工量，大幅度降低了成本。但就目前的加工精度而言，還不能達(dá)到精密機(jī)加工的水平。
　　
　　三、板料沖壓冷鍛技術(shù)
　　
　　在一般板料成形過程中，通常不考慮板料在厚度方向的變形，工藝過程為：板料→平面變形→等壁厚件（沖壓件）；而鍛造變形是三維的，為體積成形過程，工藝過程為：棒料→體積成形→冷鍛件。
　　
　　板料成形變形力小，成形過程簡單，但僅能成形等壁厚件，限制了它的應(yīng)用范圍。隨著汽車工業(yè)中一些薄壁但壁厚有變化的零件的加工要求，板料沖壓與冷鍛復(fù)合塑性成形技術(shù)發(fā)展起來了，其工藝路線為上述兩種工藝路線的交叉和綜合，為：板料→（平面變形→）體積成形→板料冷鍛件。
　　
　　圖2為不同的成形工藝工件應(yīng)力［4］，可以看出，板料沖壓冷鍛的工件應(yīng)力比普通板料成形高，比冷鍛低，介于兩者之間，表明其對模具強(qiáng)度要求低，有利于模具壽命的提高。
　　
　　圖3為沖壓冷鍛復(fù)合塑性成形技術(shù)適合加工的一些零件形狀示意圖［4］?？梢钥闯?，板料厚度有變化是該類零件的共同特點(diǎn)，這也是沖壓冷鍛和普通沖壓的根本區(qū)別所在。
　　
　　圖4是汽車起動電機(jī)磁極采用板料沖壓冷鍛技術(shù)成形的工藝過程示意圖，這種工藝使工件的成形力大大降低，但其材料利用率低于普通冷鍛。
　　
　　四、鑄造鍛造技術(shù)
　　
　　鑄造鍛造技術(shù)也可以稱為鑄件鍛造，它是將鑄件作為鍛造工步的坯料使用，對其進(jìn)行塑性加工的方法。鑄造鍛造技術(shù)可以改善制品的組織和性能，并有以下因素可以使成本降低：（1）鑄造材料比鍛造用材料價格低；（2）對形狀復(fù)雜的制品，鑄件可以近凈形成形，材料利用率高；（3）鍛造工步減少，加工費(fèi)降低。
　　
　　一般的鑄造鍛造工藝流程為：合金熔化→鑄造→清理鑄件→加熱→鍛造→熱處理機(jī)械加工。
　　
　　小汽車的鋁合金車輪（見圖5）是一種既有高機(jī)械性能要求，又有外觀品質(zhì)要求的零件［5］，目前成形工藝有低壓鑄造、液態(tài)模鍛、半固態(tài)成形和鍛造成形等，該零件采用鑄造鍛造成形的工藝過程見圖6。
　　
　　表2為幾種工藝成形件的主要機(jī)械性能的比較。鑄造鍛造工藝生產(chǎn)的制品可以達(dá)到鍛件的性能指標(biāo)，加工費(fèi)用和鍛件比降低了30%。
　　
　　在使用鑄造鍛造復(fù)合工藝時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）應(yīng)選用兼有良好鑄造性能和鍛造性能的合金；（2）兼顧鑄造成形和鍛造成形要求的鑄件（鍛件鑄坯）的形狀設(shè)計(jì)；（3）確立合理的鑄造、鍛造、熱處理的適當(dāng)條件。
　　
　　五、半固態(tài)成形技術(shù)
　　
　　在一般的金屬凝固過程中，生成的固相呈樹枝狀，當(dāng)固相比率達(dá)到20%時，枝狀結(jié)構(gòu)就開始硬化，難以進(jìn)行成形加工。若在金屬凝固的同時加以攪動，金屬的凝固組織就由枝狀結(jié)晶變成球狀的等軸晶，當(dāng)固相含量為60%以下時的流動特性好，變形抗力小，可以用鍛造、擠壓、軋制、壓鑄等方法成形。這種在對半固態(tài)金屬進(jìn)行加工的工藝稱為半固態(tài)成形技術(shù)［6］。其工藝過程見圖7。
　　
　　可以看出，半固態(tài)成形通常的工藝路線有兩條：一條是將經(jīng)攪拌等工藝獲得的半固態(tài)漿體坯料在保持其半固態(tài)溫度的條件下直接進(jìn)行半固態(tài)成形；另一種是將半固態(tài)坯料冷卻凝固后，按所需尺寸下料，再重新加熱至半固態(tài)溫度，然后進(jìn)行成形加工。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，主要采用的是后面一條工藝路線。
　　
　　采用半固態(tài)成形工藝制造的汽車主剎車缸體，坯料為電磁攪拌制造的Φ76直徑棒料。制品重量減輕，機(jī)加工量減少，生產(chǎn)率大大提高。有關(guān)數(shù)據(jù)見表3。在性能方面，半固態(tài)成形件氣密性和耐磨性優(yōu)良，氮?dú)鉂B透經(jīng)過實(shí)測可以達(dá)到9.7MPa，抗疲勞測試結(jié)果經(jīng)過30～100萬次而沒有磨損跡象。
　　
　　半固態(tài)成形技術(shù)在歐美國家已經(jīng)成功地被用于工業(yè)生產(chǎn)中，可以制造重量從幾十克到9kg的零件。用該技術(shù)制造的黃銅零件用于管道、鍋爐系統(tǒng)及電器系統(tǒng)領(lǐng)域。鋁零件，特別是A357材料被廣泛地用于制造汽車制動器、發(fā)動機(jī)、燃料供給系統(tǒng)、懸掛裝置、空調(diào)零件、小汽車輪轂及數(shù)種軍用品［7］。
　　
　　半固態(tài)成形技術(shù)是本世紀(jì)70年代才被研究開發(fā)出來的新的金屬成形工藝，具有舊有加工技術(shù)所沒有的各種特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，被專家們稱為21世紀(jì)新興的金屬制造關(guān)鍵技術(shù)之一。預(yù)計(jì)半固態(tài)成形技術(shù)在汽車、通訊、計(jì)算機(jī)及其輔助設(shè)備等領(lǐng)域，航空、航天以及國防等領(lǐng)域都將有廣闊的應(yīng)用前景。
　　
　　六、結(jié)束語
　　
　　復(fù)合塑性成形技術(shù)的實(shí)質(zhì)是將塑性體積成形技術(shù)加工對象的擴(kuò)展而成。原有的塑性體積成形一般由金屬材料下料開始，單純在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行至變形完工結(jié)束。復(fù)合塑性成形技術(shù)則將加工對象由棒料擴(kuò)展到了熱鍛件、沖壓件、鑄件、半固態(tài)金屬、液態(tài)金屬或粉末冶金材料，并將不同成形工藝的特點(diǎn)加以有效利用，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效果。以上介紹的幾種復(fù)合塑性成形技術(shù)及其應(yīng)用就很好的說明了這一點(diǎn)。復(fù)合塑性成形技術(shù)突破了舊有塑性成形技術(shù)的局限性，開辟了塑性加工領(lǐng)域研究與開發(fā)的新天地，必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。