冷锻：不加热的精密金属成型技术
冷锻是指在室温下对金属坯料施加压力使其塑性变形的工艺。与热锻相比，冷锻无需加热，节省能耗、无氧化皮、尺寸精度高（IT7~IT9级，接近精加工水平）且表面光洁（Ra0.8~3.2μm）。更重要的是，冷加工硬化使锻件的强度和硬度显著提高，可替代部分热处理工序。冷锻广泛用于汽车零部件、标准件（螺栓、螺母、螺钉）、电子元件和五金工具的批量生产。
一、冷锻用材料的选择
冷锻对材料的塑性要求较高，不是所有金属都适合冷锻。最常用的冷锻材料包括低碳钢（含碳量≤0.35%，如10#、20#、35#钢）、低碳合金钢（如20Cr、20CrMo）、铝合金（如6061、6063、2014）、铜合金（黄铜、紫铜）和部分不锈钢（如304、410经软化处理后）。材料的冷锻性能可通过退火软化处理改善，降低硬度、提高塑性。
材料的变形程度以断面缩减率衡量。低碳钢一次冷镦的断面缩减率一般不超过70%~75%，铝合金可达80%~85%。变形量过大会导致坯料表面开裂，需要通过中间退火和多次变形来实现。冷锻用原材料表面需经过磷化、皂化等预处理，以改善润滑效果并防止材料粘结模具。
二、冷锻典型工艺方法
冷挤压是最核心的冷锻工艺之一，根据金属流向分为正挤压（金属向冲头运动方向流动）、反挤压（金属反向流动）和复合挤压（同时向两个方向流动）。正挤压用于制造轴类、销类件；反挤压用于制造杯形件；复合挤压用于制造套筒等复杂件。多工位冷挤压机可一次完成多道工序，生产效率可达每分钟40~120件。
冷镦是另一种重要冷锻工艺，主要用于螺栓、螺钉、螺母等标准件的头部成型。冷镦机的冲头将棒料端部镦粗成型，配合切边、搓丝等多工位连续加工，形成高速自动生产线。M6~M20螺栓的冷镦速度可达每分钟150~300件。冷镦工艺的精度取决于模具质量和原材料直径的公差控制。
三、冷锻模具设计与润滑
冷锻模具承受极高的单位压力（可达2000~3000MPa），比热锻模严苛得多。模具材料通常选用高速钢（如W6Mo5Cr4V2）、粉末高速钢或硬质合金。模具结构设计需考虑：承受偏心载荷的导向机构、防止应力集中的过渡圆角、便于更换的镶块结构和冷却通道。冷锻模具的寿命一般为1~5万件，硬质合金模可达10万件以上。
润滑是冷锻成功的关键。良好的润滑膜可降低摩擦力30%~50%，减少模具磨损，保证金属均匀流动。最经典的是磷化+皂化处理——先在坯料表面生成磷酸盐转化膜（磷酸锰或磷酸锌），再浸涂金属皂（硬脂酸钠），形成化学吸附润滑层。对于不锈钢等难润滑材料，采用氯化石蜡或MoS₂润滑脂。液体润滑剂通过模具上的油路供给，可显著提高模具寿命。
四、冷锻质量控制要点
冷锻常见问题：开裂（材料预处理不到位或变形量过大）、皱折（镦粗时坯料长径比过大，高径比一般应<2.5）、尺寸超差（模具磨损或设备刚度不足）、组织不均匀（变形程度分布不一致）。针对开裂问题，应控制每次的断面缩减率，必要时增加中间退火工序。针对皱折，采取多步预成型和优化模具过渡圆角设计。
冷锻件的力学性能具有明显的方向性——沿流线方向（纵向）的强度和韧性高于横向。设计时应考虑零件受力方向与锻造流线的关系，使主应力方向与流线方向一致。对于要求综合性能的冷锻件，可配合低温回火消除部分内应力同时保留加工硬化效果。