發(fā)布時(shí)間：2019-05-25所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:大型連桿鍛件形狀特殊，力學(xué)性能要求高。在傳統(tǒng)臺(tái)階軸的鍛造工藝基礎(chǔ)上，結(jié)合窄砧+下平臺(tái)的鍛造方法，成功鍛出了帶凹檔的非同軸連桿鍛件，大幅降低了零件的毛凈比。同時(shí)，改善了連桿內(nèi)部的金屬纖維流線，提高了連桿的力學(xué)性能。 關(guān)鍵詞:連桿鍛件;窄砧+
摘要:大型連桿鍛件形狀特殊，力學(xué)性能要求高。在傳統(tǒng)臺(tái)階軸的鍛造工藝基礎(chǔ)上，結(jié)合窄砧+下平臺(tái)的鍛造方法，成功鍛出了帶凹檔的非同軸連桿鍛件，大幅降低了零件的毛凈比。同時(shí)，改善了連桿內(nèi)部的金屬纖維流線，提高了連桿的力學(xué)性能。
關(guān)鍵詞:連桿鍛件;窄砧+下平臺(tái);凹檔
連桿是擠壓機(jī)上連接工位的大型關(guān)鍵零部件，其受力大小和方向是周期性變化的，連桿受到拉伸及壓縮等交變載荷作用，所以用戶對(duì)連桿的技術(shù)要求十分嚴(yán)格。我公司簽訂兩件大型連桿鍛件，零件重4.5t，無(wú)法應(yīng)用模鍛方法生產(chǎn)，但可采用傳統(tǒng)自由鍛方法生產(chǎn)，毛凈比已達(dá)到2.42，凹檔部位后續(xù)機(jī)械加工余量大，同時(shí)機(jī)械加工會(huì)破壞凹檔處的金屬纖維流線，從而降低連桿凹檔部位的力學(xué)性能。因此，我公司針對(duì)此批連桿的外觀特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的軸類鍛造工藝基礎(chǔ)上，結(jié)合了窄砧+下平臺(tái)鍛造法，成功鍛造出帶有凹檔的非同軸連桿鍛件，零件的毛凈比降低至1.68，保證了連桿內(nèi)部金屬纖維流線不被破壞[1]，提高了連桿的力學(xué)性能。
1技術(shù)要求
連桿零部件外觀材質(zhì)為30CrNiMo8，具體技術(shù)要求如下:(1)化學(xué)成分要求提供氣體含量報(bào)告。(2)鍛件無(wú)損檢測(cè)按JB/T5000.15—2007《重型機(jī)械通用技術(shù)條件第15部分鍛鋼件無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ級(jí)要求執(zhí)行，鍛件不允許有裂紋、夾層、白點(diǎn)、疏松等缺陷。(3)用戶要求本體試樣做性能檢測(cè)，力學(xué)性能要求應(yīng)符合表2規(guī)定。(4)鍛造比≥4.5。
2連桿鍛造工藝分析及優(yōu)化
2.1傳統(tǒng)鍛造工藝方案
根據(jù)軸類鍛件的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，我廠普遍采用包絡(luò)法鍛造，且鍛件的各部位同軸鍛造。這樣，鍛件重約10.75t，毛凈比高達(dá)2.42，尤其是連桿鍛件的Ⅱ部，大大增加了機(jī)械加工余量。同時(shí)，在機(jī)加Ⅱ部時(shí)，部分金屬纖維流線被完全剪斷，將影響連桿零部件在裝配使用中的力學(xué)性能。
2.2優(yōu)化后鍛造工藝方案
為減輕連桿的毛坯重量，同時(shí)，保護(hù)零部件內(nèi)部的金屬纖維流線，我公司結(jié)合鍛造臺(tái)階軸的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鍛造工藝進(jìn)行優(yōu)化，提出利用窄砧+下平臺(tái)的鍛造方法，將連桿鍛件的凹檔部位鍛造出來(lái)，具體工藝步驟如下:
(1)第Ⅰ火次，升溫至1210℃，保溫5h后，鋼錠出爐壓鉗口，倒棱。我廠采用兩件連桿鍛件合用1支上注鋼錠鍛造，保證了鍛件心部質(zhì)量。在50MN油壓機(jī)上利用600mm的上平砧將鋼錠的冒口端壓成合適的鉗把尺寸。
(2)第Ⅱ火次，升溫至1240℃，保溫8h后，鋼錠經(jīng)主變形+分料工序。其中主變形工序采用鐓粗+WHF(寬砧強(qiáng)壓鍛造法)拔長(zhǎng)方法。此時(shí)鍛造比為(2.0+2.6)，鋼錠內(nèi)部柱狀晶等鑄態(tài)組織經(jīng)大變形后破碎成細(xì)小晶粒。同時(shí)WHF拔長(zhǎng)方法能夠使鋼錠內(nèi)部疏松、氣孔等缺陷收縮封閉，通過(guò)下一火次的高溫保溫，缺陷可進(jìn)一步焊合。
(3)第Ⅲ火次，升溫至1200℃，保溫4h后，坯料拔扁方、壓痕分段、初步鍛出凹檔。在30MN水壓機(jī)上先利用500mm上、下平砧對(duì)坯料整體拔扁方，利用下三角輔具將坯料按工藝規(guī)定尺寸壓痕分段。最后用200mm的窄錘頭+下平臺(tái)輔具，將Ⅱ部初步壓出凹檔。此時(shí)坯料溫度已降低，為防止鍛造裂紋的出現(xiàn)，將坯料返爐保溫。
(4)第Ⅳ火次，升溫至1200℃，保溫3h后，鍛件出爐進(jìn)行最終成型變形。繼續(xù)采用200mm的窄錘頭+下平臺(tái)輔具，以凹檔Ⅱ部高度中心為軸線，將Ⅱ部坯料全部放置下平臺(tái)上，利用窄錘頭下壓坯料，則錘頭下方的坯料受兩側(cè)拉應(yīng)力的影響，沿著阻力最小的兩側(cè)流動(dòng)，最后將Ⅱ部鍛至工藝尺寸。再采用傳統(tǒng)的臺(tái)階軸鍛造方法將Ⅰ部和Ⅲ部坯料滾圓拔長(zhǎng)至工藝尺寸，最后修整各部，出成品。從金屬變形的過(guò)程及纖維流線分布的情況來(lái)看，連桿鍛件Ⅱ部的纖維流線沿著凹字形狀分布，提高了鍛件力學(xué)性能。
3鍛后熱處理
由于連桿的截面尺寸較大，同時(shí)材料合金含量高，鍛后熱處理執(zhí)行兩次正火和一次回火工藝[2]，目的是充分消除鍛造時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部組織應(yīng)力，同時(shí)細(xì)化心部粗大組織，改善鍛件內(nèi)部化學(xué)成分與金相組織的均勻性，再通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的回火擴(kuò)氫，防止產(chǎn)生白點(diǎn)[3]、氫脆等氫致缺陷。鍛件冷卻出爐后，經(jīng)尺寸檢驗(yàn)合格后，發(fā)往機(jī)加工廠進(jìn)行粗加工，然后對(duì)鍛件整體進(jìn)行超聲檢測(cè)，一次性檢驗(yàn)全部合格。
4結(jié)論
對(duì)于不規(guī)則的臺(tái)階軸鍛件，如大型連桿鍛件，結(jié)合傳統(tǒng)臺(tái)階軸鍛造方法與窄砧+下平臺(tái)的不對(duì)稱鍛造法，既節(jié)約成本，又改善了產(chǎn)品的內(nèi)部金屬纖維流線，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命。
參考文獻(xiàn)
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