復(fù)雜形狀頭部長桿類活塞桿鍛件成形

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復(fù)雜形狀頭部長桿類活塞桿是某機(jī)型的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，材料為30CrMnSiNi2A，鍛件凈重245kg，外形結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，如圖1所示。鍛件須經(jīng)鍛荒+模鍛的方法成形，從前期生產(chǎn)過的長桿類鍛件的實(shí)際成形情況來看，容易出現(xiàn)的主要問題是：在鍛荒過程中頭部與桿部易脫節(jié)，從而嚴(yán)重影響后續(xù)模鍛成形效果；第一火生產(chǎn)時，荒形無法與模具型腔完全接觸，給定位帶來不便。除此之外，鍛件頭部形狀較為特殊，給荒形的制定帶來了極大的挑戰(zhàn)。同時，鍛件也容易出現(xiàn)表面折疊、夾傷以及未充滿等缺陷，產(chǎn)品合格率低。

一、方案制定

1荒形設(shè)計(jì)

荒形設(shè)計(jì)見圖2，設(shè)計(jì)特點(diǎn)：將荒形頭部設(shè)計(jì)成“圓盤”形，一方面考慮鍛件此處的實(shí)際形狀，另一方面減少鍛荒難度，如若換成拔長，不僅操作不便，而且尺寸難以掌控，與此同時荒形過渡處難以圓滑。

2模具設(shè)計(jì)

模具設(shè)計(jì)見圖3，設(shè)計(jì)特點(diǎn)：采用折線分模面，主要是結(jié)合鍛件實(shí)際形狀，均衡上下模的變形程度，便于模鍛充滿成形，同時可以保證荒形與下模型腔更好地接觸，便于模鍛第一火次的定位。

二、實(shí)際生產(chǎn)過程1主要工藝流程

工藝流程為：下料→機(jī)加(倒角)→鍛荒→模鍛→熱處理→機(jī)加(毛邊)→理化→酸洗或吹砂→打磨→機(jī)加(探傷面)→探傷→補(bǔ)全標(biāo)刻→終檢→入庫。2鍛造生產(chǎn)過程⑴鍛荒生產(chǎn)過程。鍛造設(shè)備：快鍛機(jī)。工裝：專用胎模。胎模預(yù)熱溫度：250～350℃；預(yù)熱時間≥12h。加熱規(guī)范：1130(1100)℃±20℃加熱90min，鍛荒二火及三火高溫區(qū)加熱溫度為(1100±20)℃，終鍛溫度≥850℃。坯料轉(zhuǎn)移時間≤45秒。冷卻方式：堆冷。鍛荒工步見圖4、圖5和圖6。1)荒形特點(diǎn)：采用胎模鐓粗荒形頭部的方法，一方面比較準(zhǔn)確地控制住了荒形尺寸，更重要的是保證了荒形大頭與桿部的同軸度在比較理想的范圍內(nèi)，即避免了前面所提到的荒形尺寸脫節(jié)問題。胎模的固有形狀確保了荒形頭部與桿部過渡圓滑，后續(xù)模鍛時避免了鍛件在該處產(chǎn)生的折疊及夾傷缺陷。胎模鐓粗大大降低人工拔長的難度，提高了鍛荒效率。2)注意事項(xiàng)：在胎模鐓粗過程中，嚴(yán)格控制胎模的鐓粗程度，確保荒形頭部尺寸。在最后一火的桿部拔長工步完成之前，校直桿部。⑵模鍛生產(chǎn)過程。鍛造設(shè)備：對擊錘。模具預(yù)熱溫度：250～350℃，預(yù)熱時間≥12h。加熱規(guī)范：1130(1100)℃±20℃×60min，模鍛二火及三火高溫區(qū)加熱溫度為(1100±20)℃；終鍛溫度≥850℃；坯料轉(zhuǎn)移時間≤45秒。冷卻方式：堆冷。1)注意事項(xiàng)。①在進(jìn)行模鍛第一火生產(chǎn)時，先輕擊2～3錘定位，后重?fù)舫尚危乐箘×易冃我饖A傷缺陷。②為了減少鍛件表面氧化皮墊坑量，在每火次的生產(chǎn)時，先錘擊1～2錘后將鍛件迅速從型腔內(nèi)取出，快速用風(fēng)槍吹凈下模型腔內(nèi)的氧化皮，隨后立即將鍛件放回型腔內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行鍛造。③為了防止鍛件單面墊坑較大，模鍛火次間生產(chǎn)時，將上下模顛倒著來回使用，即這火次凸鎖扣一扇在上模，下火次便將其放在下模。④每火次鍛造完成，氣割毛邊并且吹砂后，仔細(xì)對鍛件進(jìn)行打磨，特別是模鍛第一火后大頭與桿部的過渡處，以確保后續(xù)火次鍛造的順利進(jìn)行。⑶熱處理及后續(xù)理化檢測。鍛件經(jīng)正火+回火處理后，進(jìn)行機(jī)械性能、金相和超聲波探傷檢查，其數(shù)據(jù)結(jié)果見表1，組織照片見圖7和圖8。三、項(xiàng)目總結(jié)針對此類鍛件的成形問題，可從以下幾個方面進(jìn)行考慮：⑴合理設(shè)計(jì)荒形尺寸，減少鍛荒難度，從而精確地控制荒形質(zhì)量；⑵明確鍛荒工步，必要時借助專用工裝，減少人為因素引起的偏差，避免模鍛成形過程中易出現(xiàn)的夾傷、折疊及局部充不滿等表面質(zhì)量問題；⑶結(jié)合鍛件實(shí)際形狀，合理地設(shè)計(jì)其模具形狀，均衡上下模變形程度，保證模鍛開始時鍛件荒形在模具型腔中的定位效果。

三、結(jié)束語

本文以長桿類活塞桿鍛件為對象，把快鍛機(jī)及對擊錘作為主要鍛造設(shè)備，結(jié)合創(chuàng)造性工藝方案的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了此類復(fù)雜鍛件的充滿成形，同時滿足了鍛件的表面質(zhì)量和性能等各方面要求，極大提高了新品試制件的一次性合格率，更關(guān)鍵的是此工藝方案科學(xué)合理，便于現(xiàn)場操作，提高了生產(chǎn)效率，可用于實(shí)際生產(chǎn)。

作者:張靜 張延珍 郭敏鴿 單位:陜西宏遠(yuǎn)航空鍛造有限責(zé)任公司