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      異形塊的近凈成型工藝

      2018-05-21 09:58:49張曉東
      大型鑄鍛件 2018年3期
      關(guān)鍵詞:金屬纖維形槽鋼錠

      張曉東

      (海軍工程大學(xué)艦船與海洋學(xué)院,湖北430032)

      異形塊是某堆頂組件的關(guān)鍵鍛件之一,不僅性能要求嚴(yán)格且形狀比較復(fù)雜。其形狀一端為Y形,另一端為扁方,異形塊Y形下部角度為120°。因其形狀復(fù)雜,屬于異形件,且尺寸又較大,如采用傳統(tǒng)自由鍛方式生產(chǎn),將一端壓成圓柱形,另一端壓成扁方,此方法原材料利用率低,機加工余量大,且機加工完成后圓柱端內(nèi)部金屬纖維流線形差,影響其力學(xué)性能,縮短其使用壽命。異形塊零件圖如圖1所示。

      圖1 產(chǎn)品零件圖Figure 1 Product parts drawing

      表1 40CrNi2Mo的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)Table 1 Chemical composition of 40CrNi2Mo steel(mass fraction,%)

      為了解決傳統(tǒng)鍛造工藝方法存在的問題,本文研究一種新的鍛造成型方法,利用專用模具和成形圓棒,根據(jù)仿形技術(shù)原理,將異形塊的一端Y形鍛造出來,有效減少鍛件余量,保證其內(nèi)部金屬纖維流向。

      1 技術(shù)要求

      異形塊材質(zhì)為40CrNi2Mo,其化學(xué)成分如表1所示。

      力學(xué)性能要求見表2,取樣方向為縱向。

      表2 力學(xué)性能Table 2 Mechanical properties

      圖2 傳統(tǒng)工藝方案鍛件圖Figure 2 Traditional process plan of forgings

      圖3 工裝示意圖Figure 3 Sketch map of tooling

      2 鍛造工藝方案

      2.1 傳統(tǒng)鍛造工藝方案

      (1)采用傳統(tǒng)自由鍛方式生產(chǎn),將一端壓成圓柱形,另一端壓成扁方,鍛件圖如圖2所示。

      圖4 新工藝方案鍛件圖Figure 4 New process plan of forgings

      表2 新方案變形過程Table 2 The deformation process of the new scheme

      (2)鍛件重5.0 t×2,2件連鍛,采用15 t真空精煉鋼錠鍛造,鍛造溫度1250~750℃。

      (3)根據(jù)零件形狀,其工藝流程應(yīng)該為兩次鐓粗和拔長。具體鍛造變形過程為:第一火,壓鉗把,倒棱,錯水口。鋼錠加熱要燒均勻,壓鉗把時要保證鉗把不要偏心,以避免在后續(xù)鍛造過程中鋼錠軸心發(fā)生偏斜。第二火,鋼錠帶帽鐓粗最大圓?1500 mm,再拔長至?1000 mm。第三火,帶帽鐓粗,拔八方,兩端上下號印。第四火,兩端拔扁方,成型中間圓柱部分,最后氧割中間圓柱部分分料為兩件完工。

      采用一端壓成圓柱形,另一端壓成扁方的形式,原材料利用率低,機加工余量大,且機加工完成后圓柱端內(nèi)部金屬纖維流線形差,影響其力學(xué)性能,縮短其使用壽命。面對上述制造問題,本文研究了一種新的工藝方案來鍛造生產(chǎn)該異形塊。

      2.2 新鍛造工藝方案

      (1)新工藝方案利用Y形槽工裝,在芯棒和Y形槽斜面及圓弧過渡擠壓下,成形坯料下面兩個弧,并擠壓成形Y形的3個突起,成形異形塊。成形工裝(圖3)本體有Y形槽,Y形槽由上部兩斜面和下部的U形槽組成,斜面和U形槽之間有與異形塊Y形下部圓角R過渡,U形槽為上寬下窄,U形槽高度比異形塊Y形下部高。鍛造Y形時,先制造異形塊坯料,異形塊坯料一端為扁六方,一端為扁方;工裝本體放于壓機下,扁六方置

      于Y形槽上,用平砧壓,使異形塊坯料下部分進(jìn)入Y形槽內(nèi),操作機夾持芯棒,壓機下行上砧壓成形扁六方的上部圓弧部分,在芯棒和Y形槽斜面及圓弧過渡擠壓下,成形坯料下面兩個弧,并擠壓成形Y形的3個突起,成形異形塊。新方案鍛件圖見圖4,變形過程如表2所示。

      (2)鍛件重4040 kg×2,采用13 t真空精煉鋼錠鍛造,鍛造溫度1250~750℃。

      (3)具體鍛造變形過程:兩次鐓拔后號印下料,異形塊坯料一端為扁六方,一端為扁方。回爐加熱坯料保溫充分后出爐鍛造,將異形塊坯料扁六方端先置于Y形槽上并且對正,對正后,進(jìn)行預(yù)成形。將芯棒放置在坯料上部,對中,加壓,在芯棒和Y形槽斜面及其圓弧過渡擠壓作用下,成形異形塊坯料下面兩個圓弧,并擠壓成形Y形的3個突起。

      3 結(jié)論

      新工藝?yán)梅滦渭夹g(shù),將異形塊一邊的Y形部分鍛出,鍛件毛坯更接近零件尺寸,便于機械加工,節(jié)約鋼錠和生產(chǎn)成本,同時改善了異形塊Y形的3個突起內(nèi)部金屬纖維流線,力學(xué)性能均一次合格,具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。

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