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      鐘形殼內(nèi)腔變形缺陷分析及改善

      2022-06-21 02:59:34王紅麗馬彥秋邢欣郭樹霞
      金屬加工(熱加工) 2022年4期
      關(guān)鍵詞:下模內(nèi)腔鍛件

      王紅麗,馬彥秋,邢欣,郭樹霞

      1.河北第二機(jī)械工業(yè)有限公司 河北石家莊 050031

      2.河北太行機(jī)械工業(yè)有限公司 河北石家莊 052165

      1 序言

      鐘形殼作為汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要零部件之一,對(duì)其內(nèi)腔尺寸要求精度較高,鐘形殼鍛造過程出現(xiàn)內(nèi)腔變形情況對(duì)機(jī)加工后的整體尺寸有很大影響,因此解決內(nèi)腔變形問題刻不容緩。

      對(duì)內(nèi)腔變形的鐘形殼進(jìn)行全部尺寸檢測,確定內(nèi)腔變形不僅影響內(nèi)腔尺寸,對(duì)整個(gè)鍛件的桿部尺寸、肩部尺寸也均有影響,內(nèi)腔變形主要表現(xiàn)在鐘形殼整個(gè)腔底部向內(nèi)腔推移,導(dǎo)致整體長度尺寸變小,肩部平面變?yōu)閮?nèi)凹,如圖1所示。

      圖1 內(nèi)腔變形導(dǎo)致肩部內(nèi)凹

      2 問題分析

      通過對(duì)內(nèi)腔變形問題件的整體檢測,及對(duì)其鍛造成形模具進(jìn)行尺寸檢測,發(fā)現(xiàn)成形下模圓角處出現(xiàn)局部存在內(nèi)凹現(xiàn)象,如圖2所示。初步分析確定為:成形下模磨損出現(xiàn)局部輕微凹陷,鐘形殼在鍛造成形后出模受阻,處于紅熱狀態(tài)的鍛件在頂料桿向上彈力急劇加大作用下,整個(gè)內(nèi)腔底部整體向內(nèi)腔推移,造成內(nèi)腔變形。

      圖2 成形下模內(nèi)腔局部內(nèi)凹

      成形下模內(nèi)腔局部內(nèi)凹變形的原因如下。

      1)石墨乳與水的配比過低,模具得不到充分潤滑,使成形下模易磨損。

      2)石墨水潤滑、冷卻方式為長柄勺澆下模,此方式由于自身弊端而導(dǎo)致下模部分定期不能澆到,進(jìn)而導(dǎo)致下模各部分冷卻不均勻,未冷卻到的部位局部溫度高,加劇了模具磨損變形。

      3)生產(chǎn)節(jié)拍過快,毛坯從中頻感應(yīng)加熱爐出來到開始鍛造時(shí)間間隔5s左右,導(dǎo)致始鍛溫度低于中頻感應(yīng)加熱溫度(1050℃)[1,2],影響鍛造時(shí)鍛件的塑性,不利于鍛件成形,且鍛件與模具相互作用會(huì)加大模具磨損變形。

      3 改善方案及數(shù)據(jù)分析

      綜上分析,從以下三方面制定改善方案。

      1)石墨水配比為(1:20)~(1:10)時(shí),石墨會(huì)在十幾分鐘內(nèi)附著在預(yù)型下模和成形下模,幾小時(shí)后隨著石墨附著增多,鍛件相應(yīng)出現(xiàn)肩部充不滿的情況;采用(1:100)~(1:50)配比的石墨水進(jìn)行潤滑、冷卻時(shí),由于潤滑冷卻不充分導(dǎo)致成形下模易磨損變形,進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)出內(nèi)腔變形的鐘形殼。對(duì)石墨乳與水的配比進(jìn)行不同比例調(diào)整,并進(jìn)行不同配比情況下平均更換模具極限數(shù)量和平均合格率數(shù)據(jù)對(duì)比分析,確定最適宜配比為(1:25)~(1:15),對(duì)比數(shù)據(jù)分析如圖3所示。

      圖3 不同石墨水配比數(shù)據(jù)對(duì)比

      2)通過對(duì)鍛造冷卻方式進(jìn)行調(diào)研,查閱相關(guān)文獻(xiàn),將石墨水潤滑、冷卻方式由長柄勺更換為噴槍,解決了長柄勺自身弊端帶來的冷卻不充分。石墨水專用噴槍可自行調(diào)節(jié)噴霧量,不會(huì)造成石墨乳的浪費(fèi);噴槍的沖擊力較大,可清理殘留在下模具內(nèi)腔、上模具表面的殘?jiān)?;能充分射到下模和上模的所有尺寸部位,使模具得到充分潤滑、冷卻,減少模具磨損,進(jìn)而避免出現(xiàn)內(nèi)腔變形的問題件,更改前后對(duì)比如圖4、圖5所示。更改后連續(xù)跟進(jìn)10個(gè)生產(chǎn)批次,未出現(xiàn)內(nèi)腔變形,且模具壽命由平均9500件提高到平均15000件。

      圖4 更改前

      圖5 更改后

      3)查看了現(xiàn)場操作人員的操作,根據(jù)兩人合作操作(一人澆石墨水,另一人操作鍛造)、單人操作兩種不同操作模式,每種模式記錄連續(xù)100次生產(chǎn)節(jié)拍,生成節(jié)拍正態(tài)分布圖,如圖6所示。采用不同操作模式時(shí),生產(chǎn)節(jié)拍相差2s,因此在兩種不同情況下完成鍛造操作的平均時(shí)間(包含長時(shí)間保持緊張狀態(tài)帶來的短時(shí)遲緩現(xiàn)象)的基礎(chǔ)上增加2s停歇緩沖時(shí)間,確定生產(chǎn)節(jié)拍為17~20s。

      圖6 節(jié)拍正態(tài)分布圖

      調(diào)節(jié)節(jié)拍后,對(duì)14個(gè)生產(chǎn)批次進(jìn)行跟蹤,均未出現(xiàn)內(nèi)腔變形的情況,模具壽命平均提高1000件。

      4 結(jié)束語

      通過以上改善方案的實(shí)施驗(yàn)證,改善方案對(duì)防止鐘形殼內(nèi)腔變形缺陷均達(dá)到預(yù)期效果,后期根據(jù)半年的跟進(jìn)鞏固,均未出現(xiàn)內(nèi)腔變形問題件。對(duì)此進(jìn)行鐘形殼鍛造工藝改進(jìn):石墨乳與水的比例為(1:25)~(1:15),石墨水潤滑、冷卻方式為專用石墨噴槍,生產(chǎn)節(jié)拍為17~20s。鍛造工藝改進(jìn)后,不僅解決了鐘形殼內(nèi)腔變形缺陷的問題,而且為后期的鍛件鍛造工藝提供了有利分析數(shù)據(jù)。

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