合理選擇馬杠直徑解決筒體鍛件尺寸問題

姚忠波

(中國一重水壓機(jī)鍛造分廠，黑龍江161042)

中國一重長期從事加氫產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，在筒體鍛造上積累了大量經(jīng)驗(yàn)，筒體鍛件的鍛造工藝已經(jīng)非常成熟。

近期我廠在鍛造一批中型加氫筒節(jié)時出現(xiàn)了數(shù)件筒節(jié)尺寸超差的情況。通過對出現(xiàn)尺寸問題的筒節(jié)形狀特點(diǎn)及鍛造過程進(jìn)行分析，我們增加了馬杠直徑，最終將此問題解決。

本文以此為例，介紹如何通過合理選擇鍛造輔具，解決筒節(jié)的尺寸超差問題。

1 原鍛造工藝介紹

筒節(jié)鍛件尺寸如圖1所示，鍛件重10 000 kg。鍛造工藝方案見表1，采用雙真空冶煉20 t鋼錠鍛造，設(shè)備為150 MN水壓機(jī)。

圖1 筒節(jié)鍛件尺寸Figure 1 The theory size of shell ring forging

2 原工藝鍛造后的檢驗(yàn)結(jié)果及原因分析

鍛件實(shí)際尺寸見圖2。從檢驗(yàn)結(jié)果中不難發(fā)現(xiàn)，其中間尺寸良好，完全滿足下序加工需求，但兩端內(nèi)孔尺寸均超出鍛造公差，鍛件兩端400 mm長度內(nèi)出現(xiàn)了喇叭型。由于兩端內(nèi)徑超差，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。

表1 原鍛造工藝方案Table 1 The original forging process plan

圖2 筒節(jié)鍛件檢驗(yàn)尺寸Figure 2 The actual size of shell ring forging

針對上述問題，我們對實(shí)際生產(chǎn)的整個過程進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)當(dāng)水壓機(jī)施加壓力時，馬杠會受到圖3所示的力的作用。在這種力的影響下馬杠會出現(xiàn)兩頭翹曲變形，在長度3 000 mm范圍內(nèi)兩頭翹曲量可達(dá)到30 mm左右。我廠直徑2 500 mm左右的筒類鍛件壁厚的單邊鍛造余量僅有20 mm～30 mm，因受到馬杠翹曲變形的影響，筒節(jié)端部內(nèi)徑極容易出現(xiàn)不夠加工的情況。

P1—水壓機(jī)壓力中心，P2—馬架的反作用力圖3 馬杠受力示意圖Figure 3 Force diagram for core shaft

3 改進(jìn)后的鍛造工藝

根據(jù)這一分析結(jié)果，我們對后續(xù)的筒節(jié)鍛造工藝做了進(jìn)一步優(yōu)化，見表2。

與原工藝相比，該工藝增加了一個預(yù)擴(kuò)孔火次，改用?1320 mm馬杠擴(kuò)孔出成品。通過增加馬杠直徑，提高輔具強(qiáng)度，減小在擴(kuò)孔出成品時馬杠變形對筒節(jié)內(nèi)孔尺寸造成的影響。

表2 改進(jìn)后的鍛造工藝方案Table 2 The improved forging process plan

4 改進(jìn)工藝后鍛件的檢驗(yàn)結(jié)果

檢驗(yàn)結(jié)果表明，采取大尺寸馬杠擴(kuò)孔的改進(jìn)措施達(dá)到了預(yù)期的效果。鍛件兩端的喇叭型基本消除，鍛件尺寸精度有效提高，改進(jìn)后鍛件尺寸檢驗(yàn)結(jié)果均一次性合格。

5 總結(jié)

(1)預(yù)擴(kuò)孔至?1 400 mm，再采用大直徑馬杠擴(kuò)孔鍛造可有效提高輔具強(qiáng)度，大幅降低輔具變形對鍛件尺寸精度造成的影響。

(2)在編制150 MN水壓機(jī)鍛造工藝時，應(yīng)充分考慮各輔具的受力形變造成的影響，避免因輔具變形造成鍛件尺寸超差。