大型齒圈制造工藝研究

張旭東 王樹(shù)立 魏慶亮 遲慶楠

（沈陽(yáng)鑄鍛工業(yè)有限公司鍛造分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

當(dāng)前鍛件市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，我公司水壓機(jī)噸位小，鍛造空間有限，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位。如何采取工藝措施，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，挖掘設(shè)備鍛造潛力，采用小設(shè)備干大活，成為擺在鍛造分公司面前的問(wèn)題。這次我公司營(yíng)銷部承攬沈陽(yáng)某公司的筒類鍛件，材料：20SiMn，其精加工尺寸為Φ2205×Φ1933×1340mm，鍛件重量達(dá)14000kg，從外徑、高度及鍛件重均為我公司3200噸水壓機(jī)鍛造歷史上最大的圈類鍛件。從我公司水壓機(jī)現(xiàn)有鍛造空間來(lái)看，由于此鍛件高度尺寸達(dá)到1400 mm，采用馬杠擴(kuò)孔成形必須用整體縱向砧滿長(zhǎng)擴(kuò)孔鍛造成形出成品，否則會(huì)導(dǎo)致超出水壓機(jī)下橫梁底座外鍛造，危害鍛造設(shè)備; 如此尺寸規(guī)格的圈類鍛件，為能承接此鍛件訂貨，在鍛造工藝編制上要縮小鍛件加工余量，以便控制鍛件重量，達(dá)到用戶要求，加大鍛件尺寸控制難度。鍛造工序復(fù)雜，鍛造火次多。鍛件鍛造過(guò)程基本囊括自由鍛造所有工序，鍛件重量大，鋼錠的下料、坯料的鐓粗、沖孔、中間過(guò)程的芯棒拔長(zhǎng)，各工序尺寸須相互匹配，否則鍛造過(guò)程會(huì)超長(zhǎng)，坯料燒損嚴(yán)重，料不夠用而導(dǎo)致尺寸達(dá)不到工藝要求而報(bào)廢。針對(duì)上述制造難度，我公司組織技術(shù)、生產(chǎn)、設(shè)備、水壓機(jī)車間等部門的相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行了制造工藝的研究。

大型齒圈試制工藝研究過(guò)程：

1 齒圈的的技術(shù)要求

主要技術(shù)指標(biāo)

（1）化學(xué)成分要求（見(jiàn)表1）

（2）無(wú)損探傷要求

大齒圈無(wú)損探傷檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按GB/T5000.15-2007 Ⅲ級(jí)執(zhí)行

2 大型齒圈鍛造工藝研制

（1）大齒圈零件尺寸及鍛件尺寸（圖1所示）

（2）大齒圈鍛造工藝方案

1） 火： 下 料 重 14700kg：（Φ1050×2170）一塊

2）火：鐓粗高850，沖孔Φ450，擴(kuò)孔至Φ850

3）火：用1#芯棒拔長(zhǎng)，平整至1360

4～5）火：擴(kuò)孔，平整，出成品。

3 鍛造過(guò)程中輔具的設(shè)計(jì)

由鍛件圖可以看出：此圈鍛件形狀尺寸介于筒類件和圈類件之間，因而用傳統(tǒng)方法進(jìn)行平砧鍛造，不僅不能滿足變形量，而且容易造成尺寸不均現(xiàn)象。故要求對(duì)該件的生產(chǎn)進(jìn)行工藝創(chuàng)新。

該大型齒圈成形的工藝過(guò)程，關(guān)鍵是要確定每道工序的工藝參數(shù)。各工序尺寸必須相互匹配，否則將會(huì)出現(xiàn)鍛造過(guò)程長(zhǎng)、坯料燒損嚴(yán)重、料不夠用等現(xiàn)象。尤其是控制“擴(kuò)孔”工序變形量，避免因長(zhǎng)度尺寸大、材料分布不均，導(dǎo)致外圓、內(nèi)孔不夠加工。

對(duì)縱向砧進(jìn)行改造設(shè)計(jì)：

將原有縱向砧的長(zhǎng)度尺寸由3.8m改制成2.7m，避免了鍛造過(guò)程中縱向砧與操作鉗發(fā)生干涉，從而能夠進(jìn)行極限擴(kuò)孔?？v向砧如圖2所示。

4 鍛造過(guò)程中主要控制要點(diǎn)：

（1）鍛造工序復(fù)雜，鍛造火次多。該鍛件的鍛造過(guò)程基本囊括了自由鍛造的所有工序，由于鍛件重量大，鋼錠的下料、坯料的鐓粗、沖孔、中間過(guò)程的芯棒拔長(zhǎng)，各工序尺寸必須相互匹配，保證鍛件尺寸。

（2）對(duì)縱向砧進(jìn)行修復(fù)，使縱向砧的長(zhǎng)度能夠保證與操作機(jī)不干涉，從而能夠進(jìn)行極限擴(kuò)孔。

（3）技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)，與生產(chǎn)班組進(jìn)行

了細(xì)致的工藝交底，使生產(chǎn)操作人員充分領(lǐng)悟工藝意圖，有條不紊地精心操作，相互密切配合，從而保證了該鍛件的順利產(chǎn)成。

5 齒圈檢測(cè)結(jié)果

（1）大齒圈鍛件尺寸檢查滿足零件加工尺寸。

（2）超聲波探傷檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

6 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)縱向砧子的改造，使避免了鍛造過(guò)程中縱向砧與操作鉗發(fā)生干涉，從而能夠進(jìn)行極限擴(kuò)孔。

表1 20SiMn化學(xué)成分要求（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）

圖1 大齒圈的零件尺寸與鍛件尺寸

圖2 改造后的縱向砧子

表2 超聲波檢測(cè)結(jié)果

（2）該鍛件順利產(chǎn)成，無(wú)論是從外徑、高度尺寸還是鍛件重，均為我鍛造公司32MN水壓機(jī)鍛造歷史上最大的圈類鍛件，擴(kuò)展了我公司鍛造產(chǎn)品種類，取得寶貴的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

[1]康大韜，葉國(guó)斌.大型鍛件材料及熱處理[M].北京：龍門書局.

[2]張志文.鍛造工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.