柱塞鍛造返修方案研究

趙　達(dá)　徐興建

(中國第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部水壓機(jī)鍛造分廠，黑龍江161042)

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柱塞鍛造返修方案研究

趙達(dá)徐興建

(中國第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部水壓機(jī)鍛造分廠，黑龍江161042)

摘要：分析了柱塞鍛件報(bào)廢原因，通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬確定了返修方案，最終使柱塞成功鍛造返修。

關(guān)鍵詞：柱塞；返修；數(shù)值模擬

1鍛件參數(shù)

柱塞鍛件的相關(guān)參數(shù)如表1所示。柱塞鍛件零件圖如圖1所示。

表1　柱塞鍛件相關(guān)參數(shù)Table 1　Relevant parameters of plunger forging

圖1　柱塞鍛件零件圖Figure 1 Part drawing of plunger forging

2致廢原因

鍛件字端300 mm長范圍內(nèi)在拔長時(shí)產(chǎn)生了多處裂紋，雖然執(zhí)行了吹氧清理裂紋工序，但由于裂紋傷重增加了操作者對裂紋傷判定的難度，最終導(dǎo)致了局部直徑負(fù)最終尺寸5 mm。實(shí)際尺寸及裂紋傷位置圖如圖2所示。

目前尺寸已經(jīng)無法滿足要求，如果不對其進(jìn)行有效挽救，不僅會(huì)制約該項(xiàng)目的生產(chǎn)進(jìn)度，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生廢品損失。因此，有必要研究柱塞鍛造返修的可行性。

圖2　實(shí)際尺寸及裂紋傷位置圖Figure 2　Sketch of actual dimension and crack location

3初步選定返修方案

3.1兩種方案

根據(jù)鍛件形狀特性及尺寸情況，有兩種方案可以選擇：

方案一：拔長減徑增加長度，利用鍛件尺寸與粗加工尺寸、精加工尺寸之間的余量分布將裂紋排到零件本體以外。

方案二：減少長度方向余量增大傷重處直徑，使其滿足尺寸要求。

3.2計(jì)算過程

為了確定兩種方案的可行性，我們對其進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算過程如下：

3.2.1方案一

(1)由于字端300 mm內(nèi)傷重不滿足加工要求，所以只能利用非字端～1 000 mm的長度，拔長使該部分長度滿足精加工尺寸1 245 mm。

(2)利用體積不變計(jì)算得出：長度滿足1 245 mm時(shí)，直徑僅為?565 mm?精加工直徑?580 mm。

由此確定方案一無法滿足尺寸要求，不可行。

3.2.2方案二

(1)實(shí)際長度1 350 mm-精加工長度1 257 mm=93 mm，即長度距精加工尺寸有93 mm余量。

(2)將長度的80 mm(長度留13 mm余量避免端面不滿足精加工要求)進(jìn)行局部鐓粗。同樣利用體積不變計(jì)算得出：傷重處直徑增大至?735 mm-傷最深處55 mm=?680 mm?精加工直徑?580 mm。

初步計(jì)算得出方案二存在可行性。所以將方案二定為柱塞鍛造返修的初步方案進(jìn)行研究。

4返修方案數(shù)值模擬

4.1需要確定的主要參數(shù)

(1)溫度：控制溫度保證鐓粗后直徑全部增大在傷重處。

(2)鐓粗方式：選擇合適的鐓粗方式同樣可以增大傷重處直徑。

合理的確定以上兩個(gè)參數(shù)是保證直徑滿足尺寸要求的必要條件。

4.2模擬過程

通過多次模擬分析確定返修方案為差溫加熱后局部鐓粗。具體模擬過程如圖3～圖7所示。

圖3　鐓粗前附具示意圖Figure 3　Sketch of auxiliary appliance before upsetting

圖4　鐓粗前裂紋位置示意圖Figure 4　Sketch of crack location before upsetting

圖6　鐓粗后效果圖Figure 6　Effect sketch after upsetting

圖7　鐓粗后裂紋傷位置變化Figure 7　Crack location change after upsetting

5返修工藝確定

通過模擬得出的參數(shù)，我們確定了柱塞的鍛造返修工藝，具體如下：

5.1加熱曲線

加熱曲線如圖8所示。

圖8　加熱曲線Figure 8　Heating curve

5.2操作要領(lǐng)及注意事項(xiàng)

(1)600～650℃保溫12 h可以保證鍛件溫度均勻。

(2)石棉尺寸：1 000 mm×2 100 mm。

(3)非字端包石棉：該過程需提前準(zhǔn)備好所用材料及設(shè)備，縮短爐外時(shí)間，為快速升溫打好基礎(chǔ)。

(4)返爐后最大功率升溫至1 100℃，使石棉充分發(fā)揮隔熱的作用，阻止非字端吸收熱量，保證鍛件形成溫度差值。

(5)局部鐓粗：字端向上立料，選用400 mm寬平砧開邊鐓粗，整體鐓粗高度80 mm。

6返修后情況

本次返修與模擬過程完全符合，傷重處直徑明顯增加并滿足了尺寸要求。具體形狀如圖9所示。

圖9　返修后實(shí)際效果圖Figure 9　Actual effect photo after repairing

7結(jié)論

通過柱塞鍛造返修方案的研究，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬與實(shí)際生產(chǎn)的有效結(jié)合。避免了廢品損失，取得了預(yù)期效果。

編輯杜青泉

Research on Forging Repair Program of Plunger

Zhao Da,Xu Xingjian

Abstract：The cause for rejection of plunger forgings has been analyzed.By means of computer numerical simulation,the repair program has been determined.Eventually,the repairing of plunger by forging has succeeded.

Key words：plunger;repairing;numerical simulation

收稿日期：2016—03—17

作者簡介：趙達(dá)(1984—)，男，工程師，本科。電話：13945251382,E-mail：zhaoda505@163.com

中圖分類號(hào)：O242.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B