厚壁餅形鍛件鍛造返修方案研究

徐興建

(中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部工藝技術(shù)部，黑龍江161042)

1 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 4701.3；晶粒度按GB/T 6394，≥5級(jí)；夾雜物按GB/T 10561，評(píng)級(jí)圖Ⅱ級(jí)；貝氏體組織至少90%。

2 致廢原因

鍛件字端小圓在沖孔過(guò)程中產(chǎn)生了凹心40～50 mm深，非字端大圓在后續(xù)拔長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生凹心40～65 mm深，最終導(dǎo)致鍛件在鍛后熱處理交檢過(guò)程中總體高度負(fù)加工10 mm，實(shí)際尺寸及凹心位置情況如圖1所示。

圖1 實(shí)際尺寸及凹心位置圖Figure 1 Sketch of the actual dimension and the location of sunken side faces

目前鍛件尺寸已無(wú)法滿足后續(xù)加工需求，如果不對(duì)其進(jìn)行有效挽救，將會(huì)導(dǎo)致該項(xiàng)目生產(chǎn)進(jìn)度延遲，同時(shí)也會(huì)給公司帶來(lái)廢品損失。因此，本文主要對(duì)此厚壁餅形鍛件鍛造返修方案進(jìn)行研究。

3 返修方案的確定

對(duì)現(xiàn)有鍛件尺寸情況進(jìn)行了分析，此鍛件形狀為厚壁餅形，中心帶孔，總體高度負(fù)加工10 mm，除了大圓高度及直徑方向有返修鍛造余量，其他尺寸不具有返修條件。首先大圓直徑?2150～?2190 mm(加工?2085 mm)，可以通過(guò)芯棒拔長(zhǎng)進(jìn)行返修，使其高度滿足加工要求，但是大圓尺寸不規(guī)整，拔長(zhǎng)之后會(huì)加劇大圓端頭凹心情況，因此此思路不成熟。最終確定利用大圓高度的余量(現(xiàn)有坯料高度為680 mm，加工高度為460 mm)，鐓粗大圓高度至530 mm，使其大圓端頭凹心減小。提出以下4種返修方案：

方案一，附具為?外1980 mm/?內(nèi)1500 mm×H600 mm的專用圈和1300 mm漏盤；

方案二，附具為?外1980 mm/?內(nèi)1500 mm×H600 mm的專用圈和大平臺(tái)；

方案三，附具為?外>2190 mm/?內(nèi)1500 mm×H600 mm的專用圈和1300 mm漏盤；

方案四，附具為?外>2190 mm/?內(nèi)1500 mm×H600 mm的專用圈和大平臺(tái)。

4 返修方案的數(shù)值模擬

4.1 模擬參數(shù)的確定

(1)溫度：控制溫度，保證鍛件鐓粗后坯料均勻走料。

(2)摩擦因數(shù)：選擇合適的摩擦因數(shù)對(duì)坯料的走料起到?jīng)Q定性作用。

參照實(shí)際生產(chǎn)，合理的確定以上兩個(gè)參數(shù)可確保返修成功。

4.2 模擬過(guò)程

采用數(shù)值模擬技術(shù)，對(duì)以上4種方案進(jìn)行模擬，具體模擬過(guò)程如圖2所示。

(a)方案一

(c)方案三

(d)方案四圖2 鐓粗后效果圖Figure 2 Effect sketch after upsetting

4.3 返修方案模擬結(jié)果對(duì)比分析

方案一返修后，鍛件坯料可滿足加工，竄借后加工量為5 mm。

方案二返修后，鍛件坯料可滿足加工，竄借后加工量為16 mm。

方案三返修后，鍛件坯料可滿足加工，竄借后加工量為8 mm。

方案四返修后，鍛件坯料可滿足加工，竄借后加工量為21 mm。

方案一和方案三理論上有返修可能，但考慮到重新鍛造加熱，鍛件表面受鐵皮厚度的影響，這兩種方案返修后鍛件尺寸仍有可能無(wú)法滿足后續(xù)加工需求。方案二和方案四返修后，能夠保證下序加工，考慮到方案二返修后，坯料四周有裙邊，不利于下序加工(費(fèi)刀具)，最終確定方案四為最為有效的返修方案。

5 返修工藝方案的確定

通過(guò)模擬得出的參數(shù)，我們確定了厚壁餅形鍛件的鍛造返修工藝。

5.1 加熱曲線

加熱曲線如圖3所示。

圖3 加熱曲線Figure 3 Heating curve

5.2 操作要領(lǐng)及注意事項(xiàng)

(1)600～650℃預(yù)熱保溫8 h，保證鍛件溫度均勻；

(2)回轉(zhuǎn)臺(tái)上的鐵皮清理干凈，接觸面鋪石棉，石棉尺寸拼接面積大于7.5 m2；

(3)坯料小頭端向上放置在回轉(zhuǎn)臺(tái)上，將?內(nèi)1450 mm/?外3050 mm×H700 mm墊圈套在鍛件小頭端；

(4)水壓機(jī)錘頭點(diǎn)上，壓下量150 mm(參考值)，具體壓下量為大圓高度H=530 mm；

(5)返修結(jié)束后準(zhǔn)確量取大圓高度。

6 返修后情況

經(jīng)過(guò)鍛后交檢，返修后鍛件坯料滿足加工尺寸。

7 結(jié)論

通過(guò)對(duì)餅型鍛件返修方案的研究，結(jié)合數(shù)值模擬的應(yīng)用，最終將產(chǎn)品合格發(fā)出，保證整體產(chǎn)品的交貨進(jìn)度，避免了經(jīng)濟(jì)損失。