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大(da)型管模鍛件成型工藝研究

文章來源：sjzwx 更(geng)新時間：2015-07-13 09:19:31

    管(guan)(guan)模(mo)是用(yong)(yong)于生產(chan)離(li)(li)心(xin)球墨鑄(zhu)鐵管(guan)(guan)道裝(zhuang)置的(de)(de)大(da)型精密模(mo)具(ju)，屬鑄(zhu)管(guan)(guan)行(xing)業(ye)主(zhu)要消耗性備件(jian)，市場需求(qiu)量(liang)巨大(da)。管(guan)(guan)模(mo)按(an)生產(chan)方(fang)式區分主(zhu)要有(you)整體鍛造(zao)管(guan)(guan)模(mo)和熱(re)模(mo)法離(li)(li)心(xin)鑄(zhu)造(zao)管(guan)(guan)模(mo)。大(da)型整體鍛造(zao)管(guan)(guan)模(mo)對設備工(gong)裝(zhuang)、制(zhi)(zhi)造(zao)工(gong)藝及產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)要求(qiu)極(ji)其(qi)嚴格，鍛件(jian)制(zhi)(zhi)造(zao)難度極(ji)大(da)。本(ben)文主(zhu)要討論在缺少(shao)大(da)型管(guan)(guan)模(mo)鍛件(jian)相關研制(zhi)(zhi)經(jing)驗及專(zhuan)用(yong)(yong)冶金(jin)工(gong)裝(zhuang)的(de)(de)情況(kuang)下，如何采用(yong)(yong)現有(you)短芯(xin)棒(bang)多(duo)火次分段成型的(de)(de)工(gong)藝方(fang)案(an)，解決因制(zhi)(zhi)造(zao)專(zhuan)用(yong)(yong)冶金(jin)工(gong)裝(zhuang)周期長從(cong)而影(ying)響產(chan)品(pin)交貨期的(de)(de)問(wen)題(ti)。用(yong)(yong)錯砧點(dian)擴的(de)(de)技(ji)術創新方(fang)法有(you)效(xiao)解決了(le)拔長過(guo)程坯料“抱死”芯(xin)棒(bang)的(de)(de)問(wen)題(ti)。通過(guo)優化芯(xin)棒(bang)拔長工(gong)藝保(bao)證鍛件(jian)順利成型及產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)。

    1鍛件主要技(ji)術要求(qiu)此(ci)管(guan)模系(xi)典(dian)型的特大(da)規格(ge)薄壁長套類鍛件，外形復雜(za)，長度達9in，承口(kou)端外徑2in，而壁厚(hou)僅175mm(圖(tu)1)。鍛件材質(zhi)為(wei)21CrMol0熱作模具鋼，cr含量達到(dao)2．3％～2．6％。超聲檢(jian)測按照JB／T5000．15—1998標(biao)準(zhun)Ⅲ級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)執行。金相(xiang)組織按相(xiang)關國標(biao)嚴格(ge)要求(qiu)：一般疏松、錠型偏析不(bu)大(da)于(yu)3級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)；脆(cui)性(xing)(xing)、塑性(xing)(xing)夾雜(za)物不(bu)大(da)于(yu)1．5級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)；帶狀組織不(bu)大(da)于(yu)2．0級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)；魏氏組織不(bu)大(da)于(yu)1級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)；晶(jing)粒度不(bu)小(xiao)于(yu)5級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)；正火組織不(bu)大(da)于(yu)2級(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)。

    2鍛(duan)(duan)造工(gong)藝(yi)技術(shu)分(fen)析長套類(lei)鍛(duan)(duan)件(jian)鍛(duan)(duan)造工(gong)藝(yi)流程：冶煉一(yi)(yi)鑄錠(ding)一(yi)(yi)鋼錠(ding)壓鉗口、倒棱一(yi)(yi)熱割肩、切錠(ding)尾一(yi)(yi)鐓粗、拔長下料一(yi)(yi)沖孔(kong)(kong)一(yi)(yi)馬杠(gang)擴孔(kong)(kong)一(yi)(yi)預拔長制坯一(yi)(yi)芯棒拔長一(yi)(yi)出成品。

傳統鍛(duan)造方(fang)法成型時(shi)一般采用(yong)長(chang)度大于鍛(duan)件總(zong)長(chang)的(de)(de)芯棒執(zhi)行拔(ba)長(chang)工(gong)序(xu)。由于缺少長(chang)度大于9in的(de)(de)(2)1400mm專用(yong)大規格芯棒，而專門制造此工(gong)裝又(you)工(gong)期太長(chang)，嚴(yan)重影響交貨期，為此，大膽創新鍛(duan)造工(gong)藝，策劃使用(yong)現有總(zong)長(chang)5131的(de)(de)1400mm短芯棒執(zhi)行拔(ba)長(chang)工(gong)序(xu)。

    現有短芯(xin)棒沒(mei)有中心過(guo)水冷卻孔且斜度小，拔(ba)長(chang)過(guo)程中芯(xin)棒長(chang)時(shi)間受熱膨脹，且芯(xin)棒受壓(ya)后(hou)產生變(bian)形，極易與坯(pi)料“抱死(si)”不動，使芯(xin)棒無(wu)法進退不能完成后(hou)續(xu)拔(ba)長(chang)工(gong)序。當坯(pi)料長(chang)度超過(guo)5i11時(shi)，拔(ba)長(chang)時(shi)芯(xin)棒在坯(pi)料中的進退及砧子(zi)的壓(ya)料位(wei)置難以精準控制，容易壓(ya)空。

    由(you)于鍛件外型(xing)復(fu)雜、規格巨大，需采用(yong)大鍛造(zao)量芯棒(bang)拔(ba)長工(gong)(gong)序，以提(ti)高(gao)拔(ba)長效率。若成型(xing)過(guo)程產生坯料彎(wan)曲變形，則芯棒(bang)很(hen)難再(zai)次(ci)進入坯料，修整工(gong)(gong)序將(jiang)很(hen)難繼續進行。鍛件同軸度(du)及內(nei)外表面質量對后期(qi)加工(gong)(gong)過(guo)程的影響也較大。另外，拔(ba)長過(guo)程中隨坯料壁厚(hou)減薄(bo)溫(wen)降(jiang)加快(kuai)，鍛造(zao)溫(wen)度(du)大幅降(jiang)低(di)時易出(chu)現(xian)表面裂紋，必須增加鍛造(zao)火(huo)次(ci)。再(zai)者鍛件內(nei)孔尺寸大且壁厚(hou)薄(bo)，拔(ba)長后期(qi)較難收口，管(guan)模端部(bu)容易呈現(xian)“喇叭口”缺陷。

    3工藝技(ji)術創新為了克服(fu)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)長(chang)(chang)(chang)(chang)度短(duan)導致(zhi)的拔(ba)(ba)長(chang)(chang)(chang)(chang)操(cao)作困難，并有效避(bi)免坯(pi)料與芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)“抱(bao)(bao)死”不動的問題，在拔(ba)(ba)長(chang)(chang)(chang)(chang)操(cao)作前，適當(dang)提(ti)高芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)使(shi)用(yong)(yong)前的預(yu)熱溫度，以降低(di)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)進(jin)入坯(pi)料后(hou)的膨脹程度。拔(ba)(ba)長(chang)(chang)(chang)(chang)過(guo)程采用(yong)(yong)分(fen)段成型(xing)的方(fang)法(fa)，即先(xian)拔(ba)(ba)長(chang)(chang)(chang)(chang)管(guan)模(mo)一端(duan)至(zhi)4．5in，然后(hou)掉頭(tou)(tou)拔(ba)(ba)長(chang)(chang)(chang)(chang)另外一端(duan)至(zhi)最(zui)終工藝尺(chi)寸(cun)。這種(zhong)成形方(fang)法(fa)有效彌補了芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)長(chang)(chang)(chang)(chang)度小于(yu)鍛件(jian)總長(chang)(chang)(chang)(chang)的不足。拔(ba)(ba)長(chang)(chang)(chang)(chang)前期須使(shi)用(yong)(yong)大壓下量、大角度翻轉，暫不收口，以保證快(kuai)速拔(ba)(ba)長(chang)(chang)(chang)(chang)和芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)順利(li)進(jin)退(tui)。最(zui)后(hou)階(jie)段采用(yong)(yong)“退(tui)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)”方(fang)案，當(dang)出現(xian)“抱(bao)(bao)死”現(xian)象時，用(yong)(yong)錯砧點擴方(fang)法(fa)使(shi)鍛件(jian)內(nei)孔與芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)產生空(kong)隙(xi)松動，沿(yan)管(guan)模(mo)圓(yuan)周(zhou)方(fang)向點擴一周(zhou)，利(li)用(yong)(yong)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)和管(guan)模(mo)內(nei)壁的微(wei)小間隙(xi)退(tui)出芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)，見圖2。管(guan)模(mo)鍛件(jian)具有壁薄(bo)的特點，芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)拔(ba)(ba)長(chang)(chang)(chang)(chang)時拔(ba)(ba)長(chang)(chang)(chang)(chang)效率遠(yuan)低(di)于(yu)普通長(chang)(chang)(chang)(chang)套類(lei)鍛件(jian)，預(yu)拔(ba)(ba)長(chang)(chang)(chang)(chang)制坯(pi)后(hou)必須分(fen)多(duo)火次成型(xing)。隨坯(pi)料壁厚減薄(bo)，應不斷減少(shao)壓下量和翻轉角度，以避(bi)免不對(dui)稱變形而(er)產生彎曲，保證鍛件(jian)同軸度及表面(mian)質量。在拔(ba)(ba)長(chang)(chang)(chang)(chang)后(hou)期收口階(jie)段，根(gen)據金屬(shu)流(liu)動規(gui)律，制定(ding)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)端(duan)頭(tou)(tou)拔(ba)(ba)梢度方(fang)案，如圖3所示。沿(yan)管(guan)模(mo)端(duan)部旋轉輕壓，使(shi)端(duan)部金屬(shu)逐漸緊貼(tie)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)外壁，有效消除“喇(la)叭口”缺陷。

    4生產驗(yan)證制造過程中，采(cai)用(yong)多火次分(fen)段(duan)成(cheng)型(xing)、最后(hou)階段(duan)“退芯棒”拔長、錯(cuo)砧(zhen)點(dian)擴、芯棒端頭拔梢度等工(gong)藝技術(shu)，有效確保了鍛件(jian)(jian)成(cheng)型(xing)質量。兩件(jian)(jian)管模經外形尺寸(cun)、超聲檢測及性能檢驗(yan)，均滿足用(yong)戶技術(shu)協議要(yao)求(qiu)。

    5結論(1)利(li)用短芯棒，采(cai)用多火(huo)次分(fen)段(duan)成型方(fang)案(an)執(zhi)行薄壁長套類管模鍛(duan)件拔長工(gong)序，具有工(gong)藝技(ji)術可(ke)行性。(2)提(ti)高芯棒預熱溫度、采(cai)用錯(cuo)砧點擴和拔長階(jie)段(duan)大鍛(duan)造量等工(gong)藝方(fang)法能有效(xiao)解決(jue)鍛(duan)造過(guo)程中芯棒與坯(pi)料“抱死”不動的(de)問題。