發布時間：2019-05-25所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:大型連桿鍛件形狀特殊，力學性能要求高。在傳統臺階軸的鍛造工藝基礎上，結合窄砧+下平臺的鍛造方法，成功鍛出了帶凹檔的非同軸連桿鍛件，大幅降低了零件的毛凈比。同時，改善了連桿內部的金屬纖維流線，提高了連桿的力學性能。 關鍵詞:連桿鍛件;窄砧+
摘要:大型連桿鍛件形狀特殊，力學性能要求高。在傳統臺階軸的鍛造工藝基礎上，結合窄砧+下平臺的鍛造方法，成功鍛出了帶凹檔的非同軸連桿鍛件，大幅降低了零件的毛凈比。同時，改善了連桿內部的金屬纖維流線，提高了連桿的力學性能。
關鍵詞:連桿鍛件;窄砧+下平臺;凹檔
連桿是擠壓機上連接工位的大型關鍵零部件，其受力大小和方向是周期性變化的，連桿受到拉伸及壓縮等交變載荷作用，所以用戶對連桿的技術要求十分嚴格。我公司簽訂兩件大型連桿鍛件，零件重4.5t，無法應用模鍛方法生產，但可采用傳統自由鍛方法生產，毛凈比已達到2.42，凹檔部位后續機械加工余量大，同時機械加工會破壞凹檔處的金屬纖維流線，從而降低連桿凹檔部位的力學性能。因此，我公司針對此批連桿的外觀特點，在傳統的軸類鍛造工藝基礎上，結合了窄砧+下平臺鍛造法，成功鍛造出帶有凹檔的非同軸連桿鍛件，零件的毛凈比降低至1.68，保證了連桿內部金屬纖維流線不被破壞[1]，提高了連桿的力學性能。
1技術要求
連桿零部件外觀材質為30CrNiMo8，具體技術要求如下:(1)化學成分要求提供氣體含量報告。(2)鍛件無損檢測按JB/T5000.15—2007《重型機械通用技術條件第15部分鍛鋼件無損檢測》標準Ⅱ級要求執行，鍛件不允許有裂紋、夾層、白點、疏松等缺陷。(3)用戶要求本體試樣做性能檢測，力學性能要求應符合表2規定。(4)鍛造比≥4.5。
2連桿鍛造工藝分析及優化
2.1傳統鍛造工藝方案
根據軸類鍛件的生產經驗，我廠普遍采用包絡法鍛造，且鍛件的各部位同軸鍛造。這樣，鍛件重約10.75t，毛凈比高達2.42，尤其是連桿鍛件的Ⅱ部，大大增加了機械加工余量。同時，在機加Ⅱ部時，部分金屬纖維流線被完全剪斷，將影響連桿零部件在裝配使用中的力學性能。
2.2優化后鍛造工藝方案
為減輕連桿的毛坯重量，同時，保護零部件內部的金屬纖維流線，我公司結合鍛造臺階軸的生產經驗，對鍛造工藝進行優化，提出利用窄砧+下平臺的鍛造方法，將連桿鍛件的凹檔部位鍛造出來，具體工藝步驟如下:
(1)第Ⅰ火次，升溫至1210℃，保溫5h后，鋼錠出爐壓鉗口，倒棱。我廠采用兩件連桿鍛件合用1支上注鋼錠鍛造，保證了鍛件心部質量。在50MN油壓機上利用600mm的上平砧將鋼錠的冒口端壓成合適的鉗把尺寸。
(2)第Ⅱ火次，升溫至1240℃，保溫8h后，鋼錠經主變形+分料工序。其中主變形工序采用鐓粗+WHF(寬砧強壓鍛造法)拔長方法。此時鍛造比為(2.0+2.6)，鋼錠內部柱狀晶等鑄態組織經大變形后破碎成細小晶粒。同時WHF拔長方法能夠使鋼錠內部疏松、氣孔等缺陷收縮封閉，通過下一火次的高溫保溫，缺陷可進一步焊合。
(3)第Ⅲ火次，升溫至1200℃，保溫4h后，坯料拔扁方、壓痕分段、初步鍛出凹檔。在30MN水壓機上先利用500mm上、下平砧對坯料整體拔扁方，利用下三角輔具將坯料按工藝規定尺寸壓痕分段。最后用200mm的窄錘頭+下平臺輔具，將Ⅱ部初步壓出凹檔。此時坯料溫度已降低，為防止鍛造裂紋的出現，將坯料返爐保溫。
(4)第Ⅳ火次，升溫至1200℃，保溫3h后，鍛件出爐進行最終成型變形。繼續采用200mm的窄錘頭+下平臺輔具，以凹檔Ⅱ部高度中心為軸線，將Ⅱ部坯料全部放置下平臺上，利用窄錘頭下壓坯料，則錘頭下方的坯料受兩側拉應力的影響，沿著阻力最小的兩側流動，最后將Ⅱ部鍛至工藝尺寸。再采用傳統的臺階軸鍛造方法將Ⅰ部和Ⅲ部坯料滾圓拔長至工藝尺寸，最后修整各部，出成品。從金屬變形的過程及纖維流線分布的情況來看，連桿鍛件Ⅱ部的纖維流線沿著凹字形狀分布，提高了鍛件力學性能。
3鍛后熱處理
由于連桿的截面尺寸較大，同時材料合金含量高，鍛后熱處理執行兩次正火和一次回火工藝[2]，目的是充分消除鍛造時產生的內部組織應力，同時細化心部粗大組織，改善鍛件內部化學成分與金相組織的均勻性，再通過長時間的回火擴氫，防止產生白點[3]、氫脆等氫致缺陷。鍛件冷卻出爐后，經尺寸檢驗合格后，發往機加工廠進行粗加工，然后對鍛件整體進行超聲檢測，一次性檢驗全部合格。
4結論
對于不規則的臺階軸鍛件，如大型連桿鍛件，結合傳統臺階軸鍛造方法與窄砧+下平臺的不對稱鍛造法，既節約成本，又改善了產品的內部金屬纖維流線，延長了產品的使用壽命。
參考文獻
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[2]康大韜，葉國斌.大型鍛件材料與熱處理[M].北京:龍門書局，1998.
[3]崔忠圻.金屬學與熱處理[M].北京:機械工業出版社，2000:280-289.
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