錘擊鍛打成型的特種扳手

時間:2018-01-05 08:35 作者:華鼎工量具 點擊:
通過有效控制坯料的加熱溫度,改進輥鍛坯型和預鍛型腔的設計,確保了終鍛成形的質量,空氣對擊錘生產線生產的曲軸鍛件各項技術指標均達國內上游水平。 對擊錘是我國曲軸鍛造生

 通過有效控制坯料的加熱溫度,改進輥鍛坯型和預鍛型腔的設計,確保了終鍛成形的質量,空氣對擊錘生產線生產的曲軸鍛件各項技術指標均達國內上游水平。 

 
對擊錘是我國曲軸鍛造生產領域的新生力量,主要分為蒸(空)氣對擊錘和電液對擊錘兩種。對擊錘系無砧座錘,在錘基礎與錘身之間安裝有減震裝置,對地面和廠房沒有任何沖擊。對擊錘的大特點是設備投資少,只占熱模鍛壓力機的50%左右,而且結構簡單,維修費用低。同傳統的蒸汽模鍛錘相比,對擊錘具有機械化程度高、工作環境好等優勢。
 
 目前,國內共有兩條對擊錘鍛造生產線,一條是丹東五一八廠的GH3200型電液對擊錘生產線,另一條是我公司的DG38型空氣對擊錘生產線,均從德國引進,年產量可達12萬支左右。這兩條生產線在進口前并不是用于生產曲軸的,而是用于生產汽車前軸的。對擊錘的設備特點是上下錘頭等速對擊,考慮操作的因素,不可能排布多型腔,只能單型腔鍛造。對于形狀復雜的曲軸鍛件如何在對擊錘上生產,成為我公司急需解決的課題。 
 
根據對擊錘的特點,我們制定了如下的生產工藝流程,并配備了相應的設備(見表1)。
 
 關鍵工藝的規劃 
 
1、坯料加熱溫度的控制 
 
坯料的加熱溫度對于鍛件成形至關重要。加熱溫度過低,則直接影響鍛件的填充,加劇模具的磨損,影響模具的使用壽命;加熱溫度過高,則終鍛后鍛件晶粒急劇長大,鍛件的機械性能及內部質量受到影響。目前,絕大部分曲軸材料為非調質鋼,鍛后靠控溫冷卻來滿足晶粒度和機械性能的要求。控溫冷卻是將校正后的熱鍛件入爐急冷至650℃,再經過90min 的緩冷至500℃,然后快冷出爐。鍛件的內部質量終如何,在很大程度上取決于熱鍛件的入爐溫度。大量的試驗數據表明,入爐溫度在850℃時,晶粒度可達5級以上,強度指標和塑性指標比較平衡,抗拉強度和延伸率均可滿足工藝要求。要想保證850℃的入爐溫度,坯料的加熱溫度就應嚴格控制在1190℃±20℃。這樣,在終鍛成形后鍛件溫度可保持在1000~1050℃之間,晶粒的長大速度不致于太快,對切邊和校正工序的完成也不會造成影響。為此,我們在感應爐爐膛內和爐門處安裝了紅外線測溫裝置,嚴格監控坯料的加熱溫度。
 
 入氮氣實施氣體保護,有效地保證了鍛件的表面質量。 
 
2、制坯和預鍛的設計 
 
我公司空氣對擊錘生產線配備的預鍛設備是1600t液壓機。作為曲軸的預鍛,其設備功率相差較懸殊,只能用于壓彎和局部變形,絕大部分的金屬變形靠終鍛型腔來完成。要想大限度地減輕終鍛型腔的負荷,輥鍛坯型和預鍛型腔的設計十分關鍵。 
 
●輥鍛坯型的設計 
 
輥鍛是對擊錘生產線重要的一道工序。由于預鍛設備能力有限,坯料的變形主要靠輥鍛來完成。目前,國內生產的六缸曲軸8個平衡塊的居多。如圖1所示,這8個平衡塊分布在1、2、5、6、7、8、11、12處的8個曲臂上,5、6、7、8處的4個曲臂是用料集中的地方。 而坯料直徑主要是根據此區域的平均截面積來選取。輥鍛模與錘鍛模的閉式輥鍛型腔的作用不同,前者只能減小截面積,而后者既可增加也可減小截面積。因此,采用輥鍛模制坯時,需以大的計算面積來選擇坯料,這也是對擊錘與蒸汽模鍛錘的不同之處。曲軸輥鍛坯型筒圖如圖2所示。
 
輥鍛工序采用EUMUCO 輥鍛機,其兩輥軸之間的軸距可在較大范圍內調整。由于這個特點,我們在開發4種軸向尺寸相近的曲軸產品時,一套輥鍛模就可滿足要求。對于不同的坯料直徑(φ60~φ170),適當調整軸距即可。 
 
需要注意的是,在鍛造生產開始前,對輥鍛模要進行烤模預熱。否則,在輥鍛坯料時模具會吸收大量的熱量,使坯料急劇降溫,影響終鍛時鍛件的填充和模具的使用壽命。 
 
●預鍛模的設計 
 
預鍛是輥鍛和終鍛成形之間不可缺少的一道工序。預鍛的效果如何將直接影響鍛件的填充質量和終鍛型腔的使用壽命。康明斯曲軸的平衡塊型腔深且窄,這對預鍛模的設計提出了高的要求。 
 
當曲臂5~8的平均截面積為直徑160時,往往平衡塊的截面積都在直徑185以上,不足的金屬則需要從鄰近的連桿頸或主軸頸補充,大量的金屬在型腔內呈軸向流動。連桿頸預鍛坯型如圖3所示,主軸頸預鍛坯型如圖4所示。為了保證金屬軸向流動順暢,預鍛模的凸臺不能設計的太高。降低凸臺高度的另一個好處是可以儲備一部分金屬,在終鍛時幫助填充平衡塊。
 
 3、終鍛成形 
 
對擊錘的一個顯著特點是上下錘頭導向性好,不易錯模。因此,在設計型腔尺寸時,加工余量的選擇(單邊加工余量3.5~4mm)比蒸汽模鍛錘要小,但比熱模鍛壓力機的加工余量要大些,精度相對也較差。 
 
由于導向性好,模具在鍛擊時側向力較小,鍛件的粘模傾向也較小,還有機械手配合抓起鍛件,這樣出模角可以選取的盡量小些。例如,對于平衡塊比較淺的鍛件出模角選3°,康明斯曲軸的平衡塊深且窄,出模角選擇5°。即使這樣,比蒸汽模鍛錘的7°出模角還是提高了40%左右,減小了加工余量。 
 
對擊錘無砧座,有良好的減震裝置,鍛擊時對模具的沖擊相對蒸汽模鍛錘要小一些。因此,模具的熱處理硬度可以適當提高,以HB321~377為宜。 
 
模具的潤滑采用石墨潤滑乳。將潤滑乳與水以1∶5~1∶10的比例攪拌后,用噴槍向模具噴灑,極少出現粘模現象。
 
 4、其它工序 
 
在切邊工序中,為了解決1000t機械壓力機設備功率偏小的問題,除了嚴格控制切邊溫度外,還將切邊刃口設計成階梯型。形成的落差可以避免刃口平面同時接觸飛邊,降低切邊時的設備功率。 
 
扭擰工序僅適應于斯太爾曲軸。其它曲軸均采取立體分模, 在終鍛模上直接將120°分布的連桿頸鍛出。 
 
控溫冷卻線是將850~900℃的熱校之后的鍛件進行兩個工步的急冷,降至650℃時入緩冷區進行緩冷,保證曲軸內外均溫,使鐵素體均勻析出,從而得到均勻的晶粒度和硬度,滿足了產品的機械性能和金相組織的要求。 
 
總結 
 
目前,國內多數鍛造企業仍然采用蒸汽模鍛錘。和蒸汽模鍛錘生產線相比,對擊錘鍛造生產線明顯的優勢是配備齊全的制坯設備,材料利用率高,生產節拍快,產品精度高,加工余量小,工作環境得到改善。而熱模鍛壓力機生產線較對擊錘生產線而言,其生產節拍快,為60~75s/件,每小時可生產48~60件;對擊錘的生產節拍為90~120s/件,每小時可生產30~40件。而且熱模鍛壓力機加工精度高、加工余量小,但是投資大、成本高,是對擊錘投資的一倍左右,一般企業難以承受。 
 
我公司經過對工藝流程的不斷改進和優化,并采取倍尺采購鋼材的方式,材料的各項利用率指標明顯提高,鍛件各項技術指標均達國內上游水平,尤其是鍛件表面質量得到客戶和業內同行的認可。 
 
是將國內不同廠家在蒸汽模鍛錘上生產的67種曲軸鍛件,以及國內外熱模鍛壓力機企業生產的20多種多缸曲軸鍛件統計后,同我公司5種不同曲軸產品在幾項重要指標上的數據比較。 
 
可以看出,對擊錘生產的鍛件除了精化程度略低于,如敲擊梅花扳手敲擊呆扳手特種扳手都是由鍛打成型的.
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