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帶中間法蘭的大型軸鍛件的鍛造工藝研究
更新時(shí)間??2022-05-08 09:34 閱讀
帶中間法蘭的大型軸鍛件是某設(shè)備的主要鍛 件之一。圖1所示為游動耳軸的粗加工形狀，其 主要特點(diǎn)是中間帶有法蘭。本文以圖1所示鍛件 為例研究該鍛件的鍛造工藝。 在以前的生產(chǎn)中，該鍛件軸采用的是傳統(tǒng)的 自由鍛工藝。為了保證中間法蘭有足夠的鍛造比 以及兩小頭端能夠順利鍛出，需要加很大的切肩 余量。如圖1所示鍛件設(shè)計(jì)重量為8604kg，增加 切肩余量后鍛件設(shè)計(jì)使用錠型為23t，鋼錠利用 率僅為37．4％。工藝設(shè)計(jì)為三火次鍛出。 原工藝不足之處具體表現(xiàn)在：①原材料利用 率低；②鍛件重量增加，導(dǎo)致加熱時(shí)間延長，能源 消耗多；③鍛造過程中增加機(jī)械設(shè)備負(fù)荷；④鍛后
利用模具抑制軸兩端部的變形，使中間法蘭 部分鐓粗成形。此工藝設(shè)計(jì)中，不需要增加切肩 余量，并且軸向方向的鍛造余量也比自由鍛余量 少。工藝設(shè)計(jì)有兩種方案： 方案1 直接將原料鍛制成等直徑的坯料 (如圖2所示)，然后通過模具，鐓粗成形中間法蘭 部分。
利用有限元法分別對兩種工藝進(jìn)行了模擬分 析，為了計(jì)算簡便，模型采用對稱模型，并對模具 的非主要參數(shù)進(jìn)行了簡化，上模設(shè)置勻速壓下，下 模保持不動。計(jì)算的初始條件如表1所示。模擬 的最終變形結(jié)果如圖4和圖5。 從模擬的變形可以看出，方案1相對于方案 2中間部分的變形量較大，兩個(gè)方案的法蘭垂直 面成形效果都很好，但是方案1比方案2的中間 部分的鼓肚率以及法蘭軸面與臺階垂直邊的過渡 圓角都要大，不利于后期對中部法蘭部分的修整。 從變形方面分析，方案2效果比方案1好。
帶中間法蘭的大型軸鍛件采用中部法蘭鐓粗 成形新工藝，與原工藝比較，鍛件的重量降為 7636kg；設(shè)計(jì)使用鋼錠錠型為lO．5t，減少原料 54．3％，提高了允許裝爐溫度，加熱保溫時(shí)間由原 來的26h減少到了16h，節(jié)約天然氣4861．25m3， 縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)能降耗，取得良好經(jīng)濟(jì)效益。
帶中間法蘭的大型軸鍛件的成形難點(diǎn)在于控 制坯料中間部分的變形均勻性，其主要影響工藝 參數(shù)包括：臺階高度、上下模圓角，初始法蘭高度， 初始法蘭直徑．兩小頭端直徑等。 在對每個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，制定的新工藝如 下： 第一火：壓鉗把，倒棱，挫錠尾。 第二火：鐓粗；WHF法拔長；修整坯料至如 圖8所示。 第三火：人模鐓粗；鍛各部至尺寸；精整，校 直，出成品。
利用模具抑制軸兩端部的變形，使中間法蘭 部分鐓粗成形。此工藝設(shè)計(jì)中，不需要增加切肩 余量，并且軸向方向的鍛造余量也比自由鍛余量 少。工藝設(shè)計(jì)有兩種方案： 方案1 直接將原料鍛制成等直徑的坯料 (如圖2所示)，然后通過模具，鐓粗成形中間法蘭 部分。
利用有限元法分別對兩種工藝進(jìn)行了模擬分 析，為了計(jì)算簡便，模型采用對稱模型，并對模具 的非主要參數(shù)進(jìn)行了簡化，上模設(shè)置勻速壓下，下 模保持不動。計(jì)算的初始條件如表1所示。模擬 的最終變形結(jié)果如圖4和圖5。 從模擬的變形可以看出，方案1相對于方案 2中間部分的變形量較大，兩個(gè)方案的法蘭垂直 面成形效果都很好，但是方案1比方案2的中間 部分的鼓肚率以及法蘭軸面與臺階垂直邊的過渡 圓角都要大，不利于后期對中部法蘭部分的修整。 從變形方面分析，方案2效果比方案1好。
帶中間法蘭的大型軸鍛件采用中部法蘭鐓粗 成形新工藝，與原工藝比較，鍛件的重量降為 7636kg；設(shè)計(jì)使用鋼錠錠型為lO．5t，減少原料 54．3％，提高了允許裝爐溫度，加熱保溫時(shí)間由原 來的26h減少到了16h，節(jié)約天然氣4861．25m3， 縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)能降耗，取得良好經(jīng)濟(jì)效益。
帶中間法蘭的大型軸鍛件的成形難點(diǎn)在于控 制坯料中間部分的變形均勻性，其主要影響工藝 參數(shù)包括：臺階高度、上下模圓角，初始法蘭高度， 初始法蘭直徑．兩小頭端直徑等。 在對每個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，制定的新工藝如 下： 第一火：壓鉗把，倒棱，挫錠尾。 第二火：鐓粗；WHF法拔長；修整坯料至如 圖8所示。 第三火：人模鐓粗；鍛各部至尺寸；精整，校 直，出成品。
