自由锻造工艺分析

自由锻造工艺分析

王健

中车沈阳机车车辆有限公司 辽宁 110142

摘要：在当前工业发展的过程中，对各种锻造件使用的数量在不断的增加，对锻造件的加工质量也提出了较高的要求，因此通过成型方法的优化来提升锻造件的质量和成材率。

关键词：自由锻造；工艺分析

1、前言

在工艺件锻造的过程中需要通过有效的措施来消除原料带来的疏松、夹杂等质量缺陷，不断提升锻造的水平，满足工艺件使用的需要，为工业大型锻造件的生产提供更成熟的工艺。

2、锻造工艺难点分析

2.1心部锻实困难。

由于双爪钩结构的特殊性，厚度方向的尺寸较大，并且锻造比必须超过4.5。使用传统的自由锻造技术直接压平或直角尺不仅符合技术标准，而且很难锻造实心零件。容易产生粗大的晶粒，在此基础上，提出了使用铸锭嵌入和下料的工艺方案。

2.2截面积之差大，难以减小。

由于钩子横截面的巨大差异，传统的先从夹具台锻造大端然后再锻造小端的传统工艺不仅会损坏材料，而且很难制造。基于此，建议使用轮胎模锻+自由锻造。组合工艺计划。

2.3锻造产品的横截面很大，并且在锻造过程中很难确保尺寸。

锻造产品的横截面为800mmx1700mm，并且由于最小阻力定律，使用宽砧压平时，金属的垂直和水平速度会有所不同。如果仅使用垂直扁平化，则金属的垂直流动快而水平流动慢，这不可避免地在垂直方向上适合锻造尺寸，但水平方向满足工艺要求。不能。满足砧宽比的要求往往会导致锻件质量问题，而仅使用水平压扁有助于水平金属流动，并在此基础上纵向提出了一种在横向方向上进行扁平化的锻造方法^[1]。

3、钢锭锭身压钳口自由锻造工艺

锭体压制钳口的自由锻造过程是用铸锭体材料锻造工作钳口，而锻钢锭则在操纵钳口。即，将加工所需的铸锭的立管端切入操作钳口。即，钢锭是锻造的。锻造后，必须在铸锭体上预先去除必须在铸锭体的立管端去除的剩余材料。这减少了操作钳口中冒口材料的比例，增加了现有锻造设备的锻造空间，并减少了铸锭体内的坯料。由于锻造操作的高度和重量，铸锭体的高度低于液压机的净空高度，从而允许顺利进入液压机的锻造空间。同时，减小了铸锭本体的体积，因此可以减轻铸锭的重量，并且可以减轻作业设备上的负荷。它使锻造操作灵活，方便，快捷，避免了操作设备的严重超载操作，提高了锻造准备过程的安全性。

4、锻造工艺

4.1ZY6400/12.5/28D型号液压支架推移连接头改造

这种型号的液压支架推移连接头的设计和制造不太合理，其强度不符合实际使用要求，因此其连接头会出现严重的经常性断裂问题，对采煤作业的安全生产是不利的。因此，针对这些情况要进行设计改善，使其能够与推移梁良好匹配，使其满足安全生产的要求。因此，在连接头锻造改造中，要消除其中会对安全生产造成影响的因素，具体改进方法如下：

第一，连接头的一端一开始是长方形的，可将其改为圆弧形，使设备运行转动中产生的阻力可以尽量减少。此外，原先工艺中的连接头，其左右两端的摆角可以适当增加，使连接头的受力情况得到改善，加强安全生产的顺利实现，能够更顺利进行综采工作面；第二，可以在连接头的上下面加焊钢板，焊接的钢板厚度大约为10mm，增强连接头的强度，使其满足安全生产的需要；第三，适当增加连接头整体的长度，增加100mm长度，并增宽100mm的工作面端面距，增强安全性。

4.2连接头锻造工艺的改进效果

首先，对应用的工艺进行改进后，使用的各项材料用量减少了，在年度的生产和维修中，从总体上来说，可以节省大量的材料；其次，锻造工艺的改进有利于节省施工时间，比如气割工艺在生产单件时，可以节省2小时的时间，有效提高了连接头的锻造施工工艺；然后是锻造工艺得到简化，操作更加简便，提高了生产效率。同时，这种工艺不需要使用昂贵的设备，使自由锻造设备的应用范围不断扩大；最后，改进后的锻造工艺，其操作更加灵活，可以实现局部成型，这样一来就可以使用小型设备来锻造出较大型的模锻件。此外，在进行自由锻造时，要注意将一段充满胎具，而另一端可以欠充满胎具，更加符合实际应用。

4.3在具体齿轮轴自由锻造成形中的工艺设计

对于自由锻来说主要应用于在单件小批量以及大型锻件生产中，在具体金属胚料变形中，一些金属组织可以进行自由的流动，金属坯料遵循最小阻力的定律。在这次案例中主要以齿轮抽为例，进而进行相关的变形工艺设计。第一，在具体齿轮轴中第一次应该拔长，在具体长度中不能小于241，在齐边后应该进行切头。第二，因该按照一定的尺寸要求进行压肩，在四周环绕压出下一步需要拔出部位的界限，在压肩长度上不能大于8.

4.4在齿轮胚胎模锻成形中的工艺设计

胎模锻在整体上是运用自由锻的方法进而使胚料成形，在具体胎膜中进行锻造成形。主要应用于在小型锻件中的小批量生产中。在这次案例中主要以肩齿轮为主进行研究，同时针对变形工艺进行相关的设计。第一，在开式锻模中墩粗，然后挤压出一定的形状。第二，运用定位板进而将肩齿轮颈部能够充满型槽。第三，在整体上将冲出冲孔连皮，利用定位板将冲子冲去上道工序中，进而遗留下的冲孔连皮。

4.5大型销轨模具设计

第一，2个轨部的分模面一旦重合，那么耳部分模面的上侧和下侧就会从高度上呈现出差异，导致锻模的上模和下模部位的型槽深度差增加，进而在锻打过程中出现耳部顶端无法充满的问题。此外，模具设计过程中，锻打充满期间，上模耳部会呈现出比较大的外侧向分力，這时模具断裂的概率较大，影响带模具的使用期限。

第二，冲孔模结构主要应用正冲式结构，也就是将冲孔冲头于顶板进行固定，此时锻件的耳部向上，齿形向下，按照这种状态进行冲孔操作。大型销轨冲孔之后，6个齿形侧会有毛刺残留。由于这些齿形面并非机加工面，如果有毛刺残留，就会对后期实际应用造成影响。由于打磨量比较大，加上打磨行为属于深孔打磨，对于后续打磨工序人员素质要求比较高，直接影响到工作效率。

最终明确模具设计方案。①双耳部分分模面抬高，抬高后其中一侧的耳部分模面也会相应地抬高，这样一来会导致耳部相对分模面距离一致，使上模和下模的型槽深度趋近相同，改善锻打充满期间金属的流动性，延长模具使用寿命；②冲孔模结构可以调整成反冲式结构，即将冲头固定在下底板，模具运行期间冲头可以在锻件深孔处直接穿出，完成冲孔操作之后，打磨量减少，生产效率更高。

5、结束语

综上所述，在锻造工艺件和设备生产的过程中，需要我们不断优化锻造件的成形工艺，提升锻造工艺的技术水平，锻造出更多、更精准的产品。

参考文献

[1]高士友，韩伟，张立玲，等．大型模块锻件锻造的关键技术[J]钢铁，2019.34(7)：28—3O．

[2]俞汉清，陈金德．金属塑性成型原理[M]．北京：机械工业出版社，2018