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        多向鍛造應(yīng)用淺談

        2017-06-27 08:08:47蔣林成都圣燈精密鍛造有限公司
        鍛造與沖壓 2017年11期
        關(guān)鍵詞:鑿巖機(jī)內(nèi)孔缸體

        文/蔣林·成都圣燈精密鍛造有限公司

        多向鍛造應(yīng)用淺談

        文/蔣林·成都圣燈精密鍛造有限公司

        蔣林,總工程師,企業(yè)創(chuàng)始人,自上世紀(jì)90年代末期始,全方位的開發(fā)出民用產(chǎn)品多向鍛造工藝技術(shù),包括多向鍛造設(shè)備的設(shè)計制造,多向鍛造工藝方案制訂,多向鍛造工裝模具設(shè)計方案確定等。擁有板框式液動多向鍛造機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計專利。

        多向鍛造概念

        多向鍛造是一種封閉式凈成形鍛造加工工藝。它鍛造的產(chǎn)品,不單外形精密,還可擠出產(chǎn)品內(nèi)孔。所以,用這種工藝生產(chǎn)的鍛件,既有組織結(jié)構(gòu)細(xì)密,外觀形狀復(fù)雜精密,還可以節(jié)約材料,降低能耗,尤其在加工異形內(nèi)孔類產(chǎn)品時,其優(yōu)勢更加明顯。精密鍛件如圖1所示。

        圖1 精密鍛件

        圖2 鑿巖機(jī)缸體

        圖1中的精密鍛件兩端均為異形內(nèi)孔。采用多向鍛造工藝生產(chǎn)該產(chǎn)品時,在多向鍛造設(shè)備上實現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)外一火成形,生產(chǎn)效率較原來的常規(guī)鍛造工藝提高數(shù)倍。多向鍛造工藝的實施有兩大類別:一是在常規(guī)鍛造設(shè)備上,使用特制多向成形模具實現(xiàn)多向鍛造成形;二是采用多向鍛造專用設(shè)備鍛造成形。前者利用常規(guī)鍛造設(shè)備,配合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的復(fù)合動作模具來實現(xiàn)多向鍛造,其實施噸位非常有限,大多運用于制造小型產(chǎn)品,如五金雜件等。產(chǎn)品單重大都小于一公斤。后者需要專用的多向鍛造設(shè)備,前期投入較大,但是工藝性能優(yōu)越,生產(chǎn)模具相對簡單,適應(yīng)產(chǎn)品能力極高,一般產(chǎn)品單重10公斤左右,大型設(shè)備甚至可以鍛造上百公斤單重的鍛件。所述多向鍛造屬后一類別。我公司有兩條以2000噸級的自制液動多向鍛造機(jī)為主機(jī)的多向鍛造生產(chǎn)線,先后鍛造加工過鑿巖機(jī)缸體、機(jī)頭、汽車轉(zhuǎn)向機(jī)、萬向聯(lián)軸節(jié)、閥體、轉(zhuǎn)桿接頭等多種類鍛件。

        多向鍛造產(chǎn)品工藝

        鑿巖機(jī)缸體產(chǎn)品形狀如圖2所示。這個產(chǎn)品既有復(fù)雜的外形鍛造成形要求,又需要高強(qiáng)度的薄壁缸筒,是一種非常典型的多向鍛造產(chǎn)品,常見的多向鍛造規(guī)范中多有提及,下套筒模具結(jié)構(gòu)如圖3所示,也就是鑿巖機(jī)缸體。

        在我們采用多向鍛造工藝生產(chǎn)該產(chǎn)品之前,業(yè)內(nèi)均使用常規(guī)鍛造工藝如3噸模鍛錘等加工制作。常規(guī)鍛造工藝加工的缸體鍛件,其外觀尚能滿足產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量要求。但是,常規(guī)工藝卻只能鍛造出實心體鍛件。在配件的后續(xù)加工中,首先要耗費大量的工時來掏空內(nèi)腔,既耗費材料,又耗費工時,生產(chǎn)效率很低。我們采用多向鍛造工藝生產(chǎn)鑿巖機(jī)缸體,不僅外觀質(zhì)量高,在實現(xiàn)閉式鍛造無飛邊損耗的同時,因為兩側(cè)擠制出了預(yù)孔,從而進(jìn)一步大幅度降低材料消耗,也減少了后期掏孔的工時消耗。多向鍛造工件圖如圖4所示。

        圖3 下套筒模具結(jié)構(gòu)

        圖4 多向鍛造工件圖

        根據(jù)我們的實際測算,同規(guī)格產(chǎn)品,采用多向鍛造時料耗為12公斤,采用常規(guī)工藝鍛造時料耗為18公斤。兩種工藝比較,常規(guī)工藝比多向鍛造多消耗材料50%。由此可見,多向鍛造在節(jié)能降耗方面具有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢。

        多向鍛造不僅省料,還能巧妙的節(jié)能。仍然按前述鑿巖機(jī)缸體鍛件為例,常規(guī)工藝為3噸模鍛錘鍛打成形,我們用2000噸液動多向鍛造機(jī)鍛制。多向鍛造機(jī)是由兩個側(cè)缸來施加成形能量的,該油缸的設(shè)計噸位僅僅300噸。如果按照普通理論知識所述,采用多向鍛造工藝鍛造這個產(chǎn)品時,模具結(jié)構(gòu)圖如圖5所示 。

        按照這個模具結(jié)構(gòu),其端面沖頭截面形狀如圖6所示。由此圖形可得到端面沖頭面積約為130cm2,以產(chǎn)品成形流動應(yīng)力按600MPa計算,理論成形噸位為780噸。我們在模具設(shè)計中,充分利用閉式模具的成形特點,沖頭形狀等同鍛件內(nèi)孔尺寸,從而有效的降低了產(chǎn)品的成形噸位。改進(jìn)后模具結(jié)構(gòu)如圖7所示 ,改進(jìn)后沖頭截面如圖8所示。

        圖5 模具結(jié)構(gòu)圖

        圖6 端面沖頭截面形狀

        圖7 改進(jìn)后模具結(jié)構(gòu)

        圖8 改進(jìn)后沖頭截面

        圖8中陰影內(nèi)圓是改進(jìn)的沖頭截面,面積只有約35cm2,按照同樣的成形流動應(yīng)力計算,所需成形噸位僅為210噸。除了中空類鍛件,對于一些外形復(fù)雜的鍛件,多向鍛造也具有工藝簡單、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的長處。多向鍛造轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件如圖9所示。

        用傳統(tǒng)工藝鍛制該產(chǎn)品,需要通過比較復(fù)雜的制坯,初鍛工步之后才能進(jìn)行終鍛。其生產(chǎn)過程占用設(shè)備多,使用生產(chǎn)人員多,生產(chǎn)周期長。而采用多向鍛造制造同一產(chǎn)品,無需任何預(yù)加工工步,材料加熱后直接裝模成形,工序鏈短,操作人員少,生產(chǎn)周期短,正所謂實實在在的多快好省。多向鍛造實物照片如圖10所示。

        由產(chǎn)品圖片可見,鍛件符合凈成形的精鍛要求,少無飛邊,除了具備前述工藝優(yōu)點,相比常規(guī)工藝鍛造還可以節(jié)約10%~15%的飛邊料耗。

        圖9 多向鍛造轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件

        圖10 多向鍛造實物照片

        結(jié)束語

        近年來,國內(nèi)的多向鍛造生產(chǎn)已經(jīng)在諸多行業(yè)崛起,尤其在國家重點項目當(dāng)中已經(jīng)做出了卓越的成績。不過,多向鍛造工藝還有許多應(yīng)用領(lǐng)域尚待開發(fā)。相信在不遠(yuǎn)的將來,多向鍛造必然會發(fā)揮出更加卓越的實際效益。

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