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        21-4N材料氣門(mén)電鐓裂紋控制

        2018-04-26 01:00:19張世文夏彩霞吳軍偉
        金屬加工(熱加工) 2018年4期
        關(guān)鍵詞:裂紋

        ■ 張世文,夏彩霞,吳軍偉

        氣門(mén)原材料屬于細(xì)長(zhǎng)桿件,在電鐓機(jī)上電鐓加熱成蒜頭狀,然后放在壓力機(jī)上進(jìn)行鍛壓。在加熱過(guò)程中,由于加熱不當(dāng)常引起氧化、脫碳、過(guò)熱、過(guò)燒、裂紋等缺陷。前兩種是加熱過(guò)程中常見(jiàn)現(xiàn)象,在后續(xù)機(jī)加過(guò)程中可去除。后三種影響產(chǎn)品的力學(xué)性能或報(bào)廢。我廠(chǎng)原來(lái)的21-4N產(chǎn)品,電鐓加熱過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)裂紋造成產(chǎn)品報(bào)廢,給工廠(chǎng)造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。

        1. 電鐓原理

        電鐓的基本原理是電阻加熱,在棒料長(zhǎng)度方向上受力而發(fā)生聚料。低電壓大電流通過(guò)棒料,在不同速度下頂鐓成形。一個(gè)電極為夾爪,夾住棒料端部附近,與另一個(gè)相對(duì)的電極(稱(chēng)為砧極)對(duì)坯料實(shí)行擠鍛。棒材的電阻在高電流通過(guò)時(shí)會(huì)在兩電極間加熱棒料。加熱棒料的同時(shí)通過(guò)液壓動(dòng)力在長(zhǎng)度方向上施壓,當(dāng)達(dá)到變形溫度時(shí),加熱段變形聚料,同時(shí)會(huì)推出一節(jié)新棒料處于電極間以重復(fù)上述變形過(guò)程(見(jiàn)圖1)。

        2. 原因分析

        21-4N屬于奧氏體耐熱鋼,含合金元素量大,經(jīng)檢測(cè)金相組織出現(xiàn)了晶界裂紋;來(lái)料外表面有拉傷,在加熱過(guò)程中擴(kuò)展成裂紋(見(jiàn)圖2);加熱溫度過(guò)高(1200~1260℃),導(dǎo)致過(guò)熱或過(guò)燒。過(guò)熱會(huì)造成不良的鍛件組織,導(dǎo)致鍛件強(qiáng)度和韌性降低。過(guò)燒的毛坯進(jìn)行鍛造時(shí),輕則在表面引起網(wǎng)狀裂紋,一般稱(chēng)之為“龜裂”;重則使毛坯破裂成碎塊。過(guò)燒的毛坯應(yīng)報(bào)度。

        而裂紋是在毛坯加熱過(guò)程中,由于其表層與心部溫度的差異造成的溫度應(yīng)力,對(duì)于鋼材的內(nèi)部殘余應(yīng)力,以及具有相變毛坯的表層與心部相變不同時(shí)形成應(yīng)力等都可能產(chǎn)生毛坯心部裂紋;由于材料端部有毛刺,電鐓開(kāi)始時(shí)接觸不良造成短路打火,燒損毛坯端面(見(jiàn)圖3);由于電鐓加熱參數(shù)不匹配,蒜頭成臺(tái)階狀,在鍛打過(guò)程中形成圈紋(見(jiàn)圖4、圖5)。

        圖1 21-4N材料在雙缸電鐓機(jī)上加熱

        圖2 開(kāi)裂

        圖3 端面燒損

        圖4 蒜頭成臺(tái)階狀

        圖5 圈紋

        3. 改進(jìn)措施

        原材料金相檢測(cè)不能有晶界裂紋。來(lái)料檢查,挑選出有表面拉傷的材料。按材料鍛造溫度范圍,21-4N始鍛溫度1100~1150℃,不能超出1150℃。調(diào)整加熱參數(shù)和油壓參數(shù),用紅外線(xiàn)溫度檢測(cè)儀檢測(cè)控制在鍛造溫度范圍。設(shè)置延時(shí)0.2s再加熱,保證接觸良好。桿端面平面改為圓弧球面(見(jiàn)圖6),保證材料漸漸接近均勻加熱,保證蒜頭形狀規(guī)則成橄欖狀(見(jiàn)圖7)。

        圖6 端面加工成圓球狀

        圖7 橄欖狀蒜頭

        4. 實(shí)施效果

        通過(guò)以上改進(jìn)措施,電鐓加熱過(guò)程中每爐(600件)只有3~5件有裂紋。實(shí)踐表明,對(duì)原材料進(jìn)行檢測(cè),利用調(diào)整加熱參數(shù)和液壓參數(shù),滿(mǎn)足鍛造溫度范圍,采用延時(shí)加熱等措施,基本上解決了電鐓加熱裂紋,21-4N材料氣門(mén)電鐓加熱裂紋是可以控制的。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 高錦張.塑性成形工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

        [2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998.

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