■ 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.