大型轴类锻件镦粗过程创新及分析

大型轴类锻件镦粗过程创新及分析

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大型轴类锻件镦粗过程创新及分析

2021-05-26

本文通过以支承辊锻件为例,根据结合钢锭的内部组织情况,从理论分析入手通过生产实践将大型轴类锻件镦粗过程的演变、辅具创新进行总结,最后经过大量的试验证明了不断创新不仅可以提高锻件的质量,同时为制造厂的降低成本,加快生产效率提供了保障。

一、钢锭的内部特性

钢锭从结构上主要由:冒口、锭身和水口底部三大部分组成

从内部组织形态上可以分为以下几个区:激冷层、柱状晶区、过渡晶带、锭心中部的粗大等轴晶区、沉积堆、倒 V 形偏析、V 型偏析、冒口疏松、冒口所控控九个区域。钢锭的冒口区、等轴晶区、水口沉积区是钢锭内部组织较差的三个位置。由于冒口区通过改锻钳把最后切除去掉,不会对锻件的质量造成影响。

中心粗大等轴晶区的内部疏松、晶粒粗大等缺陷通过中间的锻造过程比如多次压实可以进行改善,最终达到产品的要求。唯有水口端沉积区由于钢液凝固过快,形成较厚的的细晶粒层,由于上部钢液中最初形 成 的 晶 体 因 比 重 大 而 下沉,将将碰断的树枝状晶体一起向下堆积。

在这一过程中,由于凝固中的钢液补缩能力较小,所以沉积区的组织比较疏松,氧化物、夹杂物比较多,根据锻造的特点在锻造过程中不容易去除,容易夹带进入锻件的本体,最终导致锻件探伤不合,造成废品。

为了最终锻件的合格,按照以往的锻造方法,提前将钢锭的水口沉积区进行切除,按照经验需要切除钢锭重量的 5~7%。按照 100T 钢锭计算水口沉积堆就需要切除 5~7 吨,这样势必给企业的制造成本带来压力。

二、支承辊锻件的锻造流程及镦粗改进

1.支承辊锻件的锻造流程。

2.支承辊锻件镦粗锻造方法改进。镦粗是指缩小坯料高度增加坯料的横截面积尺寸的锻造工序。在坯料的镦粗过程中有局部镦粗、整体镦粗。镦粗可破坏钢锭的铸态树枝状组织。拔长前的镦粗,不仅可以提高拔长比,还可以减少锻件力学性能的异向性。对于含有过剩碳化物的钢,镦粗和拔长联合使用,可破碎碳化物并使其均匀化。整体镦粗是合理锻造圆盘类、齿轮类、饼型类锻件的必经工序。漏盘内带钳把局部镦粗是合理锻造轴类件的必要工序。

按照传统锻造方法支承辊锻件第一火次压完钳把后就直接采用气割的方式将水口端的沉积区按照工艺要求的比例进行切除。第二火次按照传统方法采用平的镦粗盖板直接进行镦粗,不用考虑水口端沉积区的夹杂物进入锻件本体。这样的方法钢锭利用率一般在 58~60%之间。

随着锻件市场竞争越来越激烈,企业在保证质量的前提下必须降低生产成本才能在市场生存。为了提高钢锭的利用率,在压完钳把后将钢锭的锭底直接去掉。采用凹面镦粗板的方式进行镦粗,在镦粗过程中保证了水口端沉积区不会完全进入锻件的本体。通过实践证明,这种方法在原来的基础上将钢锭的利用率提升至 60~62%。

通过去锭底的锻造方法证明了,只要不是将水口端的沉积区 全部进入 锻 件 内,通过后期的拔长完全可以将水口端的 沉积区全 部 挤 出。通过计算钢锭锭底的大小设计专用的镦粗盖板,将锭底完全进入专用辅具之内,在整个镦粗过程中钢锭的锭底完全没有进入锻件本体,水口端的沉积区全部在水口顶端,没有进行锻件本体,这样同样也可以保证锻件的质量。

由于水口端的锭底无论采用哪种方法镦粗都是不能用在锻件上的,所以采用专用镦粗盖板镦粗,对钢锭的利用率提升没有太大的关联。虽然在钢锭利用率上没有太明显的提高,但是在支承辊锻件的生产流程、加快生产节奏方面有很大程度的提升。

主要是去除了切割锭底的工序,这样不仅加快了生产节奏,同时也降低了生产成本。经过大量的实践证明了采用专用镦粗盖板镦粗的优越性。通过持续的对支承辊锻件探伤、性能检验的跟踪,再一次证明了采用创新后的镦粗方法完全可以满足支承辊锻件的质量要求。

三、总结

依据对钢锭内部组织的充分理解,结合对钢锭镦粗变形过程的掌握,支承辊锻件镦粗过程不断优化,每一步的优化都为企业降低生产成本带来了客观的经济价值。在保证质量的前提下,经过不断的实践摸索,不仅创新了支承辊锻件的生产流程,同时也创新了锻造辅具。

来源:爱学术


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