閉式擠鍛工藝的應(yīng)用

閉式擠鍛工藝的應(yīng)用

封閉擠出技術(shù)是近年來開發(fā)和推廣應(yīng)用的一種新技術(shù)。其基本原理是在封閉的型槽中,采用上下兩個(gè)模具對(duì)毛坯進(jìn)行鐓粗—擠壓成形。它可使毛坯在一次加熱和鍛壓設(shè)備一次行程中獲得形狀復(fù)雜的無毛邊鍛件,尺寸精度及材料利用率顯著提高,同時(shí)省去了鍛后的切邊工序,大大地降低能耗,生產(chǎn)率也隨之提高。1壓塊的密封件設(shè)計(jì)雙孔內(nèi)六角壓塊是自動(dòng)扶梯中的重要零件,其形狀及尺寸如圖1所示。材料為42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼,形狀復(fù)雜,產(chǎn)品質(zhì)量要求高。從零件形狀分析可知,其中雙孔內(nèi)六角無法進(jìn)行加工,唯一的方法是采用閉式擠鍛工藝才能制成。閉式擠鍛工藝的生產(chǎn)流程:下料→感應(yīng)加熱→閉式擠鍛。其成形特點(diǎn)是在一火中閉式擠鍛而成。閉式擠鍛的應(yīng)用方式有兩種:一是采用專用的雙動(dòng)模鍛設(shè)備(雙動(dòng)螺旋壓力機(jī)或雙動(dòng)熱模鍛壓力機(jī));二是在通用鍛壓設(shè)備上采用專用的模具裝置。后者具有設(shè)備投資低、模具成本小、周期短及收效快等優(yōu)點(diǎn)。閉式擠鍛生產(chǎn)過程、工藝規(guī)范制訂、模具設(shè)計(jì)、鍛件檢驗(yàn)及鍛模制造等都離不開鍛件圖。設(shè)計(jì)鍛件圖時(shí)應(yīng)考慮解決下列問題:(1)確定分模面位置為使鍛件容易從鍛模中取出,并要求獲得鐓粗?jǐn)D壓充填成形的良好效果,同時(shí)考慮到開模時(shí)鍛件留在可浮動(dòng)的凸模上,因此,按該雙孔內(nèi)六角壓塊的復(fù)雜形狀,鍛件分模面的選擇應(yīng)是圖2中的粗黑線。(2)余量、公差及敷料因該壓塊零件下端的兩個(gè)孔徑較小(?16mm),不便成形,可加放敷料成為盲孔鍛件,但必須成形上端的兩個(gè)六角內(nèi)孔,并保證其高度h=10mm;還要考慮到,當(dāng)毛坯下料尺寸及所計(jì)算的毛坯體積偏大時(shí),則在變形金屬充滿模具型槽后,多余的金屬就貯存在這兩個(gè)圓形孔的變化高度上。該壓塊內(nèi)外表面都能達(dá)到尺寸精度的要求。余量及公差查閱手冊(cè)。(3)模鍛斜度壓塊零件的四側(cè)外壁形狀都有斜度,便于從凹模內(nèi)脫出。閉式擠鍛后,因鍛件上端雙孔內(nèi)六角包緊在凸模上,故需設(shè)計(jì)從凸模上脫下鍛件的裝置。(4)圓角半徑鍛件尖角處的圓角半徑直接影響著擠鍛時(shí)的金屬流動(dòng)、型槽充滿、擠鍛成形壓力、模具磨損和鍛件轉(zhuǎn)角處流線切斷等,應(yīng)按該壓塊零件的尺寸查閱手冊(cè),合理選取。根據(jù)以上所得數(shù)據(jù),繪制出雙孔內(nèi)六角壓塊鍛件圖(見圖2)。按鍛件尺寸計(jì)算所需的體積及考慮金屬最小阻力定律,應(yīng)選用矩形截面毛坯,其長(zhǎng)、寬、高尺寸為75mm×40mm×28mm。2擠鍛模具設(shè)計(jì)為延長(zhǎng)鍛模壽命,提高鍛造精度,吸收多余的打擊能量,減少振動(dòng),故采用浮動(dòng)兩孔圓形凸模的閉式擠鍛模具結(jié)構(gòu),如圖3所示。雙孔內(nèi)六角壓塊的模具型槽由浮動(dòng)凸模4、上模鑲塊7、凹模8、下模鑲塊11和下頂桿12組成。浮動(dòng)凸模4在上模座5內(nèi),并有數(shù)組強(qiáng)力的復(fù)合碟形彈簧3支承著,構(gòu)成帶背壓裝置的浮動(dòng)閉式擠鍛模具。如毛坯下料尺寸及所計(jì)算的毛坯體積偏大,則在變形金屬充滿型槽后,多余的金屬使因受碟形彈簧3承壓著的浮動(dòng)凸模4向上移動(dòng),即增加了鍛件盲孔的高度尺寸。當(dāng)壓力機(jī)滑塊回程后,鍛件內(nèi)六角孔包緊在浮動(dòng)凸模4上并一起向上移動(dòng),脫離凹模8,并在浮動(dòng)凸模4向上移動(dòng)過程中,因它受到上下兩面的兩種彈簧壓力差而發(fā)生抖動(dòng),這樣使鍛件14從浮動(dòng)凸模4上脫離,取出鍛件。有時(shí),如因某種原因,鍛件留在凹模8內(nèi)時(shí),則可通過下頂桿12頂出(設(shè)有氣缸頂出裝置)。為減少凸、凹模錯(cuò)移及便于模具調(diào)整,采用導(dǎo)柱及導(dǎo)套6把上模座5和下模座10聯(lián)在一起。將毛坯置于感應(yīng)加熱爐中加熱到1150℃。擠鍛工藝前需用特殊結(jié)構(gòu)的煤氣噴嘴將模具預(yù)熱到200～250℃。為了減少模具型槽表面磨損和金屬流動(dòng)阻力,以及使鍛件易于從型槽內(nèi)脫出,在擠鍛過程中采用水基石墨作為潤(rùn)滑劑。模具的主要工作零件采用4Cr5W2VSi熱作模具鋼,熱處理硬度為HRC48～50,型槽表面軟氮化處理后的硬度為HRC50～52。3模具的基本要求按雙孔內(nèi)六角壓塊鍛件的尺寸計(jì)算所需的閉式擠鍛力并考慮模具的閉合高度,現(xiàn)選用3000kN摩擦壓力機(jī)。上述閉式擠鍛工藝生產(chǎn)過程中表明,模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)當(dāng)滿足下列基本要求:(1)要獲得較高的尺寸精度,應(yīng)保證上模座對(duì)下模座能很好地導(dǎo)向;(2)保證凸模與凹模之間的同軸度;(3)要使模具有足夠的強(qiáng)度,就必須保證上、下模具有足夠的承擊面積;(4)模具緊固可靠,更換迅速,調(diào)整方便;(5)在保證碟形彈簧支承剛性的情況下,便于單獨(dú)調(diào)整浮動(dòng)凸模的高度;(6)鍛件下頂出裝置的可靠性;(7)模具冷卻措施的可能性;(8)操作工人能自由和安全地接近擠鍛區(qū)域,并便于維護(hù);(9)擠鍛工藝自動(dòng)化的可能性。4擦壓機(jī)模具特點(diǎn)用新工藝擠鍛雙孔內(nèi)六角壓塊鍛件,解決了該產(chǎn)品多年來存在的制造問題。42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼毛坯在感應(yīng)電加熱爐中加熱,并在3000kN摩擦壓力機(jī)上僅用一個(gè)鐓粗—擠壓工步完成。按新工藝擠鍛出的鍛件尺寸精確,四周邊角充填豐滿,表面平整,金屬流線方向與鍛件的輪廓形狀一致,能顯著提高產(chǎn)品的力學(xué)性能。該模具的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和緊固較簡(jiǎn)單,能自由地把加熱毛坯裝入凹模內(nèi),并可方便地將鍛件從模具型槽中取出。該壓塊鍛件按年產(chǎn)量100萬件計(jì)算,每個(gè)鍛件的材料可節(jié)省0.2kg,則每年節(jié)約材料200t,減少毛邊的加熱能耗10萬度,折合節(jié)約費(fèi)用約80多萬元。5復(fù)雜形狀零件的能力閉式擠鍛工藝是生