胎模在筒形件锻造时的应用

2013-04-29 00:12孙义报

孙义报

摘要:以往筒形件都是按传统工艺,用自由锻造锻成,锻造时因工序较多会出现很多问题。经过多次实验,筒形件批量较大时,在整形工序中使用胎模成形工艺,即能减小锻件的加工量又能降低锻件的重量,同时提高了生产效率和经济效益。

关键词:筒形件的自由锻造 胎模成型 胎模制作

0 引言

我公司是专业生产采煤机的厂家,随着产品的创新、改型。增加了衬套在产品中使用,而衬套通常是由筒形件加工而成的。为了提高质量,我们公司的衬套都是经过锻造加工的。自由锻造筒形件是比较复杂的,技术要求较高。根据20多年的锻造经验,我们把筒形件锻造中整形的工序用胎模完成,不仅提高了产品的粗糙度,同时也能减轻锻件的重量和加工时间。

1 筒形件自由锻造存在的问题

筒形件锻造需要镦粗、拔长、冲孔、整形四道工序,如果锻造不合理,每道工序都有可能出现问题。

1.1 镦粗:把圆料镦成圆饼状。如果圆料合格,加热均匀,镦粗后不会出现问题,反之就会出现裂纹或椭圆形。

1.2 冲孔:在圆饼件上用冲子冲出中心孔,由于加热不匀,上下钻不平,冲子放偏等原因,会出现中心孔偏移现象。

1.3 拔长:把芯铁穿入中心孔,锤击圆饼件成六方形,反复翻转进行拔长。倒棱时锤击过重会产生内孔深沟,温度低时会产生纵向裂纹,孔冲偏则会出现壁厚不均匀。

1.4 整形时发现的问题:如果下料大时锻件就“肥头大耳”加工量大,下料小时会出现局部缺肉,无加工量或报废。拔长过长平整后会出现两端外圆小中间大,内孔中间尺寸也会增大,这时就要滚圆修复,再修整内外圆。拔长过短则会出现两端不平,修整后的锻件两端内孔外圆大,中间出现卡腰现象,用马杠扩孔后再进行修复,多数筒形件都因倒棱时留下的深沟过深,简单修整时无法去掉,只能缩小内孔,加大内孔加工量。

1.5 由于自由锻造筒形件表面不光滑,外圆有锤击留下的花纹,内、外圆的圆度不规整,则筒形件要求加工量较大,重量也就增加,给下道工序增加了难度。所以就要用胎模解决自由锻造出现的问题。

2 胎模在筒形件锻造的应用

胎模在锻造中的使用非常多,它可以在多道工序或某一道工序中使用,下面对胎模在筒形件整形中的使用和所能解决的问题进行说明。

2.1 胎模在筒形件整形工序中使用。把拔长后不规整的筒形件放入胎模进行锤击,这时筒形件和胎模的高度一致,然后放入配套的冲子,把冲子打入内孔后再从另一端取出,这样即把内孔扩冲到要求的尺寸,同时外圆也扩冲到紧靠胎模的内壁,外圆的尺寸也得到保障,再把筒形件从胎模中取出。用此方法锻造出的筒形件,加工量小,极易加工,内孔和外圆即光滑又美观,又符合工艺要求。经过多次实验证明,用胎模锻造筒件缩短了整形时间,控制了下料的重量,减小了加工余量,不仅降低了工人的劳动强度和锻造成本,也提高了锻件的质量和效率。在工作中发现很多锻件都可用胎模锻造。

2.2 举例说明:用胎模锻造φ115±3×φ78±3×110±3的筒形件(如图1)首先进行镦粗、冲孔、拔长,然后用胎模进行整形(胎模的尺寸要求如图2),拔长时筒形件要拔至115mm~120mm,内孔小于φ78,此时筒形件的外圆也小于φ115,这样就很容易放入胎模内,然后锤击筒形件与胎模高度一致,再放入配套冲子(如图3)进行锤击,最后取出冲子和锻件(如图4),锻出的筒形件的尺寸和形状(如图5)所示。3 胎模的制作要求

3.1 胎模的设计必须达到合格锻件,轻便耐用,制造方便,成本低,操作方便,效率高。

3.2 胎模要根据锻件的形状、尺寸、重量、生产量、设备和制模能力综合考虑,最主要是保质量,增效率,降成本。

3.3 确定胎模的模膛和外形尺寸,以及模膛的精度和表面粗糙度,模膛的精度按锻件要求的精度制造,模膛的精度高锻件的质量就高,越易脱模。

3.4 胎模对材料的要求很高,即要有较高的强度、硬(上接第213页)度、韧性和耐磨性,又有较好的导热性、可锻性、切削加工及热处理性,同时也要考虑经济实用,锻件批量少时应选中碳钢(45#、40 Cr等),批量大时用合金工具钢(5CrMnMo、5CrNiMo等),热处理时应根据胎模的材料和使用的次数决定。比如设计上面要求锻件的胎模时,首先根据锻件的数量选择材料,确定胎模的外形、长短和内圆尺寸,批量小时应设计成(如图6)所示,批量大时则设计成(如图7)所示。3.5 批量较多的筒形件使用胎模成型时,经常会出现内孔增大、变形,长短缩短及断裂现象,这是因为胎模没达到热处理要求,或因锻造时间过长,胎模过热,没有及时冷却,经锤击而发生变形的原因。断裂是因为热处理时淬火过高,锻造前未及时预热,锤击过重。修复方法很简单,把变形的胎模加热后从新锻修整内孔、长短尺寸,热处理后即可再用。

3.6 冲子和胎模一样,也要有一定的强度、硬度等要求,制作成如图5所示的形状,它能减小在孔内的摩擦力,容易取出。自由锻造筒形件整形时不易使用,因滚圆后不易取出。

4 经济效益分析

4.1 自由锻造时因锻件粗糙,所以锻件加工量就大,加工量都在10cm左右,而胎模锻件成型好,内外光滑,加工量相对小些,在6cm左右即可,减轻了锻件的重量。

4.2 胎模锻件能缩短下道工序加工时间、节能降耗、减轻工人的劳动强度:经过多次测算,用胎模锻造10kg的筒形件,能降低圆料1kg,一个锻件的成本可降低15元左右,如果一年生产几万件锻件时,能提高经济效益几十万元。

5结语

随着机械制造业的发展,也带动了锻造业的提升,出现了很多先进的锻造设备和加热装置。为了更快、更好地适应锻造的新技术、新要求,就要掌握更高的锻造技术和知识。做为新一代的锻造工人,应该努力学习,勇于创新,不断提升自己的技术水平,为公司锻造出质量更高、更完美的产品,创造更多的经济效益。

参考文献:

[1]国家机械工业委员会统编高级锻压工艺学.北京:机械工业出版社,1988.