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带中间法兰的大型轴锻件的锻造工艺研究
更新时间 2022-05-08 09:34 阅读
带中间法兰的大型轴锻件是某设备的主要锻 件之一。图1所示为游动耳轴的粗加工形状，其 主要特点是中间带有法兰。本文以图1所示锻件 为例研究该锻件的锻造工艺。 在以前的生产中，该锻件轴采用的是传统的 自由锻工艺。为了保证中间法兰有足够的锻造比 以及两小头端能够顺利锻出，需要加很大的切肩 余量。如图1所示锻件设计重量为8604kg，增加 切肩余量后锻件设计使用锭型为23t，钢锭利用 率仅为37．4％。工艺设计为三火次锻出。 原工艺不足之处具体表现在：①原材料利用 率低；②锻件重量增加，导致加热时间延长，能源 消耗多；③锻造过程中增加机械设备负荷；④锻后
利用模具抑制轴两端部的变形，使中间法兰 部分镦粗成形。此工艺设计中，不需要增加切肩 余量，并且轴向方向的锻造余量也比自由锻余量 少。工艺设计有两种方案： 方案1 直接将原料锻制成等直径的坯料 (如图2所示)，然后通过模具，镦粗成形中间法兰 部分。
利用有限元法分别对两种工艺进行了模拟分 析，为了计算简便，模型采用对称模型，并对模具 的非主要参数进行了简化，上模设置匀速压下，下 模保持不动。计算的初始条件如表1所示。模拟 的最终变形结果如图4和图5。 从模拟的变形可以看出，方案1相对于方案 2中间部分的变形量较大，两个方案的法兰垂直 面成形效果都很好，但是方案1比方案2的中间 部分的鼓肚率以及法兰轴面与台阶垂直边的过渡 圆角都要大，不利于后期对中部法兰部分的修整。 从变形方面分析，方案2效果比方案1好。
带中间法兰的大型轴锻件采用中部法兰镦粗 成形新工艺，与原工艺比较，锻件的重量降为 7636kg；设计使用钢锭锭型为lO．5t，减少原料 54．3％，提高了允许装炉温度，加热保温时间由原 来的26h减少到了16h，节约天然气4861．25m3， 缩短了生产周期，节能降耗，取得良好经济效益。
带中间法兰的大型轴锻件的成形难点在于控 制坯料中间部分的变形均匀性，其主要影响工艺 参数包括：台阶高度、上下模圆角，初始法兰高度， 初始法兰直径．两小头端直径等。 在对每个参数进行优化后，制定的新工艺如 下： 第一火：压钳把，倒棱，挫锭尾。 第二火：镦粗；WHF法拔长；修整坯料至如 图8所示。 第三火：人模镦粗；锻各部至尺寸；精整，校 直，出成品。
利用模具抑制轴两端部的变形，使中间法兰 部分镦粗成形。此工艺设计中，不需要增加切肩 余量，并且轴向方向的锻造余量也比自由锻余量 少。工艺设计有两种方案： 方案1 直接将原料锻制成等直径的坯料 (如图2所示)，然后通过模具，镦粗成形中间法兰 部分。
利用有限元法分别对两种工艺进行了模拟分 析，为了计算简便，模型采用对称模型，并对模具 的非主要参数进行了简化，上模设置匀速压下，下 模保持不动。计算的初始条件如表1所示。模拟 的最终变形结果如图4和图5。 从模拟的变形可以看出，方案1相对于方案 2中间部分的变形量较大，两个方案的法兰垂直 面成形效果都很好，但是方案1比方案2的中间 部分的鼓肚率以及法兰轴面与台阶垂直边的过渡 圆角都要大，不利于后期对中部法兰部分的修整。 从变形方面分析，方案2效果比方案1好。
带中间法兰的大型轴锻件采用中部法兰镦粗 成形新工艺，与原工艺比较，锻件的重量降为 7636kg；设计使用钢锭锭型为lO．5t，减少原料 54．3％，提高了允许装炉温度，加热保温时间由原 来的26h减少到了16h，节约天然气4861．25m3， 缩短了生产周期，节能降耗，取得良好经济效益。
带中间法兰的大型轴锻件的成形难点在于控 制坯料中间部分的变形均匀性，其主要影响工艺 参数包括：台阶高度、上下模圆角，初始法兰高度， 初始法兰直径．两小头端直径等。 在对每个参数进行优化后，制定的新工艺如 下： 第一火：压钳把，倒棱，挫锭尾。 第二火：镦粗；WHF法拔长；修整坯料至如 图8所示。 第三火：人模镦粗；锻各部至尺寸；精整，校 直，出成品。
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