大型连杆锻件锻造工艺优化

发布时间：2019-05-25所属分类：科技论文浏览：1305次

摘 要： 摘要:大型连杆锻件形状特殊，力学性能要求高。在传统台阶轴的锻造工艺基础上，结合窄砧+下平台的锻造方法，成功锻出了带凹档的非同轴连杆锻件，大幅降低了零件的毛净比。同时，改善了连杆内部的金属纤维流线，提高了连杆的力学性能。 关键词:连杆锻件;窄砧+

　　摘要:大型连杆锻件形状特殊，力学性能要求高。在传统台阶轴的锻造工艺基础上，结合窄砧+下平台的锻造方法，成功锻出了带凹档的非同轴连杆锻件，大幅降低了零件的毛净比。同时，改善了连杆内部的金属纤维流线，提高了连杆的力学性能。

　　关键词:连杆锻件;窄砧+下平台;凹档

　　连杆是挤压机上连接工位的大型关键零部件，其受力大小和方向是周期性变化的，连杆受到拉伸及压缩等交变载荷作用，所以用户对连杆的技术要求十分严格。我公司签订两件大型连杆锻件，零件重4.5t，无法应用模锻方法生产，但可采用传统自由锻方法生产，毛净比已达到2.42，凹档部位后续机械加工余量大，同时机械加工会破坏凹档处的金属纤维流线，从而降低连杆凹档部位的力学性能。因此，我公司针对此批连杆的外观特点，在传统的轴类锻造工艺基础上，结合了窄砧+下平台锻造法，成功锻造出带有凹档的非同轴连杆锻件，零件的毛净比降低至1.68，保证了连杆内部金属纤维流线不被破坏[1]，提高了连杆的力学性能。

　　1技术要求

　　连杆零部件外观材质为30CrNiMo8，具体技术要求如下:(1)化学成分要求提供气体含量报告。(2)锻件无损检测按JB/T5000.15—2007《重型机械通用技术条件第15部分锻钢件无损检测》标准Ⅱ级要求执行，锻件不允许有裂纹、夹层、白点、疏松等缺陷。(3)用户要求本体试样做性能检测，力学性能要求应符合表2规定。(4)锻造比≥4.5。

　　2连杆锻造工艺分析及优化

　　2.1传统锻造工艺方案

　　根据轴类锻件的生产经验，我厂普遍采用包络法锻造，且锻件的各部位同轴锻造。这样，锻件重约10.75t，毛净比高达2.42，尤其是连杆锻件的Ⅱ部，大大增加了机械加工余量。同时，在机加Ⅱ部时，部分金属纤维流线被完全剪断，将影响连杆零部件在装配使用中的力学性能。

　　2.2优化后锻造工艺方案

　　为减轻连杆的毛坯重量，同时，保护零部件内部的金属纤维流线，我公司结合锻造台阶轴的生产经验，对锻造工艺进行优化，提出利用窄砧+下平台的锻造方法，将连杆锻件的凹档部位锻造出来，具体工艺步骤如下:

　　(1)第Ⅰ火次，升温至1210℃，保温5h后，钢锭出炉压钳口，倒棱。我厂采用两件连杆锻件合用1支上注钢锭锻造，保证了锻件心部质量。在50MN油压机上利用600mm的上平砧将钢锭的冒口端压成合适的钳把尺寸。

　　(2)第Ⅱ火次，升温至1240℃，保温8h后，钢锭经主变形+分料工序。其中主变形工序采用镦粗+WHF(宽砧强压锻造法)拔长方法。此时锻造比为(2.0+2.6)，钢锭内部柱状晶等铸态组织经大变形后破碎成细小晶粒。同时WHF拔长方法能够使钢锭内部疏松、气孔等缺陷收缩封闭，通过下一火次的高温保温，缺陷可进一步焊合。

　　(3)第Ⅲ火次，升温至1200℃，保温4h后，坯料拔扁方、压痕分段、初步锻出凹档。在30MN水压机上先利用500mm上、下平砧对坯料整体拔扁方，利用下三角辅具将坯料按工艺规定尺寸压痕分段。最后用200mm的窄锤头+下平台辅具，将Ⅱ部初步压出凹档。此时坯料温度已降低，为防止锻造裂纹的出现，将坯料返炉保温。

　　(4)第Ⅳ火次，升温至1200℃，保温3h后，锻件出炉进行最终成型变形。继续采用200mm的窄锤头+下平台辅具，以凹档Ⅱ部高度中心为轴线，将Ⅱ部坯料全部放置下平台上，利用窄锤头下压坯料，则锤头下方的坯料受两侧拉应力的影响，沿着阻力最小的两侧流动，最后将Ⅱ部锻至工艺尺寸。再采用传统的台阶轴锻造方法将Ⅰ部和Ⅲ部坯料滚圆拔长至工艺尺寸，最后修整各部，出成品。从金属变形的过程及纤维流线分布的情况来看，连杆锻件Ⅱ部的纤维流线沿着凹字形状分布，提高了锻件力学性能。

　　3锻后热处理

　　由于连杆的截面尺寸较大，同时材料合金含量高，锻后热处理执行两次正火和一次回火工艺[2]，目的是充分消除锻造时产生的内部组织应力，同时细化心部粗大组织，改善锻件内部化学成分与金相组织的均匀性，再通过长时间的回火扩氢，防止产生白点[3]、氢脆等氢致缺陷。锻件冷却出炉后，经尺寸检验合格后，发往机加工厂进行粗加工，然后对锻件整体进行超声检测，一次性检验全部合格。

　　4结论

　　对于不规则的台阶轴锻件，如大型连杆锻件，结合传统台阶轴锻造方法与窄砧+下平台的不对称锻造法，既节约成本，又改善了产品的内部金属纤维流线，延长了产品的使用寿命。

　　参考文献

　　[1]刘助柏，倪利勇，刘国晖.大锻件形变新理论新工艺[M].北京:机械工业出版社，2009:142-150.

　　[2]康大韬，叶国斌.大型锻件材料与热处理[M].北京:龙门书局，1998.

　　[3]崔忠圻.金属学与热处理[M].北京:机械工业出版社，2000:280-289.

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