大盘毛坯在80000kN螺旋压力机生产线上的锻造工艺

戴东海

（杭州前进齿轮箱集团股份有限公司，浙江 杭州 311203）

大盘毛坯在80000kN螺旋压力机生产线上的锻造工艺

戴东海

（杭州前进齿轮箱集团股份有限公司，浙江 杭州 311203）

介绍了80000kN螺旋压力机生产线的设备配置情况，通过对大盘锻件进行工艺分析提出了锻造工艺方案，设计了终锻模、切边模、热校正模等工装，并对大盘锻件生产流程进行了探讨。

机械制造；模锻；摩擦压力机；工艺设计

1 前言

383.0010.3/G 大盘（图 1），材料 42CrMo，盘部最大直径ø538mm、高度245mm，锻件重72kg左右，大盘和杆部要求抗拉强度≥980MPa，屈服强度≥750MPa，伸长率≥11%，热处理 300～350HB，使用80000kN高能螺旋压力机锻造。

2 模锻工艺

可供选择的锻造方式有以下两种。

（1）制坯锻造。由于该产品属于大盘细杆类锻件，首选工艺考虑的是先使用大料制坯，把杆部制出来，然后再在压力机或锤上做预锻或终锻。这种方式锻造优点是杆部流线较好，终锻时所需设备吨位小；缺点是采用了两火锻造，由于中间坯直径差异太大，无法再在中频感应炉上加热，不仅直接导致生产成本增加，而且锻件表面质量较差，在经过多次生产成本核算后，舍弃了这一方案。

（2）直接锻造。中频感应炉加热后，采用80000 kN高能螺旋压力机直接锻造。这种方式优点是经济实惠，生产效率高，锻件表面质量较好；缺点是不便于操作，且杆部性能及流线稍差。经过生产验证，流线符合要求，我们目前采用的就是这种锻造方式。

3 锻模设计

由于杆部不易充满，设计热锻件图（用于制作模具的锻件图）时应考虑把杆部加长2mm～5mm，避免因杆部充不满而造成加工出现废品；采用杆部向上锻造，不仅便于杆部填充，使锻件出模容易，且方便清除氧化皮，表面质量也能得到改善；由于大盘较大，生产时几乎无法打靠，应减薄热锻件图大盘厚度1.0mm～1.5mm左右，一般不建议提高锻造温度来加强锻件填充性，温度太高会导致锻件出现表面龟裂；考虑到工人操作时需要把坯料立起来，应增加定位凸台，增加的定位凸台应使用大圆弧过渡；锻模桥部设计不应过宽，不然会使锻件厚度超差严重，取上模桥部20mm左右，下模桥部30mm为宜，这样既不施加较大阻力，也提高了模具寿命；设计时使用圆形锁扣能有效控制锻件错模量，且避免了生产时反复调整模具。

4 切边模设计

由于杆部向上，最初采用凹模在下冲头在上的切边方式，但在考虑切边压床装模高度和不易操作等问题后，换成冲头在下，凹模在上的切边方式。这种方式加上导柱导套后不仅能提高模具安装速度，也能大大提高切边的质量。但用这种方式，毛边切除后易套在冲头上，如去除不及时，会导致取不下来。通过实际生产发现，切边时使用撬杠等工具使毛边在冲头上成倾斜，就容易取出了。锻件进入凹模后会因摩擦原因卡在凹模内，不过随着锻件冷却（5s～10s），会自行掉下。如果锻件上有标识要求，不建议在切边模上做，这是由于切边时锻件变形，会导致标识打印不上，且影响放置锻件。切边模见图2所示。

5 热校正模设计

这类锻件在切边过程中，会导致锻件凹心，即切边变形。由于切边变形区域较大，且此类锻件在大盘上下都有非加工面，通过加补偿来解决切边变形的方式不可取，这就需采用热校正。如果切边后变形轻微，不影响后续加工，可以不校正，但需要工艺试验验证。这里所作试验验证结果见表1所示。

表1 工艺试验结果/mm

由表中可见，不采用热校正的锻件切边变形太大，热处理变形量增大，极大地影响机加工，废品率高达80%以上；采用热校正后变形得到了有效控制，没有机加工废品。为此，需要设计热校正模。模具设计时，应考虑减薄上下模厚度0.5mm～1.0mm；需要时还应设置顶出机构；若需打印标识，应考虑字头更换是否方便。

6 生产注意事项

坯料立起来后，用钳子扶住，此时工人务必对好后才可轻击，不然会导致坯料放偏，严重时会导致锻件充不满报废，轻击一次后则可定住位。为了尽可能减少锻件变形，锻件校正完后，由于温度比较高（约800℃左右），不能随便放置在地上，应杆部向上平放在平板上，待锻件降温后（约500℃），方可装箱堆放。

42CrMo材料正火后调质，由于锻件结构的原因，基本都会选择只在大盘上打硬度来判定性能是否合格。通过试验，当大盘硬度在300～340HB时，杆部硬度以及力学性能一般不合格。本大盘硬度允许在380HB以内，在基本不影响加工的前提下保证了杆部的性能要求。由于大盘较薄且直径较大，应考虑到可能的热处理变形，设计了专用的热处理吊具，不仅大大减少热处理变形，且提高了热处理效率。

锻件后续处理：清理（抛丸）、探伤以及防锈。清理采用Q383悬挂式喷丸机，钢丸直径1.5mm～1.8mm，喷丸时间20min；锻件不允许有任何形式的裂纹、折叠存在，采用荧光磁粉探伤，确保出厂件无锻造缺陷。

7 结束语

上述模锻工艺设计，经过现场生产验证表明，这种模锻一火成形的锻造方式，经济实惠，生产效率高，锻件表面质量好。在开发383.0010.3/G大盘模锻工艺的基础上，公司已陆续开发了多个类似结构的产品新工艺，实现了大批量生产。

[1] 吕 炎.锻模设计手册（第2版）.北京：机械工业出版社，2006.

[2] 姚泽坤.锻造工艺学与模具设计.北京：机械工业出版社，2007.

[3] 中国机械工程学会塑性工程学会.锻压手册（锻造）第一卷第3版.北京：机械工业出版社，2008.

[4] 江荣华.无飞边闭式胎模锻新工艺.锻压装备与制造技术，2010，45（1）:81-83.

[5]陆元三.冲压模具结构的安全技术措施.锻压装备与制造技术，2010，45（3）:62-63.

Forging technology of big disk-type blank on 80000kN screw press line

DAI Donghai
（Hangzhou Advance Gearbox Group Co.，Ltd.,Hangzhou 311203，Zhejiang China）

The typical configuration of an 80000kN screw press production line has been introduced.By process analysis of big disk-type forgings,the jigs including finish-forging die，trimming die and hot straightening die have been designed.The production process of the big disk-type forgings has been discussed.

Die forging；Friction press machine

TG315.9

B

1672－0121（2011）06－0077－02

2011-09-22

戴东海（1971-），男，助工，从事锻造工艺设计与设备维护