大节距双齿履带板的锻造生产

文/张敏，张新东，张开举·山推工程机械股份有限公司

焦伟祥·衡水中铁建铸锻有限公司

大节距双齿履带板的锻造生产

文/张敏，张新东，张开举·山推工程机械股份有限公司

焦伟祥·衡水中铁建铸锻有限公司

张敏，锻造技术科副科长，工程师，主要从事工程机械用零部件锻造工艺、模具设计加工及工装夹具设计，并负责公司履带板锻造工艺研究等两项重点科研项目。

本文针对履带板锻造工艺的特点，提出了大节距履带板锻造过程的工艺开发，通过后期的履带板热处理工艺，锻件的各项力学性能指标均符合技术要求，实现了大节距双齿履带板锻件的制造生产，完全能够替代进口履带板。

大节距260mm双齿履带板是履带式工程机械70t液压挖掘机行走系统的关键部件，图1为某工程机械大吨位挖掘机用双齿履带板，长度在700mm左右，板齿加强筋部凸起较高，中间肋板及板耳处较薄，锻件尺寸精度及形位公差要求较高，锻造成形难度很大。由于国内现有的履带板用型钢品种有限，考虑到成本和市场的因素，只有批量较大的情况下，轧钢厂才会生产履带板用型钢。因此目前国内使用的大节距双齿履带板全部从国外进口，采用轧钢工艺生产价格高、进口周期长，且受国外公司的制约。本文将根据履带板的设计要求，探讨分析大节距双齿履带板锻件的锻造工艺，从而成功生产出双齿履带板锻件。

锻造工艺特点

(1)大节距双齿履带板的锻件尺寸大，锻件单重53kg。目前，该履带板是我公司同类产品中尺寸最大、重量最重的履带板，因此对工艺设计和生产操作要求非常高。

(2)锻件在分模面上的投影面积大约为2300cm2，需要的变形力大。从锻造工艺看，需要较高公称压力的锻造设备。

(3)锻件板耳处厚度较薄，锻件截面上又有很大高度落差的板齿筋部，金属流动困难，该部位很有可能充不满。

(4)变形难度大。锻造过程中，由于锻件较大，金属与模具接触面积大，导致金属的冷却速度快；随着变形量的增加，变形硬化倾向大。其中肋板厚度薄，此处要求尺寸精度高，如果打击力不足，肋板有可能锻不到位。

图1 双齿履带板锻件简图

图2 履带板锻件的锻造过程

图3 履带板表面及芯部硬度

履带板锻件的生产过程

锻前加热

考虑到现场生产及材料的实际情况，采用圆棒料锻造，在带锯床上对圆棒料进行锯切，严格控制下料长度，保证端面质量。通过中频加热炉对棒料加热，温度控制在（1200±30）℃ ，因预锻工位离中频加热炉距离较远，控制时取加热温度上限，最大限度提高塑性，降低变形抗力。

锻造工艺

根据生产经验和锻造设备条件，我们提出“预锻分料，燃气加热炉二次加热，终锻成形”的工艺方案。预锻成形在10t（250kJ）电液模锻锤上进行。

⑴预锻工步。该工步在完成材料合理分配的同时，尽可能地实现板齿加强筋部的成形。此工序极为关键，要求分料准确，预锻模设计尤其是定位坑的设计要精确。第一次打击压扁后，要及时清理预锻模上的氧化皮；同时还要控制预锻件的厚度，保证板齿加强筋部充填良好。如果预锻件锻打过厚，会不利于终锻充满型腔，导致锻件出现充不满现象。

⑵二次加热。在燃气加热炉上加热，预锻件二次加热保证在1230℃以下，要严格控制加热温度、最大升温速度及保温时间，保证加热的均匀性，减少二次加热的氧化烧损。

⑶终锻成形。在16t（400kJ）电液模锻锤上终锻成形。终锻工步主要完成履带板锻件成形。加热好的预锻件从加热炉中取出，简单清除氧化皮后，入模锻造。第一次打击后，待工件完全脱模后，及时清理锻模型腔内的氧化皮；使用喷雾脱模剂后，多次打击成形。锻打过程中观察飞边及锻件温度，更好地掌握打击次数。

⑷切边工步。该工步主要在1250t曲柄压力机上进行热切边。终锻件成形后立即在1250t曲柄压力机上热切边，做好锻件的定位及下模限位，使凸模进入凹模20mm。

⑸切边后的锻件板齿加强筋朝下放置冷却，以减小变形。履带板实际的锻造过程如图2 所示。

锻件加工后热处理

加工后的履带板通过淬火回火工艺热处理，淬火温度880～890℃，水冷，回火温度260℃，保温时间120min。通过淬火及回火处理，获得强度和硬度很高的马氏体及析出铁素体。从图3试验结果看出，四个试样的表面硬度及芯部硬度在42～46HRC，符合工艺设计要求。从表1中可以看出各项力学性能指标符合技术要求。

■ 表1 履带板锻件力学性能

结束语

大节距双齿履带板锻件的锻造工艺复杂，变形难度较大，影响锻件的质量因素多；但经过多次探索分析，我们充分利用现有的生产条件，实现了国内大节距双齿履带板锻件的制造生产，突破了国外公司的技术壁垒，进一步提升了企业的市场竞争力。