十字轴锻件的自由锻造技术.doc

最终编辑修改稿

十字轴锻件的自由锻造技术

于飞龙赵忠诚
(中国第一重型机械集团公司水压机锻造分厂，黑龙江161042)

摘要：详细介绍了全纤维锻造法锻造十字轴锻件的工艺。该工艺可提高产品的质量和生产效率。
关键词：十字轴；锻造；纤维性
中图分类号：TG316.2 文献标识码：B
——————
收稿日期：2008-11-05

十字轴是十字轴式万向接轴上的重要零件，材质为18Cr2Ni4W，形状见图1。设计要求采用自由锻造成形，化学成分要求见表1，表面要求热处理硬度达330～400HBS，内部按JB/T5000.15标准进行超声波探伤检验，外表面进行着色探伤检验，要求无裂纹。由于采用全纤维的锻造技术，用户没有提出特别的性能要求。以往一些厂家在锻造生产时采用锻成圆饼类或方块类坯料，然后用机床加工成零件形状。这样既浪费了大量原材料，又增加了机械加工工时，最重要的是没有保证设计提出的锻件应尽可能保证十字轴轴向纤维性的技术要求，切断了锻件的组织纤维，使产品的力学性能大大降低，影响使用寿命。为降低制造成本，提高产品质量，应在工艺技术上求改进，要效益。经过分析研究和试验，我们优化了十字轴锻件自由锻造工艺方案，经生产实践检验，产品质量稳定可靠，效果良好。

图1十字轴锻件示意图

表1化学成分（质量分数，％）
CSiMnMoCrNiSP0.13～0.190.17～0.370.30～0.600.80～1.201.35～1.654.0～4.5≤0.035≤0.0351工艺参数和方案的制定
1.1工艺参数
针对图1所示产品，制定图2所示锻件毛坯图，确定各项参数如下：
（1）锻件毛重2320kg。
（2）为保证锻件内部质量，锻造比应≥3。
（3）为尽量提高钢锭利用率，必须采用一锭出两件或出多件。如选用一锭出两件，经过计算，应选用10t钢锭。
1.2具体工艺方案
（1）第Ⅰ火
压钳口，倒棱，去锭底。
始锻温度1200℃，终锻温度850℃。
使用工附具：上平下V砧，剁刀。
（2）第Ⅱ火
镦粗至高770mm，直径1300mm，拔扁方1260mm×410mm×1980mm。
始锻温度1200℃，终锻温度850℃。
使用工附具：球面镦粗板，镦粗漏盘，上下平砧。
（3）第Ⅲ－Ⅳ火
双面上三角下料(见图3)，将两轴端拔长至□410mm×410mm，精整中间方至工艺尺寸，将□410mm×410mm拔成圆出成品（见图4）。
始锻温度1200℃，终锻精锻温度750℃。
使用工附具：三角，上平下V砧，专用窄砧，剁刀。

图2十字轴锻件毛坯图

图3下料示意图

图4拔圆出成品
2锻造操作实施
十字轴看起来简单，中间是一个方，四面各是一个圆，但通过自由锻造锻出全纤维锻件毛坯难度较大，属形状复杂的锻件产品。在设备选用上，前两火次需在较大压力的水压机上进行，以便使坯料达到工艺要求的镦粗高度及直径，保证拔方时坯料截面满足工艺要求。从第Ⅲ火次开始应采用小吨位压力机进行锻造，因为小压力机平砧宽度小，能够实现150mm宽的凹档进行下料，同时在锻造4个Φ335mm圆柱时易于操作，达到节省坯料的目的。
由于十字轴四个圆柱端面易产生偏心、凹陷及长度不足等质量问题，所以在拔扁方时应保证1260mm这一宽度尺寸，此尺寸应大于或等于锻件总长。要保证Ⅰ部、Ⅲ部的下料尺寸，以避免锻件端头出现凹陷现象。三角压痕时，压痕深度为坯料高的1/4，然后下料拔出剩下两端轴头，采用拔方或六角的方法，也是为了避免端面产生凹心现象及不同心问题。最后要平整中间大方到工艺所要求的尺寸，并使其在一个平面内且保证各部够加工。
在生产过程中，为了保持连续的金属纤维组织，关键的工序是压肩。锻造时要点是每压一锤不能用太大的压下量，太大的压下量会严重破坏金属纤维组织，所以应采取小压下量、快速翻动的方法，即在锻造时采用压一锤后翻转180度压对面的坯料，每两锤之间都翻转180度，这样锻件中心线才不会发生偏移现象。
3锻后热处理
为了保证产品质量，锻后热处理是非常重要的，热处理的目的在于消除锻造应力，细化组织，使组织均化，降低硬度，有利于切削加工，为进一步热处理作组织上的准备。锻后热处理工艺如图5所示。

图5锻后热处理工艺

表2实际化学成分（质量分数，％）
元素CSiMnPSCrMoNiCuW含量0.150.230.460.0130.0031.440.14.250.070.95
图6十字轴锻件毛坯实际尺寸
4结语
此锻件实际化学成分见表2，满足厂家要求。由于采用全纤维锻造法，各项性能均比以前有较大程度提高。采用此工艺方案生产的十字轴锻件毛坯，其成品外观尺寸见图6，表面硬度为350HBS，完全达到工艺要求，产品在装机使用后用户反映良好。
责任编辑龙礼建