CN101811244A - 环形轴承锻件三连套锻工艺 - Google Patents

环形轴承锻件三连套锻工艺 Download PDF

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Abstract

本发明的名称为环形轴承锻件三连套锻工艺，属于轴承锻造技术领域。它主要是解决现有环形轴承锻造单干、二连套锻工艺存在材料利用率较低的问题。它的主要特征在于：(1)把重量在1.500～2.700千克、直径在φ55～φ70的钢料段加热至始锻温度后镦粗、挤压、分套，分离为环形大毛坯和环形中小毛坯两部分；(2)环形大毛坯经辗扩、整径、冷却后成大环形轴承锻件；(3)环形中小毛坯经镦粗、分套，分离为环形中毛坯和环形小毛坯两部分；(4)环形中毛坯经辗扩、冷却后成中环形轴承锻件；(5)环形小毛坯经镦粗、挤压、穿孔，冷却后成小环形轴承锻件。本发明主要采用穿孔胀孔平高分套新工艺技术和环形轴承锻件三连套锻工艺，实现大、中、小型环形轴承锻件同时生产。

Description

环形轴承锻件三连套锻工艺
技术领域
本发明属于轴承锻造技术领域。具体涉及一种环形轴承锻件三连套锻工艺。
背景技术
目前，汽车、摩托车、机械中的环形轴承锻件大多采用曲柄压力机、扩孔机等压力设备上单件生产，部分环形轴承锻件采用二连套锻方式生产，锻造工艺废料如料芯较大，重量较重，材料利用率较低。如何进一步减少料芯重量，提高材料利用率。寻找一种新的锻造加工工艺方法，对降低生产成本具有重大意义。
发明内容
本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种材料利用率高、生产成本低，适合小批量或者大批量环形轴承锻件生产的三连套锻工艺。
本发明的技术解决方案是：一种环形轴承锻件三连套锻工艺，其特征在于：
(1)把重量在1.500～2.700千克、直径在φ55～φ70的钢料段在中频感应炉上加热至钢的始锻温度，然后把该加热料段在压力机上镦粗、挤压、分套，分离为环形大毛坯和环形中小毛坯两部分，其中，环形大毛坯的辗压比(锻件辗扩前后内径比值)在1.4～2.0之间，环形中小毛坯直径小于等于其镦粗外径，环形中小毛坯料重等于中环形锻件、小环形锻件和料芯合重；
(2)把环形大毛坯在扩孔机上辗扩，再整径，冷却后成为大环形轴承锻件；
(3)把环形中小毛坯放在压力机上再镦粗、分套，分离为环形中毛坯和环形小毛坯两部分，其中，环形中毛坯为内锥形外筒形，分套冲与分套模的间隙在1.0～1.5之间，分套冲的胀孔锥形角度大于中环形轴承锻件的内锥形角度2～5°之间，压环平高后的高度比锻件高度高1.0～1.5之间；环形小毛坯的锻造温度保持在终锻温度850℃以上。；
(4)把环形中毛坯在扩孔机上辗扩，冷却后成为中环形轴承锻件，其中，中环形毛坯的辗压比在1.4～2.3之间；
(5)把环形小毛坯放在压力机上镦粗、挤压、穿孔，冷却后成为小环形轴承锻件。
本发明的技术解决方案中所述的钢料段是GCr15钢料段或20CrMnTi钢料段，在KGPS-500中频感应炉上加热至GCr15钢料段的始锻温度1050℃或20CrMnTi钢料段的始锻温度1100℃。
本发明的技术解决方案中所述的加热料段是在J31-400压力机上镦粗、挤压、分套的。
本发明的技术解决方案中所述的大环形轴承锻件是在D51-250扩孔机上辗扩的。
本发明的技术解决方案中所述的大环形轴承锻件是在J23-125压力机上整径的。
本发明的技术解决方案中所述的环形中小毛坯是在J31-160压力机上镦粗、分套的。
本发明的技术解决方案中所述的中环形轴承锻件是在D51-160扩孔机上辗扩的。
本发明的技术解决方案中所述的小环形锻件是在J31-160压力机上镦粗、挤压、穿孔的。
本发明工艺流程如图9所示。
本发明主要技术特点和创新点是采用了一种穿孔胀孔平高分套工艺技术和一种环形轴承锻件三连套锻工艺技术。穿孔胀孔平高分套工艺技术要求环形中毛坯为内锥形外筒形，分套冲与分套模的间隙在1.0～1.5之间，分套冲的胀孔锥形角度大于中环形轴承锻件的内锥形角度2～5°之间，压环平高后的高度比锻件高度高1.0～1.5之间，要求环形小毛坯的锻造温度保持在终锻温度850℃以上。环形轴承锻件三连套锻工艺技术要求把重量在1.500～2.700千克、直径在φ55～φ70的钢料段在中频感应炉上加热至钢的始锻温度，然后把该加热料段在压力机上镦粗、挤压、分套，分离为环形大毛坯和环形中小毛坯两部分，其中，环形大毛坯的辗压比在1.4～2.0之间，环形中小毛坯直径小于等于其镦粗外径，环形中小毛坯料重等于中环形锻件、小环形锻件和料芯合重；把环形大毛坯在扩孔机上辗扩，再整径，冷却后成为大环形轴承锻件；把环形中小毛坯放在压力机上再镦粗、分套，分离为环形中毛坯和环形小毛坯两部分；把环形中毛坯在扩孔机上辗扩，冷却后成为中环形轴承锻件，其中，中环形毛坯的辗压比在1.4～2.3之间；把环形小毛坯放在压力机上镦粗、挤压、穿孔，冷却后成为小环形轴承锻件。本发明实现了大型环形轴承锻件扩孔、整径生产，中型环形轴承锻件扩孔生产，小型环形轴承锻件封闭生产，具有材料利用率高、生产成本低，适合小批量或者大批量环形轴承锻件生产的特点，本发明应用前景广阔，技术经济效果显著。本发明主要用于大型环形轴承锻件、中型环形轴承锻件和小型环形轴承锻件的小批量或者大批量生产。
附图说明
图1为本发明的环形轴承锻件三连套锻工艺流程示意图；
图2为本发明毛坯镦粗示意图；
图3为本发明毛坯挤压示意图；
图4为本发明环形大毛坯和环形中小毛坯的分套示意图；
图5为本发明环形中毛坯和环形小毛坯的分套示意图；
图6为本发明大环形轴承锻件、中环形轴承锻件辗扩示意图；
图7为本发明大环形锻件整外径示意图；
图8为本发明大环形锻件整内径示意图；
图9为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
加热工序：采用中频感应电加热、辅助红外线加热温度控制，实现棒料连续加热和监控。由于采用三连套锻工艺，较二连套锻方式多了一个环形轴承锻件，加热的料段重量加重至1.500～2.700千克之间、直径至φ55～φ70之间，中频加热功率上升至500KW，因此采用KGPS-500加热装置来保证钢的始锻温度(对GCr15为1050℃、对20CrMnTi为1100℃)。
挤压工序：挤压工序包括镦粗、挤压、分套三个工步。
镦粗工步：镦粗是使加热的坯料在上镦和下镦作用下高度减少而横截面增大，去除锻造氧化、为下一步挤压工步的制坯做准备。毛坯镦粗示意图见图2，1-上镦2-毛坯3-下镦。
挤压工步：主要为下一步环形大毛坯和环形中小毛坯的分套和环形大毛坯辗扩做好准备。此工步既要保证形大毛坯有足够辗压比(锻件辗扩前后内径比值)在1.4～2.0之间，又要保证环形中小毛坯料重(中环形锻件、小环形锻件和料芯合重)、还要保证分套后的环形中小毛坯直径小于等于其镦粗外径。毛坯挤压示意图见图3，4-上模5-锻件6-凹模7-下模。
分套工步：
对第一道环形中毛坯和环形中小毛坯的分套：分套是挤压工步的后序工序，其作用是把环形中小毛坯从环形大毛坯分离出来。环形大毛坯和环形中小毛坯的分套示意图见图4，8-分套冲9-环形大毛坯10-分套模11-环形中小毛坯。
对第二道环形中毛坯和环形小毛坯的分套：对内外筒形环形中毛坯，在分离过程中采用了一种穿孔平高分套工艺，既在分离过程中，先用分套冲的前部刃口把环形小毛坯从环形中毛坯中分套，然后用压环平高。对内锥形外筒形环形中毛坯，在分离过程中采用了一种穿孔胀孔平高分套新工艺。既在分离过程中，先用锥形分套冲的前部刃口把环形小毛坯从环形中毛坯中分套，然后随着锥形分套冲下移把环形中毛坯挤压成锥形，最后用压环平高。新工艺要求分套冲与分套模的间隙在1.0～1.5之间，才能保证环形小毛坯形状不会产生锻造拆叠；分套冲的胀孔锥形角度大于中环形轴承锻件的内锥形角度2～5°之间，才能保证内锥形外筒形环形中毛坯辗扩所需的形状；同时也要保证压环平高后的高度比锻件高度高1.0～1.5之间，所以，这一工步也是工艺设计难点所在。之所以不能采用与上述第一道环形中毛坯和环形中小毛坯的分套方式进行分离，是因为环形小毛坯经过上述第一道分套的挤压、分离两个工步后锻造温度下降较快，而穿孔胀孔平高分套新工艺采用了直接分离一个工步方式，从而保证了环形小毛坯的锻造温度在终锻温度850℃以上。环形中毛坯和环形小毛坯的分套示意图见图5，12-分套冲13-压环14-环形中毛坯15-分套模16-环形小毛坯。
辗扩工序：辗扩就是让环形毛坯在辗压轮下压力和推力滚推力作用下，在辗压轮和辗压滚组成封闭的空间里，壁厚由厚变薄，最后到外径接触信号滚为止的整个变形过程。其中中环形毛坯的辗压比(锻件辗扩前后内径比值)在1.4～2.3之间。大环形轴承锻件、中环形轴承锻件辗扩示意图见图6，17-辗压轮18-辗压滚19-推力滚20-环形毛坯21-信号滚。
整径工序：整径工步为最终环形锻件成型的工步，直接影响环形锻件的最终尺寸。对环形轴承锻件大毛坯，若锻件的外径以端面垂直则整外径，若锻件的外径和内径都以端面垂直则也整外径，若锻件的内径都以端面垂直则整内径，整外径示意图见图7，22-上模23-凹模24-环形锻件中毛坯25-下模，整内径示意图见图8，26-上模27-压环28-环形锻件中毛坯29-凹模。
实施效果分析：
对环形轴承锻件32217/02进行了扩孔、整径生产，对环形轴承锻件6307/01进行了扩孔生产，对环形轴承锻件6307/02进行了封闭生产，实施效果如下。
(1)实施环形轴承锻件三连套锻工艺生产后，较以往单独生产，单套平均节材达0.237Kg；较以往二连套锻工艺生产，单套平均节材达0.106Kg，见表I。
(2)实施环形轴承锻件三连套锻工艺生产后，较以往单独生产，锻件材料利用率(锻件重量与下料重量的比值)由原来单干时的平均87.3％，提高到现在的98％，材料利用率平均提高了10.7个百分点；较以往二连套锻工艺生产，锻件材料利用率由原来的95.2％，提高到现在的98％，材料利用率平均提高了2.8个百分点，见表I。
表I
Figure B2009100609150D0000051

Claims (8)

1.一种环形轴承锻件三连套锻工艺，其特征在于：
(1)把重量在1.500～2.700千克、直径在φ55～φ70的钢料段在中频感应炉上加热至钢的始锻温度，然后把该加热料段在压力机上镦粗、挤压、分套，分离为环形大毛坯和环形中小毛坯两部分，其中，环形大毛坯的辗压比在1.4～2.0之间，环形中小毛坯直径小于等于其镦粗外径，环形中小毛坯料重等于中环形锻件、小环形锻件和料芯合重；
(2)把环形大毛坯在扩孔机上辗扩，再整径，冷却后成为大环形轴承锻件；
(3)把环形中小毛坯放在压力机上再镦粗、分套，分离为环形中毛坯和环形小毛坯两部分，其中，环形中毛坯为内锥形外筒形，分套冲与分套模的间隙在1.0～1.5之间，分套冲的胀孔锥形角度大于中环形轴承锻件的内锥形角度2～5°之间，压环平高后的高度比锻件高度高1.0～1.5之间；环形小毛坯的锻造温度保持在终锻温度850℃以上；
(4)把环形中毛坯在扩孔机上辗扩，冷却后成为中环形轴承锻件，其中，中环形毛坯的辗压比在1.4～2.3之间；
(5)把环形小毛坯放在压力机上镦粗、挤压、穿孔，冷却后成为小环形轴承锻件。
2.根据权利要求1所述的一种环形轴承锻件三连套锻工艺，其特征在于：所述的钢料段是GCr15钢料段或20CrMnTi钢料段，在KGPS-500中频感应炉上加热至GCr15钢料段的始锻温度1050℃或20CrMnTi钢料段的始锻温度1100℃。
3.根据权利要求1所述的一种环形轴承锻件三连套锻工艺，其特征在于：所述的加热料段是在J31-400压力机上镦粗、挤压、分套的。
4.根据权利要求1所述的一种环形轴承锻件三连套锻工艺，其特征在于：所述的大环形轴承锻件是在D51-250扩孔机上辗扩的。
5.根据权利要求1所述的一种环形轴承锻件三连套锻工艺，其特征在于：所述的大环形轴承锻件是在J23-125压力机上整径的。
6.根据权利要求1所述的一种环形轴承锻件三连套锻工艺，其特征在于：所述的环形中小毛坯是在J31-160压力机上镦粗、分套的。
7.根据权利要求1所述的一种环形轴承锻件三连套锻工艺，其特征在于：所述的中环形轴承锻件在D51-160扩孔机上辗扩的。
8.根据权利要求1所述的一种环形轴承锻件三连套锻工艺，其特征在于：所述的小环形轴承锻件是在J31-160压力机上镦粗、挤压、穿孔的。
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