CN102527912A - 一种上平下v砧锻造阶梯轴的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锻造阶梯轴的工艺方法，特别是涉及一种上平下V砧锻造阶梯轴的工艺方法。该方法采用上平下V砧进行锻造，包括以下步骤，砧子每压下一次，坯料转动45°，砧子压下四次为一个工步，坯料转动角度180°，两个工步为一周，坯料转动360°。本发明的有益效果是：按照本工艺操作，锻件变形区应力状态好，中心区域具有良好的锻透性，变形部分轴线的偏移量小，坯料内部应力状态好，横向方向无拉应力，有利于中心压实。

Description

一种上平下V砧锻造阶梯轴的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种锻造阶梯轴的方法，特别是涉及一种上平下V砧锻造阶梯轴的工艺方法。

背景技术

在液压机上锻造圆轴锻件的方法有平砧拔长后滚圆、型砧直接拔长两种工艺。型砧拔长圆轴常用的方法有上下型砧拔长、上平下V形砧拔长。锻造阶梯轴锻件时，若阶梯直径尺寸差值大，采用上下型砧拔长，在锻造中需更换上砧，锻造时间延长，影响锻造温度，甚至需要增加加热次数；若采用上平下V形砧拔长，不需更换上砧，锻造时间缩短，但一般情况下锻造时最大变形区不在坯料中心，锻透性比较差，而且锻造中坯料不断翻转使得锻后锻件轴线发生较大的偏移，校正难。

发明内容

本发明目的在于提供一种上平下V砧锻造阶梯轴的工艺方法，该发明可使锻件中心区域锻透性好，变形部分的轴线偏移量小。

本发明解决其技术问题所采用的方法是：

一种上平下V砧锻造阶梯轴的工艺方法，采用上平下V砧进行锻造，包括以下步骤： 

a.砧子每压下一次，坯料转动45°,砧子压下四次为一个工步，两个工步为一周，拔长阶段坯料转动的周数为整数n，按下式确定：

                                                            

            （1）

式（1）中：

d—阶梯轴台阶的直径；

d ₀ —为拔长前坯料的初始直径；

m₁、m₂、m_n—第一周拔长、第二周拔长、第n 周拔长时与坯料展宽有关的参数，m₁=0.75~0.85，m₂=0.65~0.75，m₃=0.60~0.65，n≥4，m_n=0.55~0.60；

b.每次压下变形的压下η率为10~13%；

c.坯料第i工步后的当量直径d_i与拔长前的当量直径d_i-1的关系由下式确定：

                  （2）

式（2）中，m为坯料第i工步时与坯料展宽有关的参数，第一周拔长时，m=0.75~0.85；第二周拔长时，m=0.65~0.75；第三周拔长时，m=0.60~0.65；第三周拔长后，m=0.55~0.60；

d. 同一工步各次压下后，上下砧间距相同；第i工步后，上下砧间距H _i 按下式确定：

                 （3）

式（3）中：

B—下V形砧的开口宽度，B=700~1500mm；

α—下V形砧的V形角，α =115~135°；

按式（3）计算上下砧间距时， d_i为坯料第i工步后的当量直径。

本发明的有益效果是：按照本工艺操作，锻件变形区应力状态好，中心区域具有良好的锻透性，变形部分轴线的偏移量小，坯料内部应力状态好，横向方向无拉应力，有利于中心压实，锻件心部锻透效果好，中心点的等效应变能达到最大等效应变值的95%以上，阶梯轴轴线偏移量小于20mm。

附图说明

图1是上平下V形砧锻造圆轴横截面示意图，α为下V形砧的V形角，α=115~135°；B为下V形砧的开口宽度，B=700~1500mm；B₁为下V形砧的横截面宽度，B₁=B+（300~600）mm；B₂为砧子的高度，B2=400~700 mm；RB₃为V形开口底端的圆角半径，RB₃=30~70mm；d_i为坯料第i工步后的当量直径，H_i为第i工步压下后上下砧子之间的距离。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对上平下V砧锻造阶梯轴的方法作进一步说明。

实施例

Φ1365mm支承辊坯（材料70Cr3Mo）辊身尺寸为Φ1365mm，辊身两侧大台阶尺寸为Φ815mm，小台阶尺寸为Φ560mm，整个锻造过程在5000t油压机完成，分为锻造辊身和锻造辊身两侧台阶两个阶段；辊身锻造结束后，锻坯Φ1365mm，将锻坯送回加热炉加热，同时油压机更换砧子，上砧换上轴向砧宽700mm的平砧，下砧换上轴向砧宽700mm的V形砧：V形角120°、开口宽1180mm，如图1所示，待锻坯加热至1250±10°，进行台阶锻造，先将辊身两侧台阶尺寸拔长至Φ815mm，然后再将两端部拔长至小台阶尺寸Φ560mm；

（1）拔长大台阶，根据式（1），确定由Φ1365mm拔长至Φ815mm的锻造过程中坯料转动的周数，具体为d=815，d ₀ =1365，选取m₁=0.85，m₂=0.75，m₃=0.65，m_n=0.6（n≥4），η=0.115，

计算得：

（1-0.85×0.115）²=0.814

（1-0.85×0.115）²（1-0.75×0.115）²=0.679

（1-0.85×0.115）²（1-0.75×0.115）²（1-0.65×0.115）²=0.581，

（1-0.85×0.115）²（1-0.75×0.115）²（1-0.65×0.115）²（1-0.6×0.115）²=0.503

故取n=3。

因为每个工步转动角度180，故需要6个工步。

按式（2）

计算每工步的直径： 

第一工步压下量：1365×0.115=157mm，取150mm，则压下率：150/1365=0.11；

则d1=（1-0.85×0.11）×1365=1237mm；取d1=1230mm。

第二工步d2=（1-0.85×0.11）×1230=1114mm，取d2=1120mm。

第一工步压下量：1120×0.115=129mm，取120mm，则压下率：120/1120=0.11；

d3=1028mm，取d3=1030mm。

d4=947mm，取d4=945mm。

第三步压下量：945×0.115=108mm，取100，则压下率：100/945=0.11；

d5=877mm，取d5=880mm。

d6=822mm，取d6=825mm。

根据式（3）

，B=1180mm，α=120°计算得H₁=980 mm、H₂=870 mm、H₃=770 mm、H₄=680 mm、H₅=610 mm、H₆=545 mm。

拔长大台阶按表1所示的工艺参数进行，拔长阶段坯料进行6个工步，在每工步时，砧子压下4次，坯料转动4次，每次转动45°，共转动180°，两个工步为一周，坯料转动360°；由表1可知，第1工步时，第一次压下量为150 mm，压后上下砧间距为980mm，在第1工步其余三次压下变形时，压下后上下砧间距保持980mm不变，第2工步时，压下后上下砧间距调整为870mm，并保持不变，同样，第3至第6工步压下后，上下砧间距分别为770mm、680mm、610mm、545mm。

第6工步结束后留有10mm的修整量，滚圆进行修整即可，滚圆时砧子压下一次，坯料转动30°，砧子压下十二次，坯料转动整一周即转动360°。

（2）拔长小台阶，根据式（1）

，确定由Φ815mm拔长至Φ560mm的锻造过程中，坯料转动的周数n=2，4个工步；根据式（2）

计算每工步拔长后的当量直径，d₁=750 mm、d₂=690 mm、d₃=635 mm、d₄=585 mm；根据式（3）

，B=1180mm，α=120°计算得H₁=465 mm、H₂=400 mm、H₃=345 mm、H₄=290mm。

拔长小台阶按表2所示的工艺参数进行，拔长阶段坯料进行4个工步，在每工步时，砧子压下4次，坯料转动4次，每次转动45°，共转动180°，两个工步为一周，坯料转动360°；由表1可知，第1工步时，第一次压下量为100mm，压后上下砧间距为465mm，在第1工步其余三次压下变形时，压下后上下砧间距保持980mm不变，第2工步时，压下后上下砧间距调整为400mm，并保持不变，同样，第3至第4工步压下后，上下砧间距分别为345mm、290mm。

第4工步结束后留有15mm的修整量，滚圆进行修整即可，滚圆时砧子压下一次，坯料转动30°，砧子压下十二次，坯料转动整一周即转动360°。

（3） 锻透效果好，锻件通过超声波探伤，台阶拔长后变形部分的轴线偏移量均小于20mm，满足要求。

表1  上平砧下V砧（V角120°开口宽1180mm）锻造大台阶工艺参数

表2  上平砧下V砧（V角120°开口宽1180mm）锻造小台阶工艺参数

 

Claims (1)

1.一种上平下V砧锻造阶梯轴的工艺方法，其特征是：采用上平下V砧进行锻造，包括以下步骤： 

a.砧子每压下一次，坯料转动45°,砧子压下四次为一个工步，两个工步为一周，拔长阶段坯料转动的周数为整数n，按下式确定：

                                                           

            （1）

式（1）中：

d—阶梯轴台阶的直径；

d ₀ —为拔长前坯料的初始直径；

m₁、m₂、m_n—第一周拔长、第二周拔长、第n 周拔长时与坯料展宽有关的参数，m₁=0.75~0.85，m₂=0.65~0.75，m₃=0.60~0.65，n≥4，m_n=0.55~0.60；

b.每次压下变形的压下η率为10~13%；

c.坯料第i工步后的当量直径d_i与拔长前的当量直径d_i-1的关系由下式确定：

                  （2）

式（2）中，m为坯料第i工步时与坯料展宽有关的参数，第一周拔长时，m=0.75~0.85；第二周拔长时，m=0.65~0.75；第三周拔长时，m=0.60~0.65；第三周拔长后，m=0.55~0.60；

d. 同一工步各次压下后，上下砧间距相同；第i工步后，上下砧间距H _i 按下式确定：

                 （3）

式（3）中：

B—下V形砧的开口宽度，B=700~1500mm；

α—下V形砧的V形角，α =115~135°；

按式（3）计算上下砧间距时，d_i为坯料第i工步后的当量直径。

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