CN104057263B - 一种大型机车连杆锻造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型机车连杆锻造工艺，包含以下步骤：下料、车加工、涂装防脱碳涂层、坯料加热、去表面氧化皮层、辊锻制坯、预锻、终锻、切边冲孔和校正、涂装防脱碳涂层、热处理；本发明的大型机车连杆锻造工艺，仅需一次加热成型，相比于传统工艺的两次及两次以上加热，有效的减少了连杆表面氧化、脱碳，使连杆的机械性能得到保证的同时节约了工时和能源；采用辊锻制坯，快速、省力、制坯一致效果好，后期锻造省时省力；在整个工艺中两次涂装耐高温抗氧化防脱碳涂层，使得最终锻件表面脱碳层小于0.3mm，有效的提高了产品的质量；热处理时将连杆锻件竖直吊装进行热处理，有效的防止其热处理过程中发生的弯曲变形。

Description

一种大型机车连杆锻造工艺
技术领域
本发明涉及一种锻造工艺，尤其是一种大型机车连杆锻造工艺，属于锻造工艺技术领域。
背景技术
目前国内大型机车连杆的锻造工艺流程主要为：下料、加热、自由锻制坯、打磨缺陷、加热、预锻、终锻、切边/冲孔、校正、热处理。
上述工艺的缺点明显：
（1）终锻前至少要经两次或两次以上的加热，多次加热会造成:连杆表面氧化和脱碳，脱碳层深度达到1.0-1.5mm、连杆的机械性能降低；
（2）传统工艺中热处理不做特殊处理，热处理后连杆弯曲度大于2mm；
（3）自由锻制坯拔长杆部后还需打磨缺陷，打磨不干净会造成折叠等缺陷；
（4）锻件切边/冲孔后在再次校正，工艺工序较多，过程较为繁琐，工人劳动强度较大。
基于上述原因，目前大型机车连杆锻件主要从采用进口产品，成本较高，而国内传统锻造工艺锻出的连杆机械性能低、脱碳层深度大、重量偏差大、弯曲度大等缺点，还难以达到替代国外进口连杆锻件的目的。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种大型机车连杆的锻造工艺，以克服现有锻造工艺的缺点，提高连杆的锻造机械性能和质量。
本发明采用的技术方案如下：
一种大型机车连杆锻造工艺，其特征在于：包含以下步骤：
a、下料；
b、坯料车加工去除表面的脱碳层和缺陷；
c、坯料表面涂装耐高温抗氧化的防脱碳涂层；
d、坯料入炉加热并保温；
e、坯料保温完成出炉，去除表面氧化皮层；
f、对坯料进行辊锻制坯，拔长杆部；
g、坯料预锻；
h、坯料终锻；
i、锻件切边、冲孔和校正；
j、锻件表面涂装耐高温抗氧化的防脱碳涂层；
k、锻件热处理。
所述步骤d中，坯料加热至1200±10℃，保温2.5-3h。
所述步骤g中，预锻过程还同时去除坯料的氧化皮层。
所述步骤h中，锻件的终锻温度不低于850℃，且在终锻完成前不再对坯料进行二次加热。
所述步骤i中，采用切边、冲孔和校正复合模一次性完成；所述切边、冲孔和校正复合模包括下模座和上模座；所述下模座上固定设置有冲孔冲头和切边下模，所述冲孔冲头设置于切边下模的环内位置，所述冲孔冲头和切边下模之间设置有可沿冲孔冲头轴向滑动的下校正模，下校正模的底部设置有托板，托板的两侧部设置有拉板，下模座的两侧还设置有下定位台；所述上模座上固定设置有切边上模，上模座的两侧还设置有上定位台和拉杆；所述拉杆与拉板可滑动连接将下模座和上模座装配成整体结构。
所述步骤k中，锻件热处理过程如下：a、正火：将锻件竖直装炉，正火温度为880℃并保温2.5-3h，出炉空冷；b、淬火：锻件温度小于860℃装炉，炉温850±10℃并保温2.5-3h，出炉吊入淬火油池，淬火出油温度小于100℃；c、回火：炉温580-600℃并保温3-4 h，出炉空冷。整个热处理过程中锻件为竖直状态摆放或者安装，以防止其弯曲。本步骤中空冷是指空气自然冷却。
所述连杆材质为42CrMoA。
一种采用所述大型机车连杆锻造工艺生产的机车连杆。
由于采用了上述技术方案，车原材料表面以去除原材料钢材轧制时产生的脱碳层和其他缺陷，保证坯料的原料质量，降低表面缺陷对锻件所带来的不利影响；在加热和热处理前涂装耐高温抗氧化的防脱碳涂层，以达到脱碳层深度低的目的，加热后用去氧化皮机去除氧化皮同理可减少连杆表面的脱碳层深度，并可使连杆喷丸后表面粗糙度小于12.5；另外，辊锻制坯的制坯速度快，坯料规则、尺寸精度高、表面无缺陷可直接用于锻造，无需打磨缺陷和再次加热的优点，采用切边、冲孔和校正复合模，减少工序，节约了时间及成本；热处理中采用将连杆竖直吊装的特殊吊装方式，能很好的解决热处理带来的变形弯曲的问题。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
（1）所述大型机车连杆锻造工艺，仅需一次加热成型，相比于传统工艺的两次加热，有效的减少了连杆表面氧化、脱碳，使连杆的机械性能得到保证的同时节约了工时和能源；
（2）采用辊锻制坯，快速、省力、制坯效果好，后期锻造省时省力；
（3）在整个工艺中两次涂装耐高温抗氧化防脱碳涂层，使得最终锻件表面脱碳层小于0.3mm，有效的提高了产品的质量；
（4）采用切边、冲孔、校正复合模同时完成锻件的切边、冲孔、校正工序，有效的提高了生产效率；
（5）热处理时将连杆锻件竖直吊装进行热处理，有效的防止其热处理过程中发生的弯曲变形。
采用上述工艺制得的连杆锻件，锻件的表面质量好、无缺陷、尺寸精度高，机械性能及其他技术条件达到如下标准：抗拉强度Rm≥935N/mm2、屈服强度ReL≥785N/mm2、断面收缩率Z≥45%、延伸率A≥14%、冲击值KU2≥78.5J/cm2、硬度≤300HBW，且每根连杆重量偏差在2KG内，以杆身为基准连杆弯曲度≤1mm。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明的切边、冲孔和校正复合模的立体机构示意图；
图3是本发明的切边、冲孔和校正复合模压合前剖面结构示意图；
图4是本发明的切边、冲孔和校正复合模压合后剖面结构示意图。
图中标记：1-下模座、2-冲孔冲头、3-切边下模、4-下校正模、5-托板、6-拉板、7-下定位台、8-上模座、9-连接板、10-切边上模、11-上定位台、12-拉杆、13-连杆、14-导柱、15-导孔、16-垫板。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明的大型机车连杆锻造工艺，包含以下步骤：a、下料；b、坯料车加工去除表面的脱碳层和缺陷；c、坯料表面涂装耐高温抗氧化的防脱碳涂层；d、坯料入炉加热并保温；e、坯料保温完成出炉，去除表面氧化皮层；f、对坯料进行辊锻制坯，拔长杆部；g、坯料预锻；h、坯料终锻；i、锻件切边、冲孔和校正；j、锻件表面涂装耐高温抗氧化的防脱碳涂层；k、锻件热处理。其流程如图1所示。
实施例
以上述工艺过程为基础，本实施例以75kg规格机车连杆生产为例进行。
a、下料，选用直径为185mm的42CrMoA圆钢，量取长度510±1mm锯断；
b、坯料车加工，在圆钢的外表面单边车去1mm，去除刚才轧制生产时表面产生的脱碳层和缺陷；
c、在车加工好的坯料表面涂装耐高温抗氧化的防脱碳涂层，防脱碳涂层为山东省安丘市华瑞热处理材料有限公司JZ-403A 高温防氧化抗脱碳涂料，使用温度800～1400℃，涂装厚度0.5-1mm；
d、涂装好防脱碳涂层的坯料放入天然气炉加热至1200±10℃，保温2.5-3h；
e、坯料保温完成出炉，采用去氧化皮机器去除表面氧化皮层；
f、对坯料进行辊锻制坯，拔长杆部，辊锻坯料不允许有局部缺肉、出耳朵、出飞边等缺陷；
g、辊锻制坯后的坯料放入预锻型腔内进行预锻，打击方向厚度比终锻厚25-35mm，在预锻过程还同时吹除坯料的氧化皮层；
h、将预锻后的坯料放入终锻型腔内进行终锻，以打击方向尺寸至符合锻件图公差为准，需要保证步骤e、f、g、h的整个操作时间以保证坯料温度不会低于终锻工艺要求，使整个终锻过程坯料的温度不低于850℃，且在终锻完成前不再对坯料进行二次加热；
i、采用切边、冲孔和校正复合模对锻件切边、冲孔和校正；
j、锻件冷却后，在锻件表面涂装耐高温抗氧化的防脱碳涂层，涂装厚度0.5-1mm；
k、锻件热处理，锻件热处理过程如下：a、正火：将锻件竖直装炉，正火温度为880℃并保温2.5-3h，出炉空冷；b、淬火：锻件温度小于860℃装炉，炉温850±10℃并保温2.5-3h，出炉吊入淬火油池，淬火出油温度小于100℃；c、回火：炉温580-600℃并保温3-4 h，出炉空冷。整个热处理过程中锻件为竖直状态摆放或者安装，以防止其弯曲变形。
还包括后续的喷丸处理和质检，所述喷丸过程中丸直径0.4mm，喷丸时间半小时。
采用上述工艺制的的连杆锻件，锻件的表面质量好、无缺陷、尺寸精度高，机械性能及其他技术条件能达到如下标准：抗拉强度Rm≥935N/mm2、屈服强度ReL≥785N/mm2、断面收缩率Z≥45%、延伸率A≥14%、冲击值KU2≥78.5J/cm2、硬度≤300HBW，且每根连杆重量偏差在2KG内，以杆身为基准连杆弯曲度≤1mm。
本发明的切边、冲孔和校正复合模，其结构如图2、图3和图4所示，包括下模座1和上模座8。
所述下模座1上固定设置有冲孔冲头2和切边下模3，所述冲孔冲头2设置于切边下模3的环内位置，且冲孔冲头2和切边下模3的工作面位于同一高度，所述冲孔冲头2和切边下模3之间设置有可沿冲孔冲头2向滑动的下校正模4，下校正模4的底部设置有托板5，托板5的两侧部设置有垂直于托板5的拉板6，下模座1的两侧还设置有下定位台7。
所述上模座8上通过连接板9固定设置有切边上模10，上模座8的两侧还设置有上定位台11和拉杆12。
所述拉杆12与拉板6可滑动连接将下模座1和上模座8装配成整体结构，装配完成后切边下模3和切边上模10间的间隙为0.5-0.6mm、下校正模4和切边下模3间的间隙为0.5-0.6mm、下校正模4和冲孔冲头2间的间隙为0.5-0.6mm。
进一步的，所述下定位台7上设置有导柱14，所述上定位台11设置有与导柱14配合的导孔15，同时下定位台7上设置有可拆卸的垫板16，所述垫板16上设置有与导柱14适配的安装孔，以保证定位过程的精确性和灵活性，保证连杆的加工质量。
所述切边、冲孔和校正复合模中，冲孔冲头2、切边下模3、下校正模4和切边上模10分别与连杆13的对应部位相适配：切边上模10的外缘与切边下模3内缘配合，并与连杆的外侧边缘适配实现连杆的切边，冲孔冲头2与连杆大小孔适配实现冲孔，下校正模4和切边上模10分别与连杆两侧表面相适配实现校正。
其工作过程如下：下模座1和上模座8分别连接于压力机的底板和滑块上，并通过滑块的上下移动来实现连杆13的切边、冲孔和校正，连杆13安放于下校正模4上，压力机的滑块带动上模座8向下运动，下校正模4通过拉杆12、拉板6传动向下运动，在连杆13通过固定的切边下模3和冲孔冲头2的过程中，在切边上模10的压力作用下实现切边和冲孔，随着切边上模10的继续下移，下校正模4也抵达下模座1的底部，继续在冲压力的作用下，切边上模10和下校正模4实现对连杆13的校正，随着上模座8的抬起，下校正模4升起，将连杆13抬出复合模而完成整个工作流程。下模座1的下定位台7和上模座8的上定位台11能够起到定位抵挡的作用，保证切边、冲孔和校正复合模的其他工作部件不受过多的额外外界力，保证结构的可靠性。
本发明所采用的切边、冲孔和校正复合模，锻件放入切边、冲孔、校正效果非常好，锻件、切边、冲孔校正后质量稳定，锻件无卡模、弯曲现象，相比于传统的采用弹簧机构将下校正模及校正后的锻件推出，造成弹簧结构易损坏的缺点，本发明的这种结构设计合理，使用中的可靠性非常高，且维护成本低廉。
本发明的大型机车连杆锻造工艺，仅需一次加热成型，相比于传统工艺的两次及两次以上加热，有效的减少了连杆表面氧化、脱碳，使连杆的机械性能得到保证的同时节约了工时和能源；采用辊锻制坯，快速、省力、制坯一致效果好，后期锻造省时省力；在整个工艺中两次涂装耐高温抗氧化防脱碳涂层，使得最终锻件表面脱碳层小于0.3mm，有效的提高了产品的质量；采用切边、冲孔、校正复合模同时完成锻件的切边、冲孔、校正工序，有效的提高了生产效率；热处理时将连杆锻件竖直吊装进行热处理，有效的防止其热处理过程中发生的弯曲变形。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种大型机车连杆锻造工艺，其特征在于：包含以下步骤：
a、下料；
b、坯料车加工去除表面的脱碳层和缺陷；
c、坯料表面涂装耐高温抗氧化的防脱碳涂层；
d、坯料入炉加热并保温；
e、坯料保温完成出炉，去除表面氧化皮层；
f、对坯料进行辊锻制坯，拔长杆部；
g、坯料预锻；
h、坯料终锻；
i、锻件切边、冲孔和校正；
j、锻件表面涂装耐高温抗氧化的防脱碳涂层；
k、锻件热处理；
其中，所述步骤i中，采用切边、冲孔和校正复合模一次性完成，所述切边、冲孔和校正复合模包括下模座（1）和上模座（8）；所述下模座（1）上固定设置有冲孔冲头（2）和切边下模（3），所述冲孔冲头（2）设置于切边下模（3）的环内位置，所述冲孔冲头（2）和切边下模（3）之间设置有可沿冲孔冲头（2）轴向滑动的下校正模（4），下校正模（4）的底部设置有托板（5），托板（5）的两侧部设置有拉板（6），下模座（1）的两侧还设置有下定位台（7）；所述上模座（8）上固定设置有切边上模（10），上模座（8）的两侧还设置有上定位台（11）和拉杆（12）；所述拉杆（12）与拉板（6）可滑动连接将下模座（1）和上模座（8）装配成整体结构；所述切边、冲孔和校正复合模中，冲孔冲头（2）、切边下模（3）、下校正模（4）和切边上模（10）分别与连杆（13）的对应部位相适配：切边上模（10）的外缘与切边下模（3）内缘配合，并与连杆的外侧边缘适配实现连杆的切边，冲孔冲头（2）与连杆大小孔适配实现冲孔，下校正模（4）和切边上模（10）分别与连杆两侧表面相适配实现校正；
所述步骤k中，锻件热处理过程如下：a、正火：将锻件竖直装炉，正火温度为880℃并保温2.5-3h，出炉空冷；b、淬火：锻件温度小于860℃装炉，炉温850±10℃并保温2.5-3h，出炉吊入淬火油池，淬火出油温度小于100℃；c、回火：炉温580-600℃并保温3-4 h，出炉空冷；在整个热处理过程中锻件为竖直状态摆放或者安装。
2.如权利要求1所述的大型机车连杆锻造工艺，其特征在于：所述步骤d中，坯料加热至1200±10，保温2.5-3h。
3.如权利要求1所述的大型机车连杆锻造工艺，其特征在于：所述步骤g中，预锻过程还同时去除坯料的氧化皮层。
4.如权利要求1所述的大型机车连杆锻造工艺，其特征在于：所述步骤h中，锻件的终锻温度不低于850，且在终锻完成前不再对坯料进行二次加热。
5.如权利要求1至4任一项所述的大型机车连杆锻造工艺，其特征在于：所述连杆材质为42CrMoA。
6.一种采用如权利要求1至5任一项所述大型机车连杆锻造工艺生产的机车连杆。
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