CN107282839B - 一种锻件的锻造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锻件的锻造工艺，旨在提供一种结构强度高、表面光洁度高的锻件的锻造工艺，其技术方案要点是一种锻件的锻造工艺，包括以下步骤：（1）下料：（2）加热：（3）预锻：(4）锻模成型：（5）切边：（6）热处理：（7）表面清理：（8）探伤：（9）检验。本发明适用于锻造加工工艺。

Description

一种锻件的锻造工艺
技术领域
本发明涉及一种锻件的锻造工艺。
背景技术
锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
尤其是轮毂、控制臂等汽车零件，在汽车行驶状态下，它们承受着多变的冲击载荷，因此，要求其具有很高的强度，但现有的锻件在锻造后，存在表面平整度差、光洁度低、结构强度不足的问题，且锻件的热处理方式对锻件的结构强度影响尤为重要。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构强度高、表面光洁度高的锻件的锻造工艺。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种锻件的锻造工艺，其特征是：包括以下步骤：
（1）下料：将锻料通过自动切削切削成料胚；
（2）加热：将料胚送入加热炉中，加热温度设置为1220±50℃，连接送料，加热时间设置为15-30秒；
（3）预锻：料胚放在镦粗模具上进行镦粗；
（4）锻模成型：先将料胚放入粗锻型腔中进行粗锻，然后吹净氧化皮，再将料胚放入精锻型腔中精锻成毛胚；
（5）切边：将尚有余温的毛胚切边形成目标锻件，切边时毛胚温度≥750℃；
（6）热处理：第一步，淬火；第二步，回火；第三步，常温空冷。
（7）表面清理：将锻件放入抛丸机内去毛刺；
（8）探伤：第一步，喷淋磁悬液；第二步，磁探；第三步，重复进行第一步和第二步，进行二次磁探；第四步，退磁。
（9）检验。
本发明进一步设置为：在步骤(6)中：第一步，淬火方法：将锻件放入淬火槽高温淬火，高温淬火的淬火油温度控制在180-200℃，高温淬火后锻件温度控制在220-240℃，高温淬火后将锻件放置于空气中空冷，空冷后锻件温度控制在160-180℃，再将空冷后的锻件置于淬火槽内进行低温淬火，低温淬火的淬火油温度控制在60℃以下。
本发明进一步设置为：在步骤（3）中预锻包括先对料胚进行辊锻工序，再进行压弯工序。
本发明进一步设置为：在步骤（5）后进行热整形：将切边后的锻件放入整形模具中整形。
本发明进一步设置为：在步骤（6）中，淬火槽内油温控制下60℃以下，回火时，将锻件放入电阻炉内，加热锻件至660℃±20℃，电阻炉转速设置515±25r/min，保温时间为3小时。
本发明进一步设置为：在步骤（6）中，回火时，将锻件放入电阻炉内，加热锻件至870℃±10℃，电阻炉转速设置200r/min，保温时间为3小时。
本发明进一步设置为：在步骤（6）中，回火时，将锻件放入电阻炉内，加热锻件至660℃±20℃，电阻炉转速设置550±15r/min。
本发明进一步设置为：在步骤（5）后进行冷整形：通过液压机先行调整锻件的弯度，再调整锻件的平面度。
本发明进一步设置为：在步骤（6）后进行对锻件进行渗硫处理。
通过采用上述技术方案，起到的有益效果是：
一、加热炉采用连续送料，且加热时间快，提高生产速率；
二、粗锻与精锻工序之间，去除料胚表面的氧化皮，提高精锻后锻件表面的光洁度，增加结构强度；
三、切边时，确保毛胚余温≥750℃，提高切边后毛胚表面的平整性；四、切边后对尚有余温的毛胚进行热整形，确保其平面度≤0.6mm；
五、采用淬火、回火等热处理方式，提高硬度，提高结构强度；淬火采用高温、低温两级淬火方式，且高温淬火和低温淬火之间采用空冷过渡，使工件内外温度较为均匀，同时进行马氏体转变，可以大大减小淬火应力，防止变形开裂，同时在淬火后再次采用回火空冷工艺，进一步降低锻件中的内应力，提高其延性或韧性；
六、渗硫处理，提高锻件表面的耐磨性能；
七、锻件采用去氧化皮及毛刺处理，提高锻件表面光洁度；
八、对锻件进行二次磁探，确保锻件无裂痕；
九、对不合格锻件进行冷整形，使其达到所需弯度和平面度，提高产品合格率。
附图说明
图1为本发明淬火装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
步骤（1）下料：将锻料通过全自动高速圆锯机自动切削成相应长度的料胚；
步骤（2）加热：将料胚放入加热炉中，设置加热温度为1220±50℃，采用连续送料，加热时间为15-30秒；
步骤（3）预锻：料胚放在镦粗模具上通过冲床镦粗；
步骤（4）锻模成型：把预锻的料胚，放在模具粗锻的行腔中心位置，第一锤轻锤，再吹净氧化皮，再连续锻打2-3锤；
步骤（5）切边：在毛胚温度≥750℃情况下，将毛胚平整的放入切边模具上通过冲床切边，形成所需锻件，切边后对锻件进行热整形；
步骤（6）热处理：第一步，正火：将锻件放置电阻炉内，使锻件温度达到870℃±10℃，电阻炉设置为转速200r/min，转速均匀，保温时间为3小时，第二步，常温空冷，检测其硬度达到HB130-180，金相显微镜检测组织达到1-4级；
步骤（7）渗硫：将锻件投放至盐浴中，进行电解渗硫处理；
步骤（8）表面清理：将55-60个锻件转入抛丸机内，抛丸机内装钢丸35-40Kg，钢丸直径0.6-1mm，抛丸时间为35-40分钟，去除氧化皮和毛刺；
步骤（9）探伤：通过探伤机自动夹紧锻件并喷淋磁悬液，在紫外灯下检查磁探结果，要求锻件各面均无裂缝，若有裂缝，用粉笔作出标记，放置待品区，打磨后再次探伤，探伤合格的，重复进行二次磁探，确保合格，二次磁探合格的工件进行退磁处理，确保工件的剩磁量≤3高斯；
步骤（10）检验：对相应规格参数进行检验。
实施例二：
与实施例一的区别在于，步骤（4）锻模成型：把预锻好的料胚，摆正放在粗锻行腔中央，通过电液锤由轻至重锻打5-6下，再转移至精锻行腔中锻打2-3下，形成毛胚，锻打期间去除氧化皮；
在步骤（5）切边之前先行冲孔；
步骤（6）热处理：第一步，淬火，将锻件放入淬火槽1高温淬火，高温淬火的淬火油温度控制在180-200℃，高温淬火后锻件温度控制在220-240℃，高温淬火后将锻件放置于空气中空冷，空冷后锻件温度控制在160-180℃，再将空冷后的锻件置于淬火槽1内进行低温淬火，低温淬火的淬火油温度控制在60℃以下；第二步，回火：将锻件放置电阻炉内，使锻件温度达到660℃±20℃，电阻炉设置为转速515±25r/min，托辊转速均匀，保温时间为3小时；第三步：常温空冷，检测其硬度达到HB255-298，金相显微镜检测组织达到1-2级。
热处理过程中，采用的淬火装置包括淬火槽1、高温油槽2、低温油槽3和沉淀槽4，低温油槽3与淬火槽1之间通过第一输送泵11连通，高温油槽2与淬火槽1之间通过第二输送泵12连通，高温油槽2与淬火槽1之间还通过第一回流泵13连通，沉淀槽4与高温油槽2通过第二回流泵14连通，沉淀槽4与低温油槽3通过第三回流泵15连通，高温油槽2内设有加热装置，淬火装置还包括置于淬火槽1内的环形传动链20，环形传动链20的下端置于淬火槽1内淬火油液面的下方，环形传动链20的上端置于淬火槽1内淬火油液面的上方，环形传动链20上设有随环形传动链20转动的料框21。
淬火工序具体为：（一）将高温油槽2内的淬火油通过加热装置加热至180-200℃，并通过第二输送泵12输送至淬火槽1内，淬火槽1内淬火油的液面高度控制在高于环形传动链20下端的料框21和低于环形传动链20上端的料框21之间，锻件放置于料框21内，环形传动链20带动料框21转动至淬火油液面下方时，实现高温淬火；（二）环形传动链20带动料框21转动至淬火油液面上方时，环形传动链20停止转动，锻件实现空冷，空冷后锻件温度控制在160-180℃，且淬火槽1内的淬火油通过第一回流泵13回流至高温油槽2内，再将低温油槽3内的淬火油通过第一输送泵11输送至淬火槽1内，低温油槽3内的淬火油温度控制在60℃以下；（三）环形传动链20启动将空冷后的锻件移转动至淬火油液面下方，实现低温淬火，低温淬火完成后，取出锻件，将淬火槽1内的淬火油通过第一回流泵13回流至高温油槽2内；（四）高温油槽2内的淬火油部分通过第二回流泵14回流至沉淀槽4内，经过沉淀过滤后，沉淀槽4内的淬火油再通过第三回流泵15回流至低温油槽3内，实现淬火油的循环利用。
高温油槽2内的淬火油温度，若高于200℃，淬火油与锻件温差较小，淬火效率较低，若低于180℃，淬火油与锻件温差较大，容易产生应力和变形过大的问题，所以优选为180℃、190℃、200℃；空冷后锻件温度优选控制在160℃、170℃、180℃，空冷时冷却速度减缓，避免锻件表面和心部存在较大的温差，即降低内应力的产生；再放置于温度较低的淬火油中，淬火油温度优选40℃-50℃，实现低温快速淬火，提高硬度。
淬火采用高温、低温两级淬火方式，且高温淬火和低温淬火之间采用空冷过渡，避免了由于温度变化过大，而导致应力和变形过大的问题，使工件内外温度较为均匀，同时进行马氏体转变，可以大大减小淬火应力，防止变形开裂；高温淬火时，也可同时开启第二输送泵12和第一回流泵13，使淬火槽内的淬火油实现流动，提高淬火油与锻件之间的接触，提高淬火效率；高温淬火、低温淬火和空冷均在淬火槽1上进行，无需搬运或更换设备，节约了空间，还提高了效率，同样的淬火油在被控制为高低不同的温度应用于不同的淬火阶段，还有效的利用的空冷阶段的时间，用这个时间完成对淬火油的处理，节约了时间，提高了效率；淬火槽1内的淬火油，经过淬火后能升高一定的温度，且均回流至高温油槽2内，下次使用时可快速加热至180-200℃，降低了加热装置的能耗；淬火油可循环使用，节约消耗。
回火时，锻件放置在电阻炉中加热，锻件加热至660℃±20℃，电阻炉设置为转速515±25r/min，转速快且速度均匀，且保温时间为3小时，可使锻件加热均匀，回火效果好，有效降低锻件内应力。
实施例三：
与实施例一的区别在于，步骤（3）预锻：料胚先通过半圆延扎机多次辊锻拔长，再通过压力机压弯，形成毛胚；
步骤（4）把预锻好的料胚，放在模具粗锻的行腔中心位置，第一锤轻锤，再吹净氧化皮，再连续锻打3-5锤，再把粗锻好的料胚放进精锻行腔里，锻打2-3下；
在步骤（5）切边之前先行冲孔；
步骤（6）热处理：第一步，淬火：把切边后的锻件直接浸油冷却，使其硬度达到HRC50-52，淬火槽油温控制在60℃以下，开搅拌让油温均匀；第二步，回火：将锻件放置电阻炉内，使锻件温度达到675℃±20℃，电阻炉设置为转速550±15r/min，托辊转速均匀，保温时间为3小时；第三步，常温空冷，检测其硬度达到HB201-269，金相显微镜检测组织达到1-4级；
在步骤（8）之后通过液压机对锻件弯度进行冷整形，通过液压机先行调整锻件的弯度，再调整锻件的平面度。
经过以上工艺处理后，分别取出样品，测量结果如下：
检测项目 实施例一 实施例二 实施例三
硬度 HB130-180 HB298-333 HB201-269
抗拉强度 ≥880MPa ≥1080MPa ≥980MPa
金相组织 3-4级 1-2级 3-4级
光洁度 25 25 25
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种锻件的锻造工艺，其特征是：包括以下步骤：
(1)下料：将锻料通过自动切削切削成料胚；
(2)加热：将料胚送入加热炉中，加热温度设置为1220±50℃，连续送料，加热时间设置为15-30秒；
(3)预锻：料胚放在镦粗模具上进行镦粗；
(4)锻模成型：先将料胚放入粗锻型腔中进行粗锻，然后吹净氧化皮、再将料胚放入精锻型腔中精锻成毛胚；
(5)切边：将尚有余温的毛胚切边形成目标锻件，切边时毛胚温度≥750℃；
(6)热处理：第一步，淬火；第二步，回火；第三步，常温空冷；
(7)表面清理：将锻件放入抛丸机内去毛刺；
(8)探伤：第一步，喷淋磁悬液；第二步，磁探；第三步，重复进行第一步和第二步，进行二次磁探；第四步，退磁；
(9)检验；
在步骤(6)中，淬火方法：将锻件放入淬火槽高温淬火，高温淬火的淬火油温度控制在180-200℃，高温淬火后锻件温度控制在220-240℃，高温淬火后将锻件放置于空气中空冷，空冷后锻件温度控制在160-180℃，再将空冷后的锻件置于淬火槽内进行低温淬火，低温淬火的淬火油温度控制在60℃以下；
热处理过程中，采用的淬火装置包括淬火槽、高温油槽、低温油槽和沉淀槽，低温油槽与淬火槽之间通过第一输送泵连通，高温油槽与淬火槽之间通过第二输送泵连通，高温油槽与淬火槽之间还通过第一回流泵连通，沉淀槽与高温油槽通过第二回流泵连通，沉淀槽与低温油槽通过第三回流泵连通，高温油槽内设有加热装置，淬火装置还包括置于淬火槽内的环形传动链，环形传动链的下端置于淬火槽内淬火油液面的下方，环形传动链的上端置于淬火槽内淬火油液面的上方，环形传动链上设有随环形传动链转动的料框；
淬火工序具体为：(一)将高温油槽内的淬火油通过加热装置加热至180-200℃，并通过第二输送泵输送至淬火槽内，淬火槽内淬火油的液面高度控制在高于环形传动链下端的料框和低于环形传动链上端的料框之间，锻件放置于料框内，环形传动链带动料框转动至淬火油液面下方时，实现高温淬火；(二)环形传动链带动料框转动至淬火油液面上方时，环形传动链停止转动，锻件实现空冷，空冷后锻件温度控制在160-180℃，且淬火槽内的淬火油通过第一回流泵回流至高温油槽内，再将低温油槽内的淬火油通过第一输送泵输送至淬火槽内，低温油槽内的淬火油温度控制在60℃以下；(三)环形传动链启动将空冷后的锻件转动至淬火油液面下方，实现低温淬火，低温淬火完成后，取出锻件，将淬火槽内的淬火油通过第一回流泵回流至高温油槽内；(四)高温油槽内的淬火油部分通过第二回流泵回流至沉淀槽内，经过沉淀过滤后，沉淀槽内的淬火油再通过第三回流泵回流至低温油槽内，实现淬火油的循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种锻件的锻造工艺，其特征是：在步骤(3)中预锻包括先对料胚进行辊锻工序，再进行压弯工序。
3.根据权利要求1所述的一种锻件的锻造工艺，其特征是：在步骤(5)后进行热整形：将切边后的锻件放入整形模具中整形。
4.根据权利要求1所述的一种锻件的锻造工艺，其特征是：在步骤(6)中，第二步，采用正火，将锻件放入电阻炉内，加热锻件至870℃±10℃，电阻炉转速设置200r/min，保温时间为3小时。
5.根据权利要求3所述的一种锻件的锻造工艺，其特征是：在步骤(6)中，第二步，回火时，将锻件放入电阻炉内，加热锻件至660℃±20℃，电阻炉转速设置515±25r/min，保温时间为3小时。
6.根据权利要求3所述的一种锻件的锻造工艺，其特征是：在步骤(6)中，第二步，回火时，将锻件放入电阻炉内，加热锻件至675℃±20℃，电阻炉转速设置550±15r/min。
7.根据权利要求1所述的一种锻件的锻造工艺，其特征是：在步骤(5)后进行冷整形：通过液压机先行调整锻件的弯度，再调整锻件的平面度。
8.根据权利要求1所述的一种锻件的锻造工艺，其特征是：在步骤(6)后进行对锻件进行渗硫处理。
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