CN110722079B - 一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，属于锻造技术领域，一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，可以通过立式的锻造方式，相较于现有技术的平着锻造，所受的力还包括了锻锤的重力，使得受力更加集中，使得锻造效率有效提高，在相同的时间内可以锻造更多的目标轴锻件，还使目标轴锻件的力学性能大大提高，同时通过比目标轴大的模腔的设置，使得形成的初步成型件上产生消痕层，从而有效将锻造时产生的裂痕集中转移体现在消痕层上，有效降低后期目标轴锻件的表面裂痕数量以及大小，进一步提高目标轴锻件的质量，并且在复刻印记槽的作用下，可以有效降低对于消痕层打磨过少或过多的情况的产生，进而有效提高目标轴锻件的成品质量。

Description

一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，更具体地说，涉及一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺。
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，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。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。
根据成形机理，锻造可分为自由锻、模锻、碾环、特殊锻造。
自由锻。指用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力,使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。采用自由锻方法生产的锻件称为自由锻件。自由锻都是以生产批量不大的锻件为主，采用锻锤、液压机等锻造设备对坯料进行成形加工，获得合格锻件。自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。自由锻采取的都是热锻方式。
模锻。模锻又分为开式模锻和闭式模锻.金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件，模锻一般用于生产重量不大、批量较大的零件。
碾环。碾环是指通过专用设备碾环机生产不同直径的环形零件，也用来生产汽车轮毂、火车车轮等轮形零件。
特种锻造。特种锻造包括辊锻、楔横轧、径向锻造、液态模锻等锻造方式，这些方式都比较适用于生产某些特殊形状的零件。例如，辊锻可以作为有效的预成形工艺，大幅降低后续的成形压力；楔横轧可以生产钢球、传动轴等零件；径向锻造则可以生产大型的炮筒、台阶轴等锻件
一般较小轴类锻件通过模锻制造，但是轴类锻件在锻造后期，尤其是对于各处直径不同的轴类锻件来说，两个不同直径拐角处会存在转折，该转折处与模具内壁的接触处，由于空气以及模腔的内壁的自身平滑度等原因，很容易产生细小裂痕，导致后期成型的目标轴锻件在使用时，裂缝受到偏向力后，很容易造成裂缝的逐渐增大，使得转折处极易发生断裂的情况，造成锻件成品的使用寿命受到影响。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，它可以通过立式的锻造方式，相较于现有技术的平着锻造，所受的力还包括了锻锤的重力，使得受力更加集中，使得锻造效率有效提高，在相同的时间内可以锻造更多的目标轴锻件，还使目标轴锻件的力学性能大大提高，同时通过比目标轴大的模腔的设置，使得形成的初步成型件上产生消痕层，从而有效将锻造时产生的裂痕集中转移体现在消痕层上，有效降低后期目标轴锻件的表面裂痕数量以及大小，进一步提高目标轴锻件的质量，并且在复刻印记槽的作用下，可以有效降低对于消痕层打磨过少或过多的情况的产生，进而有效提高目标轴锻件的成品质量。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，包括以下步骤：
S1、首先对柱形圆钢进行下料，初次锻造，将下料得到的柱形坯料，放进炉内进行升温加热；
S2、将加热后的柱形坯料进行镦粗、拔长操作；
S3、重复锻造，重复进行上述步骤，进行加热升温、镦粗和拔长操作；
S4、之后将坯料放回炉内升温加热进行回火操作；
S5、将回火出炉后的坯料进目标轴的带有消痕空间的模具，压下模具头，得到带有消痕层的目标轴的初步成型件；
S6、将成型后的目标轴的初步成型件上的消痕层打磨去除，然后根据目标轴上方端部实际的尺寸切削掉不需要的部分，得到目标轴锻件。
可以通过立式的锻造方式，相较于现有技术的平着锻造，所受的力还包括了锻锤的重力，使得受力更加集中，使得锻造效率有效提高，在相同的时间内可以锻造更多的目标轴锻件，还使目标轴锻件的力学性能大大提高，同时通过比目标轴大的模腔的设置，使得形成的初步成型件上产生消痕层，从而有效将锻造时产生的裂痕集中转移体现在消痕层上，有效降低后期目标轴锻件的表面裂痕数量以及大小，进一步提高目标轴锻件的质量，并且在复刻印记槽的作用下，可以有效降低对于消痕层打磨过少或过多的情况的产生，进而有效提高目标轴锻件的成品质量。
进一步的，所述S3中重复的次数不低于三次，使得后期形成的目标轴锻件的机械性能更高，有效提高目标轴锻件的使用寿命以及成品质量。
进一步的，所述S4的回火温度与S1中初次锻造的温度保持一致，所述初次锻造的温度为950-1050℃。
进一步的，所述模具放置方向为竖直立式放置，所述模具内预留有与目标轴相匹配的模腔，且模腔内径较小的一端向下，内径较大的一端朝向模具头，相比于将模腔内径较小的一端向上，有效避免在进行锻造过程中，模腔内产生空隙的情况，进而有效降低后期得到的目标轴内部的空白间隙率，有效提高目标轴的机械强度，使其在后期使用时，不易因内部空白区域造成目标轴锻件的从内部开始断裂的情况。
进一步的，所述模具截面呈现底部大、口部小的等腰梯形，使得在进行模锻过程中，提高模具的稳定性，使其在受到模具头的挤压时，不易发生移位，进而有效提高得到的目标轴锻件成品的质量，降低残品率。
进一步的，所述模具的模腔口部的内径不小于底部的内径，使得在通过模具成型时，得到的初步成型件能够向上取出，有效避免因模具内径的不合理设置导致的难以拔模的情况，进而有效提高拔模的效率。
进一步的，所述模腔空间比目标轴大，消痕空间即为模腔与目标轴之间的空白间隙，且目标轴转角处与模腔内壁之间的消痕空间比其他部分的消痕空间厚，所述消痕层由模腔和目标轴之间的消痕空间形成，使得S5中得到的初步成型件中，直接与模腔内壁接触的不是目标轴锻件，而是消痕层，从而有效将由于空气或者模腔内壁本身的瑕疵，造成的初步成型件表面产生的裂痕集中转移体现在消痕层上，有效降低后期将消痕层打磨去除后得到的目标轴锻件的表面裂痕数量以及大小，进一步提高目标轴锻件的质量。
进一步的，所述模腔内各个内壁的转角处均做圆角处理，一方面可以有效降低后期打磨的工作量，同时也可以有效避免初步成型件因非圆角的的转折而造成较大裂缝的情况，从而可以有效降低废弃率，提高制备效率。
进一步的，所述模腔内壁转角处固定连接有多个凸起印记点，所述消痕层表面通过凸起印记点形成有多个复刻印记槽，通过多个凸起印记点可以有效标记消痕层的厚度，进而便于后期对于S6的操作效率，进而提高整体的制备效率。
进一步的，所述凸起印记点为半球形结构，所述凸起印记点不超过球形的一半，使得凸起印记点的最大直径处就是与模腔内壁的接触处，从而使得凸起印记点的存在不会对初步成型件的拔模造成影响，且凸起印记点的最大厚度比与其相对应的消痕层薄0.5-1mm，在进行S6时，可以根据消痕层上产生的复刻印记槽的印记进行打磨，从而有效降低对于消痕层打磨过少或过多的情况的产生，进而有效提高目标轴锻件的成品质量。
3.有益效果相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过立式的锻造方式，相较于现有技术的平着锻造，所受的力还包括了锻锤的重力，使得受力更加集中，使得锻造效率有效提高，在相同的时间内可以锻造更多的目标轴锻件，还使目标轴锻件的力学性能大大提高，同时通过比目标轴大的模腔的设置，使得形成的初步成型件上产生消痕层，从而有效将锻造时产生的裂痕集中转移体现在消痕层上，有效降低后期目标轴锻件的表面裂痕数量以及大小，进一步提高目标轴锻件的质量，并且在复刻印记槽的作用下，可以有效降低对于消痕层打磨过少或过多的情况的产生，进而有效提高目标轴锻件的成品质量。
(2)S3中重复的次数不低于三次，使得后期形成的目标轴锻件的机械性能更高，有效提高目标轴锻件的使用寿命以及成品质量。
(3)S4的回火温度与S1中初次锻造的温度保持一致，初次锻造的温度为950-1050℃。
(4)模具放置方向为竖直立式放置，模具内预留有与目标轴相匹配的模腔，且模腔内径较小的一端向下，内径较大的一端朝向模具头，相比于将模腔内径较小的一端向上，有效避免在进行锻造过程中，模腔内产生空隙的情况，进而有效降低后期得到的目标轴内部的空白间隙率，有效提高目标轴的机械强度，使其在后期使用时，不易因内部空白区域造成目标轴锻件的从内部开始断裂的情况。
(5)模具截面呈现底部大、口部小的等腰梯形，使得在进行模锻过程中，提高模具的稳定性，使其在受到模具头的挤压时，不易发生移位，进而有效提高得到的目标轴锻件成品的质量，降低残品率。
(6)模具的模腔口部的内径不小于底部的内径，使得在通过模具成型时，得到的初步成型件能够向上取出，有效避免因模具内径的不合理设置导致的难以拔模的情况，进而有效提高拔模的效率。
(7)模腔空间比目标轴大，消痕空间即为模腔与目标轴之间的空白间隙，且目标轴转角处与模腔内壁之间的消痕空间比其他部分的消痕空间厚，消痕层由模腔和目标轴之间的消痕空间形成，使得S5中得到的初步成型件中，直接与模腔内壁接触的不是目标轴锻件，而是消痕层，从而有效将由于空气或者模腔内壁本身的瑕疵，造成的初步成型件表面产生的裂痕集中转移体现在消痕层上，有效降低后期将消痕层打磨去除后得到的目标轴锻件的表面裂痕数量以及大小，进一步提高目标轴锻件的质量。
(8)模腔内各个内壁的转角处均做圆角处理，一方面可以有效降低后期打磨的工作量，同时也可以有效避免初步成型件因非圆角的的转折而造成较大裂缝的情况，从而可以有效降低废弃率，提高制备效率。
(9)模腔内壁转角处固定连接有多个凸起印记点，消痕层表面通过凸起印记点形成有多个复刻印记槽，通过多个凸起印记点可以有效标记消痕层的厚度，进而便于后期对于S6的操作效率，进而提高整体的制备效率。
(10)凸起印记点为半球形结构，凸起印记点不超过球形的一半，使得凸起印记点的最大直径处就是与模腔内壁的接触处，从而使得凸起印记点的存在不会对初步成型件的拔模造成影响，且凸起印记点的最大厚度比与其相对应的消痕层薄0.5-1mm，在进行S6时，可以根据消痕层上产生的复刻印记槽的印记进行打磨，从而有效降低对于消痕层打磨过少或过多的情况的产生，进而有效提高目标轴锻件的成品质量。
附图说明
图1为本发明的主要的流程框图；
图2为本发明的模具的主要结构示意图；
图3为本发明的主要的流程示意图；
图4为图2中A处的结构示意图；
图5为图2中B处的结构示意图。
图中标号说明：
11凸起印记点、12复刻印记槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，包括以下步骤：
S1、首先对柱形圆钢进行下料，初次锻造，将下料得到的柱形坯料，放进炉内进行升温加热；
S2、将加热后的柱形坯料进行镦粗、拔长操作；
S3、重复锻造，重复进行上述步骤，进行加热升温、镦粗和拔长操作；
S4、之后将坯料放回炉内升温加热进行回火操作；
S5、请参阅图3，将回火出炉后的坯料进目标轴的带有消痕空间的模具，压下模具头，得到带有消痕层的目标轴的初步成型件；
S6、将成型后的目标轴的初步成型件上的消痕层打磨去除，然后根据目标轴上方端部实际的尺寸切削掉不需要的部分，得到目标轴锻件。
S3中重复的次数不低于三次，使得后期形成的目标轴锻件的机械性能更高，有效提高目标轴锻件的使用寿命以及成品质量，S4的回火温度与S1中初次锻造的温度保持一致，初次锻造的温度为950-1050℃。
请参阅图2，模具放置方向为竖直立式放置，模具内预留有与目标轴相匹配的模腔，且模腔内径较小的一端向下，内径较大的一端朝向模具头，相比于将模腔内径较小的一端向上，有效避免在进行锻造过程中，模腔内产生空隙的情况，进而有效降低后期得到的目标轴内部的空白间隙率，有效提高目标轴的机械强度，使其在后期使用时，不易因内部空白区域造成目标轴锻件的从内部开始断裂的情况，模具截面呈现底部大、口部小的等腰梯形，使得在进行模锻过程中，提高模具的稳定性，使其在受到模具头的挤压时，不易发生移位，进而有效提高得到的目标轴锻件成品的质量，降低残品率，模腔内各个内壁的转角处均做圆角处理，一方面可以有效降低后期打磨的工作量，同时也可以有效避免初步成型件因非圆角的的转折而造成较大裂缝的情况，从而可以有效降低废弃率，提高制备效率；
模具的模腔口部的内径不小于底部的内径，使得在通过模具成型时，得到的初步成型件能够向上取出，有效避免因模具内径的不合理设置导致的难以拔模的情况，进而有效提高拔模的效率，请参阅图4，模腔空间比目标轴大，消痕空间即为模腔与目标轴之间的空白间隙，且目标轴转角处与模腔内壁之间的消痕空间比其他部分的消痕空间厚，消痕层由模腔和目标轴之间的消痕空间形成，使得S5中得到的初步成型件中，直接与模腔内壁接触的不是目标轴锻件，而是消痕层，从而有效将由于空气或者模腔内壁本身的瑕疵，造成的初步成型件表面产生的裂痕集中转移体现在消痕层上，有效降低后期将消痕层打磨去除后得到的目标轴锻件的表面裂痕数量以及大小，进一步提高目标轴锻件的质量。
请参阅图4-5，模腔内壁转角处固定连接有多个凸起印记点11，消痕层表面通过凸起印记点11形成有多个复刻印记槽12，通过多个凸起印记点11可以有效标记消痕层的厚度，进而便于后期对于S6的操作效率，进而提高整体的制备效率，凸起印记点11为半球形结构，凸起印记点11不超过球形的一半，使得凸起印记点11的最大直径处就是与模腔内壁的接触处，从而使得凸起印记点11的存在不会对初步成型件的拔模造成影响，且凸起印记点11的最大厚度比与其相对应的消痕层薄0.5-1mm，在进行S6时，可以根据消痕层上产生的复刻印记槽12的印记进行打磨，从而有效降低对于消痕层打磨过少或过多的情况的产生，进而有效提高目标轴锻件的成品质量。
可以通过立式的锻造方式，在竖直方向上，其在镦粗和拔长的过程中，相较于现有技术的平着锻造，所受的力还包括了锻锤的重力，使得受力更加集中，使得锻造效率有效提高，从而使得后期目标轴锻件的力学性能大大提高，进而在相同的时间内可以锻造更多的目标轴锻件，同时在锻造过程中，通过比目标轴大的模腔的设置，使得形成的初步成型件上产生消痕层，从而有效将锻造时产生的裂痕集中转移体现在消痕层上，有效降低后期目标轴锻件的表面裂痕数量以及大小，进一步提高目标轴锻件的质量，并且在复刻印记槽12的作用下，可以有效降低对于消痕层打磨过少或过多的情况的产生，进而有效提高目标轴锻件的成品质量。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、首先对柱形圆钢进行下料，初次锻造，将下料得到的柱形坯料，放进炉内进行升温加热；
S2、将加热后的柱形坯料进行镦粗、拔长操作；
S3、重复锻造，重复进行上述步骤，进行加热升温、镦粗和拔长操作；
S4、之后将坯料放回炉内升温加热进行回火操作；
S5、将回火出炉后的坯料进目标轴的模具，压下模具头，得到带有消痕层的目标轴的初步成型件，所述模具放置方向为竖直立式放置，所述模具内预留有与目标轴相匹配的模腔，且模腔内径较小的一端向下，内径较大的一端朝向模具头，所述模腔内壁转角处固定连接有多个凸起印记点(11)，所述消痕层表面通过凸起印记点(11)形成有多个复刻印记槽(12)，所述凸起印记点(11)为半球形结构，所述凸起印记点(11)不超过球形的一半，且凸起印记点(11)的最大厚度比与其相对应的消痕层薄0.5-1mm；
S6、将成型后的目标轴的初步成型件上的消痕层打磨去除，然后根据目标轴上方端部实际的尺寸切削掉不需要的部分，得到目标轴锻件。
2.根据权利要求1所述的一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，其特征在于：所述S3中重复的次数不低于三次。
3.根据权利要求1所述的一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，其特征在于：所述S4的回火温度与S1中初次锻造的温度保持一致，所述初次锻造的温度为950-1050℃。
4.根据权利要求1所述的一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，其特征在于：所述模具截面呈现底部大、口部小的等腰梯形。
5.根据权利要求1所述的一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，其特征在于：所述模具的模腔口部的内径不小于底部的内径。
6.根据权利要求1所述的一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，其特征在于：所述模腔空间比目标轴大，消痕空间即为模腔与目标轴之间的空白间隙，且目标轴转角处与模腔内壁之间的消痕空间比其他部分的消痕空间厚，所述消痕层由模腔和目标轴之间的消痕空间形成。
7.根据权利要求1所述的一种立式锻造的轴类锻件的制备工艺，其特征在于：所述模腔内各个内壁的转角处均做圆角处理。
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