CN111992655A - 一种大型内燃机整体曲轴模锻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锻造领域，具体涉及大型内燃机整体曲轴模锻方法，技术方案如下：步骤A：下料，采用锯床将料段锯割至设计计算的长度；步骤B：料段车削，将下完的料段按照设计计算的坯料形状和尺寸进行车削，使坯料各部位材料体积符合曲轴各部位成形工艺的需要；步骤C：加热，采用感应加热或火焰加热的方式将坯料加热到工艺要求的温度；步骤D:去除氧化皮，采用高压水去除坯料表面的氧化皮；步骤E：模锻，将加热好的坯料放到模具中进行锻造成形；步骤F，切边，将模锻后的锻件的飞边去除掉，获得需要的最终锻件。本发明的锻造方法生产大型内燃机整体曲轴具有效率高，成本低，模具寿命高的优点。

Description

一种大型内燃机整体曲轴模锻方法
技术领域
本发明属于锻造领域，具体涉及一种大型内燃机整体曲轴锻造方法
背景技术
曲轴是内燃机的重要部件，在工作中承受交变的弯曲和扭转应力，需要较高的强度和刚度，大型内燃机曲轴均采用锻造成形来保证综合机械性能要求。以往功率在600千瓦以上大型内燃机曲轴锻件采用分体锻造，即只锻造曲轴曲拐部分，而配重块格外加工，在机加工时用螺栓把配重块镶装到曲轴曲拐上的方法进行生产，加工工序较多，加工成本较高，目前随着曲轴生产工艺优化和降低成本的要求逐渐增高，这类大型内燃机曲轴的设计向整体化发展，即曲轴本体和配重块设计为一体，即根据发动机运行的动平衡要求在曲轴特定部位设计配重块，并进行整体加工制造。曲轴整体设计后，由于内燃机工作性能的要求，在同一曲轴上有的曲拐设计有配重块，有的曲拐上没有配重块，所以曲轴沿轴向各部位截面积差异较大，各部位体积用料差异也跟着变大，必须采用相应制坯手段来调整各部位的材料体积，否则如果采用同一直径坯料直接模锻锻打，则曲轴不带配重块处横截面积和体积较小的部位所在的模具型腔会由于材料过多而造成变形力很大，该部位很快就会变形甚至开裂失效，并且锻件厚度尺寸变化大质量差不稳定。传统中小型曲轴锻造生产中有滚锻，辊锻工艺对曲轴坯料进行材料分配，但对于大型内燃机曲轴，由于材料规格较大，一般坯料直径超过220mm，传统的制坯设备没有能力生产这么大的规格的坯料。如果采用自由锻进行制坯，又存在增加锻造加热，生产效率低，增加成本的问题，不适合大型内燃机曲轴小批量的生产特点。
发明内容
本发明提供一种效率高，成本低，模具寿命高，锻件质量稳定的的大型内燃机整体曲轴的锻造方法
本发明的技术方案如下：
一种大型内燃机整体曲轴模锻方法，该方法包括以下步骤：
步骤A：下料，采用锯床将圆截面原材料锯割至设计要求的坯料长度；
步骤B：料段车削，将下完的料段按照设计计算的坯料形状和尺寸进行车削，使坯料各部位材料体积符合曲轴各部位成形工艺的需要；
步骤C：加热，采用感应加热或火焰加热的方式将坯料加热到工艺要求的温度；
步骤D:去除氧化皮，采用高压水去除坯料表面的氧化皮；
步骤E：模锻，将加热好的坯料放到安装在模锻设备上的模具中进行锻造成形；
步骤F，切边，在切边压力机上用切边模具将模锻后的锻件的飞边去除掉，获得需要的最终锻件。
步骤A中坯料长度采用计算毛坯图进行设计计算，原材料为合金结构钢，原材料坯料的锻造比要大于4；
步骤B中坯料的形状和尺寸采用计算毛坯图进行设计计算，坯料的最大直径为原材料的直径，不需要车削，仅坯料截面直径小于原材料直径的部位进行车削。
步骤C的坯料加热表面温度为1200—1280℃，坯料表面温度差不大于50℃，坯料心部和表面温度差不大于100℃，温度采用红外线测温仪进行检测。对于采用感应加热方式加热的坯料，为防止坯料直径细的部位表面距离感应线圈距离远而造成感应加热温度低，在感应加热炉线圈对应直径细的部位线圈间距缩小，增加单位长度线圈密度，以增加局部磁场强度，保证温度。
步骤D的高压水工作压力不低于10MPa；去除氧化皮后坯料表面温度不低于1150℃，采用红外线测温仪检测温度。
步骤E的模锻设备为模锻锤，打击能量为400KJ—800KJ；
步骤E的模具需要预热到150—250℃，采用红外线测温仪检测。
步骤F的切边压力机工作压力不低于2000T。
附图说明
图1为整体曲轴立体图
图2为圆截面原材料示意图；
图3为车削坯料示意图；
图4感应加热线圈结构示意图。
具体实施方式
曲轴坯料采用合金结构钢，常用大型曲轴材质有42CrMoA，42CrMo4，40CrNiMoA，D-SFCM860-I等；
一种大型内燃机整体曲轴模锻方法，包括以下步骤：
步骤A：下料，采用锯床将圆截面原材料锯割至设计要求的坯料长度；
步骤B：料段车削，将下完的料段按照设计计算的坯料形状和尺寸进行车削，使坯料各部位材料体积符合曲轴各部位成形工艺的需要；
车削后的形状，对应曲轴不带配重块部位横截面和体积较小部位对料段进行车削变细，减少材料，而配重块部位由于横截面和体积较大，料段对应部位不进行车削。
步骤C：加热，采用感应加热或火焰加热的方式将坯料加热到工艺要求的温度；
步骤D:去除氧化皮，采用高压水去除坯料表面的氧化皮；
步骤E：模锻，将加热好的坯料放到安装在模锻设备上的模具中进行锻造成形；
步骤F，切边，在切边压力机上用切边模具将模锻后的锻件的飞边去除掉，获得需要的最终锻件。
其中：
步骤A中坯料长度采用计算毛坯图进行设计计算得到，原材料为合金结构钢，原材料坯料的锻造比要大于4；
步骤B中坯料的形状和尺寸采用计算毛坯图进行设计计算，坯料的最大直径为原材料的直径，不需要车削，仅坯料截面直径小于原材料直径的部位进行车削，直径较小的部位与直径较大部位采用圆台结构进行过渡。
步骤C的坯料加热表面温度为1200—1280℃，坯料表面温度差不大于50℃，坯料心部和表面温度差不大于100℃，温度采用红外线测温仪进行检测。由于配重块部位模具型腔结构为填充工艺性很差的窄、深的特点，为确保在锻造成形时配重块填充满，必须保证坯料有较好的塑性，由于金属只有在较高的温度下才能具有较好的塑性，考虑到加热后运输，以及去氧化皮操作的降温变化，加热温度要尽可能高些，现有的锻模设计资料中规定，合金结构钢锻造加热温度上限为1200℃，但本发明经试验，曲轴用合金结构钢坯料加热温度设定在1200—1280℃，才可以确保生产出合格的曲轴锻件，保证曲轴配重块填充满。
步骤D的高压水工作压力不低于10MPa；去除氧化皮后坯料表面温度不低于1150℃，采用红外线测温仪检测温度。利用辊轮通道式去氧化皮装置，坯料在上面快速移动，穿过高压水喷嘴，对于2500mm长坯料，时间不到10S。
步骤E的模锻设备为模锻锤，打击能量为400KJ—800KJ；
步骤E的模具需要预热到150—250℃，采用红外线测温仪检测。
步骤F的切边压力机工作压力不低于2000T。

Claims (8)

1.一种大型内燃机整体曲轴模锻方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤A：下料，采用锯床将圆截面原材料锯割至设计要求的坯料长度；
步骤B：料段车削，将下完的料段按照设计计算的坯料形状和尺寸进行车削，使坯料各部位材料体积符合曲轴各部位成形工艺的需要；
步骤C：加热，采用感应加热或火焰加热的方式将坯料加热到工艺要求的温度；
步骤D:去除氧化皮，采用高压水去除坯料表面的氧化皮；
步骤E：模锻，将加热好的坯料放到安装在模锻设备上的模具中进行锻造成形；
步骤F，切边，在切边压力机上用切边模具将模锻后的锻件的飞边去除掉，获得需要的最终锻件。
2.根据权利要求1所述的一种大型内燃机整体曲轴模锻方法，其特征在于，所述步骤A中坯料长度采用计算毛坯图进行设计计算，原材料为合金结构钢，原材料坯料的锻造比要大于4。
3.根据权利要求1所述的一种大型内燃机整体曲轴模锻方法，其特征在于，所述步骤B中坯料的形状和尺寸采用计算毛坯图进行设计计算，坯料的最大直径为原材料的直径，不需要车削，仅坯料截面直径小于原材料直径的部位进行车削。
4.根据权利要求2所述的一种大型内燃机整体曲轴模锻方法，其特征在于，所述步骤C的坯料加热表面温度为1200—1280℃，坯料表面温度差不大于50℃，坯料心部和表面温度差不大于100℃，温度采用红外线测温仪进行检测。
5.根据权利要求1所述的一种大型内燃机整体曲轴模锻方法，其特征在于，所述步骤D的高压水工作压力不低于10MPa；去除氧化皮后坯料表面温度不低于1150℃，采用红外线测温仪检测温度。
6.根据权利要求1所述的一种大型内燃机整体曲轴模锻方法，其特征在于，所述步骤E的模锻设备为模锻锤，打击能量为400KJ—800KJ。
7.根据权利要求1所述的一种大型内燃机整体曲轴模锻方法，其特征在于，所述步骤E的模具需要预热到150—250℃，采用红外线测温仪检测。
8.根据权利要求1所述的一种大型内燃机整体曲轴模锻方法，其特征在于，所述步骤F的切边压力机工作压力不低于2000T。
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