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偏心盘模锻冲压工艺研究 |
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| http://www.iianews.com 偏心盘 模锻冲压 工艺 乔金山 2007年04月03日 |
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偏心盘是纺织机械上的重要零件。材料GCr15，设计要求其重量轻、强度高、耐磨。其形状尺寸如图1。
图1
图1中两半月牙形的压凹和三个小长方形孔都是黑皮表面，不再进行切削加工。
一、锻件的结构特点
图2所示的锻件图，从模锻工艺的角度来看具有以下几个特点：
图2
甲厂利用现有的锻压设备按图2进行试锻，其工艺过程如下：
(1)锻件在分模面的投影面积大(约373cm2)；
(2)锻件薄(锻件厚度尺寸8mm)；
(3)压凹多，连皮厚度尺寸仅有4mm；
(4)材料硬，锻造温度范围窄，变形抗力大；
以上情况表明，用模锻工艺制造有一定难度。
二、锻造试生产中出现的问题
有甲乙两个锻造厂进行锻造试生产。
(1)在5000kN剪床下料φ60mm×150mm，下料重3.33kg；
(2)燃油加热炉加热到1080℃；
(3)在750kg空气锤上进行打扁制坯；
(4)在10000kN摩擦压力机上模锻；
(5)在3150kN切边压力机上切边；
(6)在3000kN摩擦压力机上校正；
(7)空气中冷却；
(8)进行第一热处理、清除氧化皮。
甲厂在锻造试生产过程中首先遇到的最大的难题就是上下分模面打不靠，厚度尺寸超差。为此，甲厂想了很多办法，把摩擦压力机的能量调整到最大极限，增加火次，还是打不靠。
由于锻件厚度尺寸超差，经过机械切削加工后，锻件上所有的压凹几乎全部削平，不符合设计要求。
乙厂也按图2在10000kN摩擦压力机上进行锻造试生产，当然还是遇到同样的难题。为了不使锻件厚度尺寸超差太多，快速进行多次连击。由于反作用力越来越大，滑块回程上升速度过快，压力机操纵系统失去控制，滑块撞击到横梁上，横梁断裂。
至此，甲乙两个锻造厂试锻偏心盘宣告失败。
三、原因分析
上下分模面打不靠，锻件厚度尺寸超差，致使锻件不合格。造成这个问题的原因是多方面的，其中最主要的有以下两个方面的原因：
1.设备吨位偏小
按文献［1］提供的经验公式进行核算：
P＝(17.5～28.0)KF总
式中P——摩擦压力机的公称压力，kN
K——钢种系数，GCr15取K＝1.25
F总——锻件的总变形面积(约373cm2)
系数28.0用于变形困难，成形打击次数不超过2次的情况下。
P＝28.0×1.25×373＝13055kN
按文献［2］提供的经验公式核算：
Pｔ＝0.01YA
式中Pｔ——摩擦压力机的公称压力，kN
Y——锻造温度下的屈服强度，MPa
A——锻件水平投影面积，mm2
Pｔ＝0.01×70×37300＝26110kN
通常选用与计算数值接近而又稍微偏大一点的锻压设备。由此来看，模锻图2所示的偏心盘，使用10000kN摩擦压力机，设备吨位是偏小的。
2.多余的金属排不出去
这不单纯是设备吨位偏小的问题，而主要是跟锻件形状结构和模具设计结构等其他因素有关。从锻件的成形过程试作以下分析。
自由锻制坯厚度一般在15～18mm。锻件的凸台部分高度尺寸不大，模锻成形属于压入成形。图3是上面图2的C-C剖面。
图3
模锻成形过程大体上可分为三个阶段：
第一阶段为压入阶段，即从上模接触锻坯开始，到模具的凸出部分压入金属的Ⅰ区和Ⅲ区为止。在这一阶段，锻件的凸台部分Ⅱ区和Ⅳ区已经充满，中部多余的金属和外圈的金属一起流向模腔的边缘。
第二阶段为充满阶段，即从金属流到模腔边缘开始，到金属完全充满模腔为止。在这一阶段，由于坯料比锻件的平均厚度厚，模腔比较浅，所以金属流到模腔各部边缘的过程也就是金属充满模腔的过程。在金属完全充满模腔的过程中，多余的金属已经开始流向毛边槽。
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点通
