三拐曲轴锻造工艺研究.pdf

文章 编号 i 1 6 7 2 0 1 2 1 2 0 1 4 0 2 0 0 4 9 0 2 三 拐 曲轴 锻 造 工 艺 研 究 应 用 陈辉 赵 英 亮 刘元 刚 徐 光 杰 李 彦初 山东钢铁 股 份有 限公 司莱芜 分 公 司 棒 材 厂 山东 莱 芜 2 71 1 2 6 摘 要 采 用 1 2 0 角度 尺 等 简单 自制 工 辅具 实 现 了对 曲拐 空 间相位 角度 和偏 心 量 的控制 减少 三拐 曲轴 工 艺重 量 降低 材 料成 本 成功 整体锻 造 了隔膜 泵 三拐 曲轴 实现 了 自由锻 无错 移大偏 心 曲拐成形 降低 了加 工周 期 外形 尺 寸及 内部 质量 均符合 技术 要 求 关键 词 锻 造 成形 三拐 曲轴 锻 造工 艺 隔膜 泵 中 图 分 类 号 T G3 1 6 文 献 标 识 码 A O前 言 隔膜 泵是 长距 离 管道 化输送 的关 键设 备 也 是 输送 磨砺 性料 浆 的理想 设 备 是 开采 行业 及 化工 行 业 的重要 设备 之一 由于 国 内需 求 旺盛 在 2 0世 纪 9 0年 代我 国开始 自主设计 研 究 成 功应 用 在 矿 山尾 矿 氧化 铝输送 水 泥 水 煤 浆 化 工 化肥 等行 业 该 设备 在 国 内市 场 占据 主导地 位 三 拐 曲轴 是 隔膜 泵 的关 键部 件 是决 定生 产成 本及 实用 性 的重 要部 件 之一 现 阶段 主要 采用 自由锻整锻 工 艺制造 1技 术 方 案 研 究 三 拐 曲轴 零 件 图如 图 1所 示 材 质 4 2 C r Mo A 锻 件符 合 J B 厂 r 5 O 0 0 8 1 9 9 8标 准 超 声 波 探伤 符 合 GB T 6 4 0 2 1 9 9 1 级 要求 该 曲轴是 隔膜 泵 的核 心 部 件 其 形状 复 杂 三 拐之 问夹 角为 1 2 0 拐 与 拐之 间距 离 较短 且 拐 的偏 心 量较 大 图 1 隔膜泵三拐 曲轴零件 图 大 型机 械设 备 为 了保 证运 行稳 定 对传 动 曲轴 锻 造要 求必 须 为整体 完成 不 允许 几个 曲拐 间用轴 承 联接 对于 大型 曲轴 必须 采用 自由锻进 行整 体锻 造 生产 曲拐相 位采 用角 度 预置或 者扭 转 的方 法进 行 控制 保证 锻 造纤 维连 续无扭 曲 该 曲轴 轴 颈短 粗 不适 合 弯度镦 锻 曲拐 臂长 度 比例 与偏心 量 小不 适合 单 拐弯 锻后 装配 模 锻设备 能 力不够 必 须 采取 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 3 1 作者简介 陈辉 1 9 8 3 一 男 工程师 从事自由锻造工艺技术工作 自由锻 造完 成 主要工 艺方 案为 机加 工 自由锻 扭转 和角度 预置一 次成 形两种方案 方案对 比如表 1 所示 表 1 工 艺方案 对 比表 工艺方案 优点 缺点 曲拐角度相 对准 确 成 开 槽扭 转加 工后 金属 纤维 自由锻机加 断较 多 使疲劳寿命受影 响 工开槽扭转 材率较高 扁方厚度余 轴颈直径大 扭转 困难 轴 量小 变形量大 导致中心错移 纤维 连续无 间断 轴颈 角度预置一 余量 较大 整体尺寸划 机加工余量大 成材率较低 次成形 线 较 为 容 易 一 次 成 对操作者技术要求 高 形 锻件 晶粒度较好 根 据现 场条 件及技 术要 求 采用 角度 预置 法进 行 成形 操作 简单 成 功率 高 2实 例 分 析 锻 件工 艺 重量 1 5 I t 采 用 2 3 t VD钢锭 生产 技 术 要求 参照 隔膜 泵三 拐 曲轴 技术 规定 根 据对 三拐 曲轴 的技术 要求 和特 点 采用 以下 工 艺 思 路 1 工 艺 流 程 电 炉 一 VD 一 钢 锭 加 热 一 2 5 MN水 压机 锻造一 正火 回火一 uT探 伤一 划线一 交货 2 工 辅 具 镦 粗 漏 盘 及 球 形 镦 粗 板 中 心 压 实 型砧 自制 空 问 立 体 1 2 0 角度 尺 每 一 道 工 序 的木 制 模 型 F M 法 保 证 锻 件 中 心 压 实 采 用 角 度 预 置 法 拨 正 六 方 确 保 三 拐 角 度 呈 1 2 0 分 布 先 将 曲拐偏 心压 出 再将 曲拐扁方 成形 具 体操作 曲拐 方 向夹 角 采 用 角度 预置法 实现 先拔 预置 正六 方 正 六方 尺 寸 要 大于包络 圆尺寸 以此为基 准保证各 个 曲拐角 度准 确 在 正 六方 三 个 面进 行 号 印 将偏 心 量 压 出 然 后成形 曲拐扁方 在 曲拐上号 印 将两 端小轴 压 出 并确保 两 个小轴 同心 即通过 角度 预置方 法 实现对 角度的精确控制 先偏心 再成形 曲拐 最终整锻成形 4 锻 造 工 艺 卡 片 如 表 2所 示 表 2隔 膜 泵 三 拐 偏 心 曲 轴 锻 造 工 艺 卡 片 三拐偏心曲轴变形 图 火次 工艺 步骤 备注 钢锭 2 3 t 压 把 倒 棱 错 8 I 一 一一 一 火 底 部 厂 开 1 镦粗 至 g 1 7 0 0 广 二火 在轴向利用 2 先用球面砧 J T S 法 F M 中心 压实 再 拔 圆至 1 2 0 0 法拔长 I 1 镦粗至 1 7 0 0 三火 中间 扁方 号 2 拔 正 六 方 至 露 印 两 端 扁 0 1 170 并 号 印 方 压 印 1 按顺序将 三 压三 个 扁 方 个扁方依次压 时 控 制角度 出 及偏心压下量 四火 2 号 印 将 两端 厂 r 二二 小 轴压出 扁 方 二 二 P 倒棱 L L J h 一 3 精 锻 校直 厂 T 二 二 r 卜 1 完工 1 1 十 L r E 二 5 锻 后 热处 理 曲轴 锻 后 放 置空 冷 至表 面 约 5 0 0 6 0 0 1 2 装 炉进 行正火 回火 热处 理 曲轴 正火 时 吊下 台车空冷 对 曲轴表 面采 用风 机 喷雾 冷却 并 及 时翻转 保证 冷却 均匀 6 测量 自制两 个支 架用 于测量 划 线 对 曲拐 角度 曲拐偏 心量 和整 体 的同轴 度进行 检测 画线外 观质 量检测 时 要根据 曲轴 本身 弯 曲及单 个 拐 的偏 心情 况合理 确定 中心点 两 端面 所 画角度 线在 空 间 上必 须平行 确保 产 品初检 合格 3应 用 效 果 1 采 用 自制 的特 殊砧 子和 角度 尺配 合 锻 造操 作 比较简单 合 格率高 2 曲轴 为整体 锻造 锻件 内部金属 流线合 理 内 部质量 比铸造 的好 使用寿命更长 机械性能更稳定 3 目前 已成 功开发 出该类 型的其 他规格 的曲轴 已形成批量 形成系列 且生 产合格率 已达 到 1 0 0 4结 语 1 依 靠 自制角度 尺 定位板 测 量仪 通 过角度 预置 法控 制 曲拐相位 角度 的 自由锻技 术 实 现 了对 曲轴 各拐相 位 角度 的精确 控制 2 偏 心量 预成形 的锻 造方 法 实现 了 自由锻无 错移 大偏 心 曲拐成形 减少 了曲轴工 艺重 量 降低 了 加 工 周 期 3 大 截 面轴 类 锻件 内部 质量 控 制措 施 保证 了 曲轴 内部 质量 和 性能 的稳 定 合格 通过 J T S F M 的 锻造 技 术 保证 锻 件 中心压 实 内部 探伤 合 格 热 处 理通 过 喷雾快 速 降温细化 晶粒 技术 保 证 曲轴 晶粒 度 和 机 械 性 能 指 标 参 考 文献 1 刘助柏 倪利勇 刘国晖 大锻件形变新理论新工艺 北京 机械工 业出版社 2 0 0 9 2 张华 石明 王建 新 F M锻 造法在大 型轴类锻件 生产 中 的应用 大型铸锻件 2 0 0 7 5 3 3 3 5 3 顾松霞 吴小杰 钟继利 等 隔膜泵三拐曲轴锻造工艺优化 大型 铸锻件 2 0 0 9 5 4 2 4 3 Re s e a r c h a nd a pp l i c a t i o n o f f o r g i n