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 ng pr o c e s s f o r t hr e e t hr o w c r a n ks ha f t o f d i a p hr a g m pu mp C HE N H u i，Z H AO Y i n g l i a n g，L I U Y u a n g a n g，XU G u a n g j i e，u Y a n c h u