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模鍛件活塞桿鍛造工藝改進
摘 要: 大型活塞桿的鍛造方法通常是采用自由鍛,也有為了減少活塞桿頭的加工量
采用活塞頭模鍛再與活塞桿焊接的方法。該工藝是采用自由鍛和型鍛聯合成形來加
工活塞桿,不僅成形出了活塞桿的頭部形狀,且實現了活塞桿的頭桿為一整體。同時
這種工藝可以實現 套模具生產幾個不同規格的產品。
關鍵詞: 活塞桿; 鍛造; 自由鍛; 模鍛; 聯合鍛造
中圖分類號: TG 文獻標識碼: B
引言
隨著我國中西部建設步伐的加快,大型挖掘
機市場日漸活躍[ ] 。大型挖掘機主要靠工作油
缸來驅動設備運轉,挖掘機的工作油缸是工程挖
掘機中的A 類部件(重要零件或保證安全零
件) [ ] ,而活塞桿又是各種工作油缸的重要零件。
因活塞桿處于拉和壓應力交替狀態,并且瞬間完
成,有較大的沖擊載荷,與填料緊密接觸摩擦產
生熱量,使本身溫度升高。這樣的工作條件要求
毛坯是鍛件。加工精度要求高,有很強的綜合機
械性能,與填料接觸部位在工作溫度下硬度要
高,粗糙度為Ra . μm～Ra . μm[ ] 。若活
塞桿的設計不合理,制造、使用以及維護的不正
確,都可能造成早期活塞桿的斷裂,就有可能損
毀其他零件, 嚴重時可能造成整個設備的毀
壞[ ] 。根據生產情況,工程技術人員從活塞桿的
選材、熱處理、機械加工等多方面進行了研究,但
對毛坯生產的研究卻很少。本文根據生產實際
對鍛造毛坯工序進行研究[ ] 。
原加工工藝及工藝存在問題
. 自由鍛加工工藝
在批量少時采用自由鍛加工工藝,完全可
以符合生產實際需要,但對于批量生產,就暴露
出它的不足。
自由鍛加工工藝: 加熱→鍛造(自由鍛錘
t) →正火→粗加工→熱處理→精加工。
() 機加工的勞動強度大,完全靠手動來加
工形狀復雜的活塞桿頭部,難度很大。
() 機械加工的效率低,班產量在～
支。
() 對刀具和原材料浪費嚴重, 把銑刀僅
能加工 支活塞桿, 支活塞桿僅頭部就要銑
削掉～ kg 的金屬。
() 產品質量不穩定,手動加工時,設備的
振動會產生很多振痕。另外由于大量的切削,
切斷了鍛造纖維,使得產品機械性能下降。
. 活塞頭模鍛
為了提高產品的生產效率,將活塞頭部進
行模鍛生產,桿部進行自由鍛,然后將頭和桿焊
接到一起,但技術要求是焊接后剖開焊縫進行
檢驗,要求焊接后的活塞桿不能變形,活塞桿如
圖 所示。
. 活塞頭 . 活塞桿 . 焊接標記
圖 頭桿分開制造后焊接的活塞桿
活塞頭工藝流程:加熱→鍛造( t 型鍛錘)
→正火→粗加工→熱處理→精加工→除銹(酸
洗) →除油(堿洗) →烘干→待焊。
活塞桿工藝流程:加熱→鍛造( t 自由鍛
錘) →正火→粗加工→熱處理→精加工→除銹
(酸洗) →除油(堿洗) →烘干→待焊。
桿頭分開鍛造顯著提高了活塞桿的生產效
率,也減少了機加工的工作量、節省了刀具和原
材料,但對桿頭焊后進行無損探傷時發現了新
的問題。
() 工件焊后探傷發現大量缺陷,返修率很
高。由于缺陷長度過長,經修補后,會造成整個
工件嚴重變形,甚至導致工件報廢,嚴重制約生
產進度。
() 將焊接處剖開檢查,發現長焊縫的缺陷
主要有氣孔、夾雜、焊縫根部未焊合,如圖 所
示。這也是活塞桿斷裂的一個原因。
改進后的新方法及其優點
相同機械零件的同一道工序采用不同的加
工方法會產生不同的效果,針對上述情況,采用
了既簡單方便又省時省力,且能確保質量的
種新加工方法。利用自由鍛成形桿部,采用型
鍛模成形頭部的聯合鍛造工藝,
. 技術方案
聯合鍛造的型鍛模與普通的鍛模設計不
同,因為一般的終鍛型槽都是閉合的,現在聯合
鍛造采用開式模鍛,所以必須考慮與未參加的
型鍛部分的銜接,還需考慮桿部的支撐,現詳細
介紹如何設計模具。
() 設計聯合鍛造模具要比單純的鍛造活
塞桿頭部的鍛模斜度要大,斜度取°。因為聯
合鍛造鍛件不容易翻動,不能在下模的型腔里
加煤粉脫模,只能靠增加斜度來脫模。
() 自由鍛部分和型鍛部分通過臺階來銜
接,型鍛部分的桿部和自由鍛部分的桿直徑不
同。自由鍛桿的直徑要比型鍛成形的桿大
mm。這個臺階不僅起銜接的作用,也是定
位和以后機加工劃線的參考。
() 在選擇模塊時,首先根據最小模壁厚度
來確定模具的寬度,在模具順纖維的方向來加
大模塊,保證上模與下模合模時能有足夠的面
積承受打擊力。這樣可以成形的桿部長度長一
些,減少一定的機械加工量。另外讓桿的重心
盡可能在模具上。
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