大節(jié)距雙齒履帶板的鍛造生產(chǎn)

文/張敏，張新東，張開舉·山推工程機(jī)械股份有限公司

焦偉祥·衡水中鐵建鑄鍛有限公司

大節(jié)距雙齒履帶板的鍛造生產(chǎn)

文/張敏，張新東，張開舉·山推工程機(jī)械股份有限公司

焦偉祥·衡水中鐵建鑄鍛有限公司

張敏，鍛造技術(shù)科副科長，工程師，主要從事工程機(jī)械用零部件鍛造工藝、模具設(shè)計(jì)加工及工裝夾具設(shè)計(jì)，并負(fù)責(zé)公司履帶板鍛造工藝研究等兩項(xiàng)重點(diǎn)科研項(xiàng)目。

本文針對履帶板鍛造工藝的特點(diǎn)，提出了大節(jié)距履帶板鍛造過程的工藝開發(fā)，通過后期的履帶板熱處理工藝，鍛件的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均符合技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)了大節(jié)距雙齒履帶板鍛件的制造生產(chǎn)，完全能夠替代進(jìn)口履帶板。

大節(jié)距260mm雙齒履帶板是履帶式工程機(jī)械70t液壓挖掘機(jī)行走系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，圖1為某工程機(jī)械大噸位挖掘機(jī)用雙齒履帶板，長度在700mm左右，板齒加強(qiáng)筋部凸起較高，中間肋板及板耳處較薄，鍛件尺寸精度及形位公差要求較高，鍛造成形難度很大。由于國內(nèi)現(xiàn)有的履帶板用型鋼品種有限，考慮到成本和市場的因素，只有批量較大的情況下，軋鋼廠才會(huì)生產(chǎn)履帶板用型鋼。因此目前國內(nèi)使用的大節(jié)距雙齒履帶板全部從國外進(jìn)口，采用軋鋼工藝生產(chǎn)價(jià)格高、進(jìn)口周期長，且受國外公司的制約。本文將根據(jù)履帶板的設(shè)計(jì)要求，探討分析大節(jié)距雙齒履帶板鍛件的鍛造工藝，從而成功生產(chǎn)出雙齒履帶板鍛件。

鍛造工藝特點(diǎn)

(1)大節(jié)距雙齒履帶板的鍛件尺寸大，鍛件單重53kg。目前，該履帶板是我公司同類產(chǎn)品中尺寸最大、重量最重的履帶板，因此對工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)操作要求非常高。

(2)鍛件在分模面上的投影面積大約為2300cm2，需要的變形力大。從鍛造工藝看，需要較高公稱壓力的鍛造設(shè)備。

(3)鍛件板耳處厚度較薄，鍛件截面上又有很大高度落差的板齒筋部，金屬流動(dòng)困難，該部位很有可能充不滿。

(4)變形難度大。鍛造過程中，由于鍛件較大，金屬與模具接觸面積大，導(dǎo)致金屬的冷卻速度快；隨著變形量的增加，變形硬化傾向大。其中肋板厚度薄，此處要求尺寸精度高，如果打擊力不足，肋板有可能鍛不到位。

圖1 雙齒履帶板鍛件簡圖

圖2 履帶板鍛件的鍛造過程

圖3 履帶板表面及芯部硬度

履帶板鍛件的生產(chǎn)過程

鍛前加熱

考慮到現(xiàn)場生產(chǎn)及材料的實(shí)際情況，采用圓棒料鍛造，在帶鋸床上對圓棒料進(jìn)行鋸切，嚴(yán)格控制下料長度，保證端面質(zhì)量。通過中頻加熱爐對棒料加熱，溫度控制在（1200±30）℃ ，因預(yù)鍛工位離中頻加熱爐距離較遠(yuǎn)，控制時(shí)取加熱溫度上限，最大限度提高塑性，降低變形抗力。

鍛造工藝

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和鍛造設(shè)備條件，我們提出“預(yù)鍛分料，燃?xì)饧訜釥t二次加熱，終鍛成形”的工藝方案。預(yù)鍛成形在10t（250kJ）電液模鍛錘上進(jìn)行。

⑴預(yù)鍛工步。該工步在完成材料合理分配的同時(shí)，盡可能地實(shí)現(xiàn)板齒加強(qiáng)筋部的成形。此工序極為關(guān)鍵，要求分料準(zhǔn)確，預(yù)鍛模設(shè)計(jì)尤其是定位坑的設(shè)計(jì)要精確。第一次打擊壓扁后，要及時(shí)清理預(yù)鍛模上的氧化皮；同時(shí)還要控制預(yù)鍛件的厚度，保證板齒加強(qiáng)筋部充填良好。如果預(yù)鍛件鍛打過厚，會(huì)不利于終鍛充滿型腔，導(dǎo)致鍛件出現(xiàn)充不滿現(xiàn)象。

⑵二次加熱。在燃?xì)饧訜釥t上加熱，預(yù)鍛件二次加熱保證在1230℃以下，要嚴(yán)格控制加熱溫度、最大升溫速度及保溫時(shí)間，保證加熱的均勻性，減少二次加熱的氧化燒損。

⑶終鍛成形。在16t（400kJ）電液模鍛錘上終鍛成形。終鍛工步主要完成履帶板鍛件成形。加熱好的預(yù)鍛件從加熱爐中取出，簡單清除氧化皮后，入模鍛造。第一次打擊后，待工件完全脫模后，及時(shí)清理鍛模型腔內(nèi)的氧化皮；使用噴霧脫模劑后，多次打擊成形。鍛打過程中觀察飛邊及鍛件溫度，更好地掌握打擊次數(shù)。

⑷切邊工步。該工步主要在1250t曲柄壓力機(jī)上進(jìn)行熱切邊。終鍛件成形后立即在1250t曲柄壓力機(jī)上熱切邊，做好鍛件的定位及下模限位，使凸模進(jìn)入凹模20mm。

⑸切邊后的鍛件板齒加強(qiáng)筋朝下放置冷卻，以減小變形。履帶板實(shí)際的鍛造過程如圖2 所示。

鍛件加工后熱處理

加工后的履帶板通過淬火回火工藝熱處理，淬火溫度880～890℃，水冷，回火溫度260℃，保溫時(shí)間120min。通過淬火及回火處理，獲得強(qiáng)度和硬度很高的馬氏體及析出鐵素體。從圖3試驗(yàn)結(jié)果看出，四個(gè)試樣的表面硬度及芯部硬度在42～46HRC，符合工藝設(shè)計(jì)要求。從表1中可以看出各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)符合技術(shù)要求。

■ 表1 履帶板鍛件力學(xué)性能

結(jié)束語

大節(jié)距雙齒履帶板鍛件的鍛造工藝復(fù)雜，變形難度較大，影響鍛件的質(zhì)量因素多；但經(jīng)過多次探索分析，我們充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)大節(jié)距雙齒履帶板鍛件的制造生產(chǎn)，突破了國外公司的技術(shù)壁壘，進(jìn)一步提升了企業(yè)的市場競爭力。