大型齒圈制造工藝研究

張旭東 王樹立 魏慶亮 遲慶楠

（沈陽鑄鍛工業有限公司鍛造分公司，遼寧 沈陽 110000）

當前鍛件市場競爭激烈，我公司水壓機噸位小，鍛造空間有限，在市場競爭中處于不利地位。如何采取工藝措施，進行技術創新，挖掘設備鍛造潛力，采用小設備干大活，成為擺在鍛造分公司面前的問題。這次我公司營銷部承攬沈陽某公司的筒類鍛件，材料：20SiMn，其精加工尺寸為Φ2205×Φ1933×1340mm，鍛件重量達14000kg，從外徑、高度及鍛件重均為我公司3200噸水壓機鍛造歷史上最大的圈類鍛件。從我公司水壓機現有鍛造空間來看，由于此鍛件高度尺寸達到1400 mm，采用馬杠擴孔成形必須用整體縱向砧滿長擴孔鍛造成形出成品，否則會導致超出水壓機下橫梁底座外鍛造，危害鍛造設備; 如此尺寸規格的圈類鍛件，為能承接此鍛件訂貨，在鍛造工藝編制上要縮小鍛件加工余量，以便控制鍛件重量，達到用戶要求，加大鍛件尺寸控制難度。鍛造工序復雜，鍛造火次多。鍛件鍛造過程基本囊括自由鍛造所有工序，鍛件重量大，鋼錠的下料、坯料的鐓粗、沖孔、中間過程的芯棒拔長，各工序尺寸須相互匹配，否則鍛造過程會超長，坯料燒損嚴重，料不夠用而導致尺寸達不到工藝要求而報廢。針對上述制造難度，我公司組織技術、生產、設備、水壓機車間等部門的相關人員對其進行了制造工藝的研究。

大型齒圈試制工藝研究過程：

1 齒圈的的技術要求

主要技術指標

（1）化學成分要求（見表1）

（2）無損探傷要求

大齒圈無損探傷檢測標準按GB/T5000.15-2007 Ⅲ級執行

2 大型齒圈鍛造工藝研制

（1）大齒圈零件尺寸及鍛件尺寸（圖1所示）

（2）大齒圈鍛造工藝方案

1） 火： 下 料 重 14700kg：（Φ1050×2170）一塊

2）火：鐓粗高850，沖孔Φ450，擴孔至Φ850

3）火：用1#芯棒拔長，平整至1360

4～5）火：擴孔，平整，出成品。

3 鍛造過程中輔具的設計

由鍛件圖可以看出：此圈鍛件形狀尺寸介于筒類件和圈類件之間，因而用傳統方法進行平砧鍛造，不僅不能滿足變形量，而且容易造成尺寸不均現象。故要求對該件的生產進行工藝創新。

該大型齒圈成形的工藝過程，關鍵是要確定每道工序的工藝參數。各工序尺寸必須相互匹配，否則將會出現鍛造過程長、坯料燒損嚴重、料不夠用等現象。尤其是控制“擴孔”工序變形量，避免因長度尺寸大、材料分布不均，導致外圓、內孔不夠加工。

對縱向砧進行改造設計：

將原有縱向砧的長度尺寸由3.8m改制成2.7m，避免了鍛造過程中縱向砧與操作鉗發生干涉，從而能夠進行極限擴孔。縱向砧如圖2所示。

4 鍛造過程中主要控制要點：

（1）鍛造工序復雜，鍛造火次多。該鍛件的鍛造過程基本囊括了自由鍛造的所有工序，由于鍛件重量大，鋼錠的下料、坯料的鐓粗、沖孔、中間過程的芯棒拔長，各工序尺寸必須相互匹配，保證鍛件尺寸。

（2）對縱向砧進行修復，使縱向砧的長度能夠保證與操作機不干涉，從而能夠進行極限擴孔。

（3）技術人員現場技術指導，與生產班組進行

了細致的工藝交底，使生產操作人員充分領悟工藝意圖，有條不紊地精心操作，相互密切配合，從而保證了該鍛件的順利產成。

5 齒圈檢測結果

（1）大齒圈鍛件尺寸檢查滿足零件加工尺寸。

（2）超聲波探傷檢測結果如表2所示。

6 結論

（1）通過對縱向砧子的改造，使避免了鍛造過程中縱向砧與操作鉗發生干涉，從而能夠進行極限擴孔。

表1 20SiMn化學成分要求（質量分數%）

圖1 大齒圈的零件尺寸與鍛件尺寸

圖2 改造后的縱向砧子

表2 超聲波檢測結果

（2）該鍛件順利產成，無論是從外徑、高度尺寸還是鍛件重，均為我鍛造公司32MN水壓機鍛造歷史上最大的圈類鍛件，擴展了我公司鍛造產品種類，取得寶貴的生產經驗。

[1]康大韜，葉國斌.大型鍛件材料及熱處理[M].北京：龍門書局.

[2]張志文.鍛造工藝學[M].北京：機械工業出版社.