大型“偏心軸”自由鍛造技術

賈黎明

摘要：運用自由鍛造技術，采用無模具、小噸位鍛造設備，是解決小批量偏心軸類鍛件的生產問題一種方式，雖然增加了鍛造難度，但大大降低了制造輔助模具生產的費用，在鍛造生產過程中有很好的應用性。

Abstract： The use of free forging technology and moldless and small tonnage forging equipment is a way to solve the production problem of small batch eccentric shaft forgings. Although it increases the difficulty of forging， it greatly reduces the cost of manufacturing auxiliary molds， so it has good applicability in forging production process.

關鍵詞：鍛造；鍛錘；鍛造設備；偏心軸；切肩；壓鐵；鍛件技術參數

Key words： forging；forging hammer；forging equipment；eccentric shaft；cutting shoulder；foundry weight；forging technical parameters

中圖分類號：TG316 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）03-0139-02

0 引言

鍛造技術是機械制造工業的基礎技術，是先進設備制造技術的重要組成部分，鍛造技術在交通運輸、工程機械、農機機械以及國防工業等大型動力機械設備的制造上，應用非常廣泛，特別是在飛機、造船、電力等工業中，鍛件一直是不可或缺的關鍵部件。

自由鍛造則是鍛造技術中的重要方面，由于自由鍛造對操作者有較高的技術要求，在鍛造行業中所占比例較低，僅占20%左右，但自由鍛造技術一直隨著現代工業的快速發展，發揮著重要作用。軸類鍛件就是其中之一。

軸類鍛件是機械設備中重要的關鍵部件之一，同心軸的鍛造工藝比較成熟，但大型偏心軸的鍛造由于生產批量較小，采用模鍛，模具制造成本非常高，在小批量生產中，采用自由鍛造技術就很有利，雖然勞動強度大，但鍛造成本卻比模鍛低很多，這也自由鍛造技術長期存在下去的一個重要方面。下面用實例對偏心軸的鍛造技術參數和工藝進行解析。

1 鍛件技術參數

①鍛件形狀、尺寸如圖1。

②鍛件材質：40Cr；鍛件重量：1331kg。

③毛坯料重量（包含火耗、芯頭、鋸口）：1438kg。

在這里提一下，一般大型軸類鍛件的火耗占坯料的3-5%，芯頭和臺階余面占坯料的2%左右，鋸切下料的損耗占坯料的0.6%，由此可計算出鍛件所需坯料的重量。

由于加熱時間長，坯料表面產生氧化皮層厚，因此選用？準440坯料，確定毛坯料尺寸：？準440×1205mm。

2 鍛件工藝分析

2.1 鍛造設備的選用

確定鍛造設備噸位關系著鍛件質量和成本以及操作人員的勞動條件，是制定鍛造工藝的重要環節，但選擇恰當的鍛造設備是一件非常復雜和困難的工作，通過單一的理論計算可能會導致鍛造載荷的計算值同實際使用設備的能力誤差較大，因此，許多企業按照各自長期積累的經驗數據選擇鍛造設備。

按照鍛造經驗，此鍛件可選擇3T或5T自由鍛錘，并選用5T鍛造翻轉機。

2.2 輔助工具

輔助工具是鍛造過程不可或缺的工具，在自由鍛過程中，經常會用到下圓弧砧（利于摔圓），臺階壓鐵、摔子，采用下圓弧砧有利于偏心軸在鍛造時的旋轉，摔圓。

2.3 鍛造溫度在：1200-830℃之間；鍛造火次：一火。

3 鋼坯的加熱

鋼坯的加熱是為了提高金屬的塑性，降低變形抗力，有利于金屬變形，從而獲得良好的鍛后金相組織。在加熱過程中，金屬的組織結構、機械性能會隨著加熱溫度的變化而變化，坯料加熱不當會產生表面脫碳、過熱過燒、裂紋等缺陷。

因此，鍛件的加熱必須按正確的加熱規范去進行，小型鍛件一般可直接高溫裝爐加熱至鍛造溫度，但直徑大于350mm的鍛件，必須在爐溫低于500℃以下裝爐，并保溫2小時才可緩慢升溫，至800℃時需再次保溫1時，以便坯料內、外層溫差分布均勻，使金屬相變能夠充分進行，順利通過金屬“紅脆區”，經過保溫后，可快速加熱至鍛造溫度，并進行1小時的保溫，使鋼料熱透，保證內、外溫度一致，方可進行鍛造。

4 鍛造過程

鍛錘采用下砧為圓弧砧，動力頭用平砧錘頭進行鍛造，有利于坯料進行旋轉，用摔子對圓軸進行摔圓。具體如下：

①由于加熱時間長，坯料表面氧化層厚，表層會出現輕微脫碳現象，鍛造時需先將？準440尺寸處進行輕微鍛打，去除氧化皮后，再進行鍛造。先對中部按尺寸兩側同時壓痕，壓痕深度不大于20mm。

②中部偏心處兩側壓痕后，用壓鐵切肩，只壓偏心上半部分，鍛造時，開始只對切肩部位做半圓旋轉進行鍛造，待鍛出偏心后，再進行整圓鍛造。

壓肩后，鍛造成圖4，？準210臺階處先不鍛。

③調個反轉后，按上述方法鍛出另一端，同時鍛出？準210臺階處，摔圓。

④再次調個，鍛出另一端？準210臺階處，摔圓，并趁熱對鍛件進行校直。

5 鍛后處理

為了保證鍛件質量，鍛件鍛后必須按正確的冷卻規范進行。鍛后冷卻不當會造成鍛件彎曲、裂紋等缺陷，對于大型鍛件和高合金鋼鍛件影響非常重要，鍛件截面的大小是選用鍛后冷卻的重要依據，截面在400mm以上，需采用灰冷或爐冷。

由于本鍛件較大，采用隨爐冷卻的方法。

參考文獻：

[1]中國鍛壓協會著.鍛件生產技術從書[M].北京：國防工業出版社，2011.

[2]勞動人事部培訓就業局編.鍛工工藝學[M].新華書店北京發行所發行，1988.

[3]成大先主編.機械設計手冊[M].五版.化學工業出版社，2007，11.中國版本圖書館CIP數據核字（2007）第164153號.endprint