改變傳統思維突破慣性設計理念的工藝實踐探討

文／紀長全，孔繁磊，何杰·大連大鍛鍛造有限公司

隨著中國工業水平的整體提高，制造業與國際快速接軌，在對鍛件的質量要求越來越高的前提下，鍛件的品種越來越復雜。對于特定的設備來說，無法通過正常的生產工藝與技術滿足產品要求，對從事鍛造的技術人員來說是一次挑戰。

在經濟狀況不是很理想的時候，企業主往往不想投入太多固定資產，對于好不容易承攬來的合同又不想放棄，但是現有設備以往的生產經驗告訴你不能做，工藝技術人員又該作何選擇呢，我們的答案是：別輕易說不，打破傳統思維模式，完全可以再進一步發揮設備潛在的能力，將不可能變為現實。

最大限度發揮鍛造設備潛能

筆者所在公司利用6300t熱模鍛機械壓力機鍛造完成了原來需要在12500t熱模鍛機械壓力機鍛造完成的鍛件。案例分析與介紹如下：

⑴長度1300mm煤機刮板（圖1）。

生產難點：1)長度方向嚴重超出設備許可極限；2)理論計算，超打擊面積，打擊力要在10000t以上；3)DEFORM軟件模擬計算，常規設計方法的模擬打擊力也是嚴重超出6300t機械壓力機的能力，需要11000t上下的機械壓力機；4)加熱長度不是現有設備常規工藝許可的。

解決方案：1）將常規的前后擺放的工藝方法推翻，型腔變形程度較小的部分延伸在工作臺外面； 2）將11000t的鍛造力分為2步以上分開來承擔，變一次成形為多次成形；3）加熱設備改變為連續多次送料；4）按照新工藝重新進行分步驟模擬計算，符合6300t機械壓力機的許可能力；5）批量生產出了合格產品。

圖1 煤機刮板

⑵1500lb-6吋閥體鍛件（圖2）。

圖2 6吋閥體鍛件

生產難點：1)鍛件重量過大，沒機械手情況下操作困難；2)現有設備鍛造能力不足；3)現有加熱設備與大料徑嚴重不匹配。

解決方案：1)制作簡單輔助操作裝置；2)將鍛打能量予以分散承擔，改為多工步，盡可能簡化模具的方法；3)制作了一套新的加熱感應器；4)通過制坯模具的設計將終鍛成形變為鐓粗成形，最大程度降低打擊力；5)在6300t機械壓力機上實現了模鍛生產。

⑶支撐座產品（圖3）。

圖3 支撐座

生產難點：按投影面積需要8000t的鍛壓設備，但需要在6300t機械壓力機上予以實現鍛造與不變形切邊。

主要技術成果：1)保證預鍛模具鍛造時，將終鍛會出現缺肉部分先行充滿；2)為了減少打擊力，將承擊面積減少，改為儲料倉；3)預鍛已經滿模部分，終鍛不再進行鍛造，減少鍛造打擊能量；4)將原材料利用率盡可能地提高，減少廢料的產生。

⑷inconel 690高溫合金核一級閥門閥蓋（圖4）。

圖4 核一級閥門閥蓋

生產難點：1)鍛造力較大；2)鍛造速度控制要求苛刻，否則極易開裂；3)加熱速率需要控制。

解決方案：1)此類產品必須在模具設計上認真對待，通過模具結構變化實現變形速度的控制；2)不同工步產品的不同位置變形的選擇要合理；3)加熱不能采用最快速率，需合理控制；4)已經連續多批次生產出滿足ASME核一級鍛件要求的產品，使用在核電站核反應堆中。

⑸胎模鍛鍛造（圖5）。主要技術成果為采用大噸位自由鍛錘實現小批量產品的模鍛鍛件生產，解決設備鍛造能力不足問題。

圖5 胎模鍛鍛件

生產難點：1)鍛件重量大；2)現有設備實現模鍛能力不足。

解決方案：1)選用鍛造圓鋼原材料，盡管鍛造比減少，但不影響產品機械性能；2)改變分模方式，變不能出模為可以出模；3)采用多方向鍛造，變不能充滿為完全充滿。

抓住機遇開拓鍛造市場新領域

隨著一帶一路建設的不斷深入，鐵路建設走出了國門到達了亞洲鄰國、歐洲、非洲，機車車頭、貨車車廂、鐵路路基的需求量也在增加，其中多數零部件產品都是鍛件或者鑄件，這里面很多鑄件可以被我們所擅長的鍛件替代；地鐵在施工與建設過程中，需要大量鍛件，如盾構機的刀塊、車輛轉向接頭等；內燃機車備件市場，也不可忽視，印度等一些欠發達國家仍然在使用內燃機車，其中也有不少鍛件，鋼頂鍛件就是其中之一，德國大排量重型卡車發動機活塞已經大量采用鋼頂。筆者所在公司生產過的幾類典型產品：

⑴抓住其他行業鑄改鍛的市場需求關鍵期，開拓球閥、高鐵、大規格高磅級閥門、汽車零部件市場。

⑵鋁合金、鈦合金、不銹鋼、高溫合金材料鍛造。輕量化且高強度設計是未來的發展方向，鍛造企業家要主動順應新技術、新工藝要求。大力開發如航空發動機葉片、輪盤，飛機隔框、肋條，直升機槳轂，汽車底盤橫拉桿等鋁合金鍛件。

⑶少無加工的高精鍛造產品。改變原有粗獷式生產理念，將鍛件產品做精做細，逐漸淘汰落后設備與產能，向高端化努力，如汽車等速萬向節和汽車齒輪的精密成形生產。

⑷軍工產品鍛件。積極參與到軍品科研與實踐過程，重點開展核心工藝能力的研發，特別是在鎂合金、高溫合金等有色金屬和高強度合金鋼成形工藝方面進行新的研究。

⑸高校聯動。國內高校的實驗設備和技術條件已經達到世界先進水平，在新材料、新工藝的研發方面國內與國外各有所長，企業要充分尊重與發揮高校的人才與技術優勢。

結束語

鍛造行業作為基礎產業，一直在低利潤的環境里徘徊，同時又面臨著環境監管的巨大壓力。為了更好地生存，我們需要努力降低制造成本、提高生產效率，通過思維創新增加產能和生產能力，適時地去開發可能的市場，增強企業的活力，創造更大的收益。