大齒圈的鍛造工藝

趙 軍

(中國第一重型機械股份公司鑄鍛鋼事業部水壓機鍛造分廠，黑龍江161042)

大齒圈是常用的機械零件之一，通過它來傳遞和改變力的方向，其制造質量的好壞對整臺機器的性能都有直接影響。大齒圈屬于薄壁環類鍛件，在鍛造過程中容易出現壁厚不均、折疊、橢圓、錐形、尺寸超差等質量問題，通過控制鍛造工藝的細節可以提高鍛件質量。

1 鍛件的技術要求

(1)鍛件驗收按JB/T5000.8—2007 Ⅲ組驗收，調質處理，硬度要求269～302HBW。

(2)超聲波探傷按JB/T5000.15—2007 Ⅲ組規定執行，不允許存在缺陷密集區。

大齒圈粗加工圖見圖1。

圖1 大齒圈粗加工圖Figure 1 Rough machining of large gear ring

圖2 大齒圈的鍛件圖Figure 2 The forging drawing of large gear ring

2 鍛造工藝

2.1 確定鍛件尺寸

根據鍛件的粗加工尺寸確定鍛件的機械加工余量及公差，繪制鍛件圖見圖2。

2.2 確定鍛造溫度

根據材質42CrMo確定鍛造溫度范圍，始鍛溫度1 220℃，終鍛溫度750℃，精鍛溫度700℃。

2.3 錠型

鋼錠冒口及水口切除量按鋼錠錠身質量百分比計算，一般空心鍛件冒口切除量為0～3%，水口切除量為2%～5%。經計算并結合我廠實際，決定與其它鍛件合鍛。選取48 t上注8棱鋼錠，鋼錠尺寸見圖3。

圖3 鋼錠尺寸Figure 3 Steel ingot dimension

2.4 鍛造設備

根據變形過程及鍛件尺寸，選擇60 MN水壓機進行生產。

2.5 鍛造變形工序

(1)第一火次

拔長至直徑1 000 mm，長約5 750 mm，水口切除180 mm(含刀口)，下料?1 000 mm×1 900 mm一塊。

所用工附具為：上平下V砧。

(2)第二火次

鐓粗至高400 mm，直徑2 160 mm，沖孔?700 mm。

所用工附具為：?2 500 mm回轉臺，?700 mm空心沖子，?800 mm漏盤。

鐓粗時為了防止產生縱向彎曲和雙鼓型，毛坯高度與直徑之比不應超過2.5～3，控制在2～2.5的范圍效果更好。沖孔時為了防止產生拉縮現象，沖孔前的坯料直徑應大于沖子直徑的2.5～3倍。

(3)第三火次

馬杠預擴孔至內徑2 550 mm，外徑約3 200 mm，雙面平整至高320 mm。

所用工附具為：?680 mm馬杠，馬架，三點擴孔專用砧，?2 500 mm回轉臺，?3 600 mm大墊圈。

為避免擴孔時高度方向產生折疊，擴孔前壁厚與高度之比應不超過2.5～3；擴孔時高度會略有展寬；采用雙面平整是為了坯料上下直徑一致，避免下火擴孔時產生錐形。

(4)第四火次

馬杠擴孔出成品。

所用工附具為：?830 mm馬杠，馬架，三點擴孔專用砧。

更換較粗的馬杠，可獲得內壁較光滑的鍛件，避免內壁形成梅花壓痕；三點擴孔專用砧有自動歸圓的作用，可防止橢圓的產生；此火變形量不大，且由于工附具的限制不能進行平整，故始鍛溫度設為1 050℃，保溫2.5 h即可。

3 生產中應注意的事項

(1)第一火次：為保證拔長時不產生折疊，單邊壓下量應小于進給量；為了保證拔長效率與鍛件質量，進給量與坯料高度之比應在0.5～0.8范圍之內，進給量與砧寬之比應在0.4～0.8范圍之內；下料尺寸應仔細測量確保下料準確，否則可能會出現尺寸超差或坯料不夠的問題；切料時剁刀要擺正，端面切平，以便于下火鐓粗。

(2)第二火次：鐓粗前若有裂紋、凹坑等缺陷要將其去除，否則鐓粗時會將其擴大，易造成廢品；沖孔時要兩名操作者站在與坯料互成90°方向找正，擺正后先進行試沖，再用回轉臺旋轉一周進行檢驗，準確無誤后再進行沖孔。

(3)第三火次：擴孔時馬架間距不能過寬，一般比坯料尺寸大100mm，以便旋轉時出現歪斜現象能夠及時拉正；為保證壁厚均勻，每次轉動量與壓下量應盡量一致。

(4)第四火次：大齒圈擴孔后由于冷卻收縮量較大，因此必須要考慮到留出足夠的余量，以免冷卻后鍛件加工余量不足而造成廢品，一般直徑的冷縮率為1.0%～1.7%；出成品后應每隔45°校驗一次尺寸，確保鍛件的圓度，若有橢圓應及時進行點橢圓操作修復。

4 結語

生產實際表明，利用上述工藝可以生產出質量符合要求的齒圈鍛件。

[1] 高錦張.塑性成形工藝及模具設計.2版.北京：機械工業出版社.2008.

[2] 俞漢清，陳金德.金屬塑性成型原理.一版.北京：機械工業出版社.2001.