WRF法在大型連桿鍛件上的應用

張曉芳　張西安　王炎生　白展翅

(陜西華威鍛壓有限公司，陜西710086)

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WRF法在大型連桿鍛件上的應用

張曉芳張西安王炎生白展翅

(陜西華威鍛壓有限公司，陜西710086)

摘要：采用寬砧徑向壓實法，以≥30%的大壓下率鍛制了滿足檢測要求的大型連桿鍛件，大大降低了原材料成本。通過工藝改進，簡化了大型連桿鍛件的鍛造工序并提高了其表面質量。

關鍵詞：寬砧徑向壓實法；連桿鍛件；連鑄坯；鍛造工藝

飛剪機剪切機構中，連桿的作用是將活塞桿的往復運動轉化成兩個位置的同步往復運動，承受著較大的工作載荷。隨著軋制設備向大型化、高速化方向發展，對飛剪機的剪切能力要求日益提高，相應地對連桿的質量要求也越來越高。連桿的材質也由鍛鋼(35#、45#)代替了原來常用的鑄鋼(ZG35、ZG40Mn)，其檢測標準是GB/T 6402—1991Ⅱ級。我公司采用特殊的鍛造方法，實現了用連鑄坯成功鍛造大型連桿鍛件，并達到驗收標準。

1試驗材料及原鍛造工藝

大型連桿鍛件的材質為35#，鍛件重2 820 kg，其鍛件圖見圖1。選用4 t鋼錠(VD)，采用EF爐+LF+VD冶煉，化學成分見表1，原鍛造工藝見表2。

2改進后的鍛造工藝

表2所示工藝完全能夠滿足檢測要求。但本著節約原材料降低成本的原則，在我公司將寬砧徑向壓實法(WRF法)[1]成功應用于連鑄坯鍛制軸類鍛件的基礎上，經研究決定用WRF法來改進大型連桿鍛件的鍛造工藝。材質為35#，?800 mm連鑄坯的化學成分見表1，具體工藝見表3。

圖1　大型連桿鍛件圖

CSiMnPSCrNiCu鋼錠(VD)圓鋼0.380.350.360.220.700.680.0240.0120.0160.0020.200.110.130.020.130.03

大型鋼錠由于金屬的凝固收縮，內部不可避免地會產生縮孔、疏松、氣孔等孔洞型缺陷[2]。采用傳統的鍛造工藝方法難以使鋼錠中心部位的較大孔洞完全閉合。為了解決這一問題，采用寬砧徑向壓實法(WRF法)加大鋼錠心部應變以壓實孔洞型缺陷。該工藝使用上下大平板，沿鋼錠直徑方向壓下，與傳統軸向鐓粗不同的是，該工藝是沿鋼錠徑向變形。由于鋼錠的中心縮孔、疏松沿軸線分布，因此沿徑向的壓下使孔洞的高徑比遠小于鐓粗過程中的情況，該方法可以最大程度滿足孔洞閉合所需高徑比的最佳條件，彌補了傳統鐓粗工藝的不足。而且該工藝可以使應變集中于鋼錠中心區域，彌補傳統拔長法應變離散的缺點，在20%的壓下率下就可以使孔洞完全閉合。大截面連鑄圓坯的中心貫穿型縮孔疏松與大型鋼錠中心的縮孔、疏松的形狀、分布非常相似。因材質35A鍛件重量2820kg火耗220kg切頭130kg材料規格4t錠始鍛溫度1240℃終鍛溫度750℃鍛后冷卻空冷至550℃熱裝爐鍛后熱處理正火+回火使用設備3150t技術要求:(1)鍛比≥2.5;(2)鍛后正火+回火熱處理;(3)檢測按GB/T6402—1991Ⅱ級標準驗收。火次鍛造溫度/℃操作說明及變形簡圖第一火1240~800(1)鋼錠倒棱,用550mm上下平砧輕滾圓至中?560mm;(2)切除水冒口并下料(見右圖);入爐保溫3h第二火1240~750(1)鐓粗至?900mm;(2)用550mm上下平砧滾圓至?700mm;(3)鐓粗至?800mm;(4)拔稍度:?780mm~?590mm,用550mm上下平砧;(5)平整兩平面至厚度500mm;(6)沖孔至?320mm;(7)平整兩平面至厚度450mm;(8)精整。

表2　大型連桿的原鍛造工藝

表3　大型連桿鍛件改進后的鍛造工藝

此，可以將WRF法用于連鑄圓坯的鍛造，以解決連鑄坯的心部缺陷，其有效性在后續的工業試驗中得到了驗證[3]。

我公司于2014年引進WRF法，主要應用于連鑄坯鍛制軸類鍛件。當鍛比λ≥3.5時，采用WRF法+WHF法直接拔長成形的軸類鍛件，按JB/T 1271—2002Ⅱ級標準驗收，合格率為100%。當鍛比λ?3時且連鑄坯經WRF法中心壓實后的高徑比?3時，采用WRF法+鐓粗+WHF法鍛制的大中型軸類鍛件，按JB/T 1271—2002Ⅱ級標準驗收，合格率為100%。大型連桿鍛件工藝試驗過程中，先采用WRF法再結合較大的壓下率(?30%)進行中心壓實，可有效愈合連鑄坯的中心疏松，然后進行鐓粗、拔出稍度、沖孔成形。粗加工后按GB/T 64021991Ⅱ級進行超聲波檢測，未發現?4 mm當量以上的缺陷。鍛件內部質量和幾何尺寸完全滿足客戶訂貨要求。由此可見，WRF法鍛造工藝改進后，大型連桿鍛件不僅能滿足質量要求，而且原材料由連鑄坯下料3 350 kg代替原來必須使用的4 t鋼錠，大大降低了材料成本。

3結論

與原工藝相比較，改進后的工藝不僅更容易保證連桿兩端圓弧尺寸，而且操作工序簡單。同時，減少了平整兩平面的工序及修整工作量，提高了鍛件的表面質量。

參考文獻

[1]李世健，孫明月，等. 鍛造過程中鋼錠內部孔洞型缺陷閉合規律研究.金屬學報， 2012：1194-1200.

[2]Campbell J. 鑄造原理.李殿中，李依依，譯.第2版.北京：科學出版社， 2011:240.

[3]孫明月，徐斌，等. 鋼錠內部孔洞缺陷愈合規律研究及創新工藝開發.中國鍛壓協會編.2014年中國國際自由鍛會議論文集.2014：75-80.

編輯李韋螢

Application of WRF Method on Heavy Connection Rod Forgings

Zhang Xiaofang, Zhang Xi′an, Wang Yansheng, Bai Zhanchi

Abstract：By adopting the WRF method, the heavy connection rod forgings which meet the inspection requirements has been forged with equal or more than 30% of heavy reduction ratio, so as to reduce the cost of raw material. By improving the process, the forging process of heavy connection rod has been simplified and the surface quality of heavy connection rod has been improved.

Key words：WRF method; connection rod forging; continuous casting blank; forging process

作者簡介：張曉芳(1981—)，碩士，工程師。電話：13384922206，E-mail：zhangxf1225@163.com

收稿日期：2015—07—03

中圖分類號：TG316

文獻標志碼：B