法蘭鍛件的工藝研究

吳金波

（無錫市法蘭鍛造有限公司，江蘇 無錫 214161）

1 傳統法蘭鍛造工藝的弊端與問題

對于大部分的鍛造企業，其在法蘭鍛造的過程中主要注重的是鍛造設備的投入與改善，而原材料的下料工序往往被忽略。據調查顯示，大部分工廠進行下料的時候通常使用的是鋸床，并且大多采用半自動和全自動帶鋸。這種現象不僅大大降低了下料的效率，而且還存在較大的空間占用問題與鋸床切削液污染現象。在傳統法蘭鍛造工藝中通常采用常規開式模鍛鍛造工藝，這種工藝的鍛造精度相對偏低，模具的磨損量偏大，容易出現鍛件壽命低以及錯模等一系列不良現象。

2 法蘭鍛件的工藝優化

2.1 鍛造過程控制

（1）組織特性的控制。法蘭鍛造常以馬氏體不銹鋼和奧氏體不銹鋼等作為原料[1]，本文選用1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼進行法蘭鍛造。這種不銹鋼不存在同素異晶轉變，若將其加溫升至1000℃左右，則可以得到比較均勻的奧氏體組織。此后，若是將加熱后的不銹鋼進行快速冷卻，那么獲得的奧氏體組織可以保持至室溫。如果對該組織進行慢冷處理，那么很容易出現α相，從而使得熱狀態下不銹鋼的塑性大大降低。不銹鋼被破壞還有一重要原因即晶間腐蝕，出現這種現象主要是由于在晶粒邊緣產生了鉻的碳化物。為此，必須盡可能避免滲碳現象的出現。

（2）嚴格遵守加熱規范，并有效控制鍛造溫度。在爐內對1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼進行加熱的時候，材料表面十分容易出現滲碳現象。為了盡可能減少這種現象的發生，應避免不銹鋼和含碳物質發生接觸。由于1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼在低溫環境中的導熱性較差，因此需對其進行緩慢加熱。具體加熱溫度控制應嚴格遵守圖1曲線進行。

圖1 1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼加熱溫度控制

（3）法蘭鍛造操作過程的控制。首先，必須嚴格遵照具體的工藝要求合理選擇原材料進行下料。在進行材料加熱以前應當對材料表面進行全面檢查，避免原材料存在裂縫、折疊以及夾雜等問題。然后，進行鍛打的時候，應堅持以較小變形量為先進行輕打，當材料的塑性增加之后再進行重擊。在進行鐓粗的時候，要注意先對上下端部進行倒角處理或是圓周壓邊，然后再將部件放平進行重擊。

2.2 成形方式及模具設計

當通徑不超過150mm時，對焊法蘭可以采用套模開式鐓擠成形的方法。如圖2所示，在開式套模法中需要注意的是鐓粗毛坯的高度和墊模孔徑d之比最好控制在1.5—3.0，模孔的圓角半徑R則最好為0.05d—0.15d，而模具的高度H以低于鍛件高度2mm—3mm為宜。

圖2 開式套模法

當通徑超過150mm時，則宜選擇平環翻擠成形的方法進行法蘭對焊。如圖3所示，在平環翻擠法中需要注意毛坯高度H0應為0.65（H+h）—0.8 （H+h）。

圖3 平環翻擠法

2.3 工藝實施及鍛件檢驗

本文采用棒料剪切方法并結合運用約束剪切工藝來保證產品的斷面質量。鍛造時不再選用常規的開式模鍛鍛造工藝，而是采取閉式精密鍛造方法。這種方法不僅使得鍛造的精度大大提高，而且消除了錯模的可能，減少了切邊的工序。采用此方法不僅不存在廢邊的消耗，而且省去了相應的切邊設備、切邊模具以及有關的切邊作業人員。因此，閉式精密鍛造工藝對于節約成本，提高生產效率有著重要的意義。

根據相關要求，本產品深孔鍛件的抗拉強度不應低于570MPa，伸長率不應小于20%。通過在深孔壁厚部位進行取樣制作試棒并進行拉伸試驗測試，可以得到，該鍛件的抗拉強度為720 MPa，屈服強度為430 MPa，伸長率為21.4%，斷面收縮率37%。由此可見，產品滿足要求。

2.4 鍛后熱處理

1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼法蘭鍛造以后，特別要注意晶間腐蝕現象的出現，并且要盡可能提高材料的塑性，減少甚至消除加工硬化問題。為了獲取良好的耐蝕性，應對鍛后法蘭進行有效的熱處理，為此，需要對鍛件進行固溶處理。基于以上分析，應對鍛件進行加熱，當溫度位于1050℃—1070℃范圍內時，所有的碳化物都會溶解到奧氏體里。緊接著，應對所得物進行快速冷卻，從而得到單相奧氏體組織。這樣，鍛件的抗應力腐蝕能力與抗晶腐蝕性能都會得到極大的提高。在本案例中選擇使用鍛造余熱調質的方式進行鍛件的熱處理。由于鍛造余熱淬火是一種高溫形變淬火，其與常規的調質相比，不僅不需要淬火的加熱需求和淬火設備以及有關操作人員的配置要求，而且采用該工藝生產的鍛件的性能也更加優質。

3 綜合效益分析

采用優化后工藝制作法蘭鍛件，有效減少了鍛件的加工余量和拔模斜度，在一定程度上節約了原材料。在鍛造的過程中鋸條和切削液的使用量下降，大大減少了物料的消耗。隨著鍛造余熱調質方式的引入，免除了熱淬火所需的能量，

4 結論

在生產法蘭鍛件的過程中，應以具體的工藝要求為出發點，結合現代科學技術，改進傳統鍛造方法，優化制作方案。