[发明专利]一种大直径活塞塞头、台阶轴或油缸成型工艺及其加工设备有效

专利信息
申请号: 201210140338.8 申请日: 2012-05-09
公开(公告)号: CN103386451A 公开(公告)日: 2013-11-13
发明(设计)人: 雷帮荣 申请(专利权)人: 雷帮荣
主分类号: B21J5/00 分类号: B21J5/00;B21J9/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 450015 河南*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 直径 活塞 台阶 成型 工艺 及其 加工 设备
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种金属锻造加工工艺及设备,特别涉及一种利用平锻液压机进行大直径活塞塞头、台阶轴或油缸成型加工的工艺及设备,属于金属锻造加工领域。

背景技术

目前,在石油机械、煤矿机械、汽车零部件等行业中,热挤压镦出活塞塞头或台阶轴的直径范围在:¢20~¢60mm之间,长度在20~100mm之间。如塞头或台阶轴直径超出此范围,则热挤压过程经常出现活塞头大尾小,活塞后部形成倒锥形,单边留量>10mm等情况,现有工艺无法保证加工质量。于是,大直径活塞塞头或台阶轴在现有技术中通常采用焊接或机加工艺进行加工。

在现有焊接工艺中,如加工直径¢270mm,长215mm的塞头时,焊接直径为¢298mm,需要6小时/件,某大型煤矿企业有8台焊接机械手,在正常情况下一天能焊接32件,经机械加工、探伤后返修率≥90%。不仅焊接效率低、返修率高、劳动强度大,而且长时间焊接产生的废气还会对工作环境和操作工人的健康造成影响,使得离岗和怠工现象严重。而采用机加工艺,车床切削塞杆采用¢300mm×1580mm圆棒料进行加工,耗时5小时,基本加工工艺为:粗车→热处理→精车,材料重877kg,产品净重674kg,产生废钢削203kg,残值基本上与折旧、加工费、刀具费等持平,一根塞杆材料费为9647元,损耗材料费为2233元。不仅原材料损耗严重,成本居高不下,而且加工工艺复杂,生产效率低。

由于焊接工艺和机加工艺受自身加工条件的限制,依靠工艺改进已无法满足大直径活塞塞头或台阶轴的加工需要。于是,对现有热挤压镦出工艺进行改进,通过多种方式控制或消除镦出缺陷,就成为目前唯一可行的方法。

发明内容

鉴于上述现有情况,本发明旨在提供一种镦出速度快、成品率高的适于大尺寸活塞塞头、台阶轴或油缸镦出加工的工艺及设备,以满足直径¢50~¢450mm,镦出长度20~1400mm,产品长度范围在200~24000mm之间的棒料镦出成型需要,以及满足镦粗范围¢88.9~¢1200mm,镦粗长度20~800mm之间的管料镦出成型需要。

本发明是通过以下技术方案来实现的:

一种大直径活塞塞头、台阶轴或油缸成型工艺,包括:

步骤一、预处理采用梯度加热的方式,对活塞塞头、台阶轴或油缸变形区及变形区与非变形区之间的过渡区进行满足始锻温度的加热,保证活塞塞头、台阶轴或油缸的变形区温度低于过渡区温度80~100℃。

预处理的梯度加热采用平行中频双炉体进行加热。其中,加热过程分为局部加热和整体加热两个阶段。局部加热用于加热需首先变形的部位,以保证热挤压变形过程首先在此处发生,保证镦出产品的加工质量,这也是以往热挤压工艺经常出现问题的地方。局部加热时,以活塞塞头、台阶轴或油缸加工变形区的1/2长度和一个直径的过渡区长度组成初始加热段,通过第一个中频加热炉完成局部加热过程,并把加热温度控制在600~700℃。第二个阶段为整体加热阶段,将活塞塞头、台阶轴或油缸所有需要加热的部位放入第二个中频加热炉中进行整体加热,并使加热温度达到始锻温度,从而最终形成梯度温度,即活塞塞头、台阶轴或油缸的变形区温度低于过渡区温度80~100℃。

步骤二、模具准备将上、下分体模具中的下半模固定在工作台上,上半模对应固定在垂直方向的竖直加载液压机上,模腔成型区与非成型区连接处采用锥面过渡。

上、下半模的模具组成方式,使镦出过程在一个相对宽松的环境下进行,利用竖直加载液压机形成对模具整体的径向压力,保证变形过程在受压状态下可控进行,使变形区在镦粗、膨胀过程中更易充满模腔,保证了镦出产品质量的可靠性,同时,分体结构的模具还使模具自身加工方便,脱模简单,避免了膨胀过程对模具造成的直接影响。

为进一步提高模具使用的可靠性,在模腔成型区与非成型区之间还设有锥面过渡,锥面过渡的角度保持在18°~45°之间。锥面过渡可使镦出产品在连接处形成完整的金属流线,保证了镦出产品的质量。当然,锥面过渡的角度也可根据产品需要进行相应调整,以保持在此角度范围内为最佳。

步骤三、上模将预处理完成的活塞塞头或台阶轴水平放入分体模具的相应位置处,变形区和非变形区之间的过渡区与模腔的过渡锥面相对应,通过竖直加载液压机压紧上、下半模,并保持上、下半模间隙为1~2mm。

由于变形过程主要在变形区进行,故,过渡区与模腔过渡锥面的对应可有效提高对变形区的支撑,保证变形充分、彻底。

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