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模锻件活塞杆锻造工艺改进
摘 要: 大型活塞杆的锻造方法通常是采用自由锻,也有为了减少活塞杆头的加工量
采用活塞头模锻再与活塞杆焊接的方法。该工艺是采用自由锻和型锻联合成形来加
工活塞杆,不仅成形出了活塞杆的头部形状,且实现了活塞杆的头杆为一整体。同时
这种工艺可以实现 套模具生产几个不同规格的产品。
关键词: 活塞杆; 锻造; 自由锻; 模锻; 联合锻造
中图分类号: TG 文献标识码: B
引言
随着我国中西部建设步伐的加快,大型挖掘
机市场日渐活跃[ ] 。大型挖掘机主要靠工作油
缸来驱动设备运转,挖掘机的工作油缸是工程挖
掘机中的A 类部件(重要零件或保证安全零
件) [ ] ,而活塞杆又是各种工作油缸的重要零件。
因活塞杆处于拉和压应力交替状态,并且瞬间完
成,有较大的冲击载荷,与填料紧密接触摩擦产
生热量,使本身温度升高。这样的工作条件要求
毛坯是锻件。加工精度要求高,有很强的综合机
械性能,与填料接触部位在工作温度下硬度要
高,粗糙度为Ra . μm～Ra . μm[ ] 。若活
塞杆的设计不合理,制造、使用以及维护的不正
确,都可能造成早期活塞杆的断裂,就有可能损
毁其他零件, 严重时可能造成整个设备的毁
坏[ ] 。根据生产情况,工程技术人员从活塞杆的
选材、热处理、机械加工等多方面进行了研究,但
对毛坯生产的研究却很少。本文根据生产实际
对锻造毛坯工序进行研究[ ] 。
原加工工艺及工艺存在问题
. 自由锻加工工艺
在批量少时采用自由锻加工工艺,完全可
以符合生产实际需要,但对于批量生产,就暴露
出它的不足。
自由锻加工工艺: 加热→锻造(自由锻锤
t) →正火→粗加工→热处理→精加工。
() 机加工的劳动强度大,完全靠手动来加
工形状复杂的活塞杆头部,难度很大。
() 机械加工的效率低,班产量在～
支。
() 对刀具和原材料浪费严重, 把铣刀仅
能加工 支活塞杆, 支活塞杆仅头部就要铣
削掉～ kg 的金属。
() 产品质量不稳定,手动加工时,设备的
振动会产生很多振痕。另外由于大量的切削,
切断了锻造纤维,使得产品机械性能下降。
. 活塞头模锻
为了提高产品的生产效率,将活塞头部进
行模锻生产,杆部进行自由锻,然后将头和杆焊
接到一起,但技术要求是焊接后剖开焊缝进行
检验,要求焊接后的活塞杆不能变形,活塞杆如
图 所示。
. 活塞头 . 活塞杆 . 焊接标记
图 头杆分开制造后焊接的活塞杆
活塞头工艺流程:加热→锻造( t 型锻锤)
→正火→粗加工→热处理→精加工→除锈(酸
洗) →除油(碱洗) →烘干→待焊。
活塞杆工艺流程:加热→锻造( t 自由锻
锤) →正火→粗加工→热处理→精加工→除锈
(酸洗) →除油(碱洗) →烘干→待焊。
杆头分开锻造显著提高了活塞杆的生产效
率,也减少了机加工的工作量、节省了刀具和原
材料,但对杆头焊后进行无损探伤时发现了新
的问题。
() 工件焊后探伤发现大量缺陷,返修率很
高。由于缺陷长度过长,经修补后,会造成整个
工件严重变形,甚至导致工件报废,严重制约生
产进度。
() 将焊接处剖开检查,发现长焊缝的缺陷
主要有气孔、夹杂、焊缝根部未焊合,如图 所
示。这也是活塞杆断裂的一个原因。
改进后的新方法及其优点
相同机械零件的同一道工序采用不同的加
工方法会产生不同的效果,针对上述情况,采用
了既简单方便又省时省力,且能确保质量的
种新加工方法。利用自由锻成形杆部,采用型
锻模成形头部的联合锻造工艺,
. 技术方案
联合锻造的型锻模与普通的锻模设计不
同,因为一般的终锻型槽都是闭合的,现在联合
锻造采用开式模锻,所以必须考虑与未参加的
型锻部分的衔接,还需考虑杆部的支撑,现详细
介绍如何设计模具。
() 设计联合锻造模具要比单纯的锻造活
塞杆头部的锻模斜度要大,斜度取°。因为联
合锻造锻件不容易翻动,不能在下模的型腔里
加煤粉脱模,只能靠增加斜度来脱模。
() 自由锻部分和型锻部分通过台阶来衔
接,型锻部分的杆部和自由锻部分的杆直径不
同。自由锻杆的直径要比型锻成形的杆大
mm。这个台阶不仅起衔接的作用,也是定
位和以后机加工划线的参考。
() 在选择模块时,首先根据最小模壁厚度
来确定模具的宽度,在模具顺纤维的方向来加
大模块,保证上模与下模合模时能有足够的面
积承受打击力。这样可以成形的杆部长度长一
些,减少一定的机械加工量。另外让杆的重心
尽可能在模具上。
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