一种盆齿锻件精锻成型工艺

技术领域

本发明涉及盆齿锻件的加工工艺技术领域，具体为一种盆齿锻件精锻成型工艺。

背景技术

盆齿锻件常用在汽车传动中。盆齿锻件的结构如图9所示，盆齿锻件中部设有台阶孔，此台阶孔的上段孔径比中段孔径和下端孔径都大，使得盆齿锻件的上部份量比下部份量所需更多。

加工盆齿锻件时，通常具有如下步骤：(1)锯切原料，以制得圆柱形的坯料；(2)加热坯料并保温，使坯料转变至奥氏体相区。(3)墩粗坯料。(4)对坯料进行冲孔，获得直筒型的坯料。(5)使用环轧设备对坯料进行辗扩，此时坯料的内外径虽然都得到扩大，但仍然为直筒型。(6)对坯料采用闭式模锻进行锻造，来获得盆齿锻件。(7)对盆齿锻件进行热处理。

通过上述加工步骤可知，加工盆齿锻件的过程中，步骤(4)的冲孔和步骤(5)的环轧，都只能获得直筒型的坯料，没有对坯料的份量进行预分配，使得步骤(6)进行闭式模锻时，需要直接锻出盆齿锻件的台阶孔，从而需要对坯料进行较大的变形，不仅成型难度大，还容易使坯料在锻造成型过程中出现折伤。出现折伤后，如果进行修复，则会增加修复步骤，延长工时，降低加工效率，增加加工成本；出现折伤后，如果不修复，则会使产品不合格，增加报废率，增大了原料的消耗，浪费资源，也增加了加工成本。

故而，如何能够降低成型难度、降低出现折伤的风险，是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种盆齿锻件精锻成型工艺，本发明不仅能够降低成型难度，还能够降低出现折伤的风险，以便于节省原料，降低加工成本。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：

一种盆齿锻件精锻成型工艺，包括如下操作步骤：

(1)锯切原料，以制得圆柱形的坯料；(2)加热坯料并保温，使坯料转变至奥氏体相区；(3)墩粗加热后的坯料；(4)对墩粗后的坯料采用开式模锻进行锻制，以制得上宽下窄的饼状的坯料；(5)对上宽下窄的饼状的坯料采用闭式模锻进行锻制，以制得锻坯，锻坯不仅具有盆齿锻件的外形，还具有盆齿锻件中部台阶孔的上段和下段；(6)对锻坯进行冲孔，去除锻坯的芯料，以制得盆齿锻件；(7)对盆齿锻件进行热处理。

进一步的，在所述步骤(1)中，所述原料采用低合金高强度钢。

进一步的，按重量百分比，所述低合金高强度钢的化学组分为：C：0.19-0.25％，Si：0.17-0.37％，Mn：0.60-1.00％，P:≤0.030％，S:≤0.030％，Cr：0.85-1.25％，Mo：0.35-0.45％，Cu≤0.20％，Ni≤0.25％，N≤0.012％。

进一步的，所述低合金高强度钢采用22CrMoH材料。

进一步的，在所述步骤(2)中，加热坯料的温度为1230±20℃。

进一步的，在所述步骤(4)中，所述开式模锻包括如下操作步骤：①预热开式模锻所使用的预锻模具，预锻模具包括预锻上模和预锻下模，预锻上模设于锻压设备的锤头上，预锻下模设于锻压设备的工作台上；②预锻模具预热完成后，在锻压设备上装配预锻模具，将墩粗后的坯料放置在预锻下模的上端面的凹槽中，启动锻压设备，锻压设备的锤头带动预锻上模对预锻下模上的坯料进行锤打，当坯料的上端面被锤打平整后，停止锤打，此时的坯料为上宽下窄的饼状。

进一步的，在所述步骤(5)中，所述闭式模锻包括如下操作步骤：①预热闭式模锻所使用的终锻模具，终锻模具包括终锻上模、终锻下模、顶杆，终锻上模设于锻压设备的锤头上，终锻下模设于锻压设备的工作台上，终锻下模的模腔底部设有顶杆；②终锻模具预热完成后，在锻压设备上装配终锻模具，将饼状的坯料放置在终锻模具中的终锻下模的模腔内，启动锻压设备，锻压设备的锤头带动终锻上模对终锻下模上的坯料锤打成型，制得锻坯。

进一步的，预热所述预锻模具和预热所述终锻模具的温度均为300-450℃。

与现有技术相比，发明的有益效果是：

1、与背景技术相比，本发明的盆齿锻件精锻成型工艺，通过在闭式模锻之前采用开式模锻，能够使得坯料的份量得到预分配，以便于在闭式模锻时，减小变形量，从而降低了成型难度，也降低了出现折伤的风险。一方面，无需对折伤进行修复，节省了修复步骤，缩短了工时，提高了加工效率，降低了加工成本；另一方面，提高了产品合格率，降低了报废率，有利于减少原料的消耗，节约资源，节省了加工成本。

2、在背景技术中，步骤(1)锯切需要使用锯切设备，步骤(2)加热、步骤(7)热处理都需要使用加热设备，步骤(3)墩粗、步骤(4)冲孔、步骤(6)闭式模锻都需要使用锻造设备，步骤(4)环轧需要使用环轧设备。在本发明的盆齿锻件精锻成型工艺中，步骤(1)锯切需要使用锯切设备，步骤(2)加热、步骤(7)热处理都需要使用加热设备，步骤(3)墩粗、步骤(4)开式模锻、步骤(5)闭式模锻、步骤(6)冲孔都需要使用锻造设备。使得本发明的盆齿锻件精锻成型工艺，无需使用环轧设备，从而节省了设备的投入，进一步降低了加工成本。

3、在背景技术中，只有步骤(3)墩粗和步骤(6)闭式模锻实现锻造加工，在本发明的盆齿锻件精锻成型工艺中，不仅有步骤(3)墩粗和步骤(5)闭式模锻实现锻造加工，还有步骤(4)的开式模锻实现锻造加工。使得本发明的盆齿锻件精锻成型工艺，比背景技术增加了开式模锻的锻造加工，增大了锻造比，有利于提高盆齿锻件的力学性能。

相同产品锻造比越大对材料的性能越好。举个例子，揉面团时揉搓的次数越多，面条就越劲道。经过更大的锻造比成型就会产生更强的力学性能。

并且，通过开式模锻和闭式模锻的锻造，盆齿锻件的内部锻造纤维具有仿形轧制纤维流向的特点，也有利于提高盆齿锻件的力学性能。其中，仿形轧制纤维流向是指锻造流线，材料经过锻压后，经过截面腐蚀也会出现锻造流线。比如一条河流过会留下流水的痕迹一样。

4、本发明的盆齿锻件精锻成型工艺，通过开式模锻和闭式模锻制作的盆齿锻件截面较小、重量较轻。在后续热处理时，能够降低能耗，在后续的机加工工序时，刀具和工时的消耗也能够降低，有利于进一步提高加工效率、节省加工成本。

5、本发明的盆齿锻件精锻成型工艺中，预热预锻模具和终锻模具，能够提高预锻模具和终锻模具的韧性，以便于防止预锻模具和终锻模具在高强度的压力下开裂，延长预锻模具和终锻模具的使用寿命，进一步节省成本。

并且，坯料具有较高的温度，如果不预热预锻模具和终锻模具，温度较高的坯料与温度较低的预锻模具或终锻模具接触后，坯料表面的温度将会下降，使得坯料内外温度不均，坯料内部向外膨胀，坯料表面受冷收缩，使得坯料表面出现开裂，降低锻造质量。

附图说明

图1为步骤(3)中，墩粗后的坯料的结构示意图；

图2为步骤(4)中预锻上模的结构示意图；

图3为步骤(4)中预锻下模的结构示意图；

图4为步骤(4)中，经过开式模锻后制得的上宽下窄的饼状坯料的结构示意图；

图5为步骤(5)中终锻上模的结构示意图；

图6为步骤(5)中终锻下模的结构示意图；

图7为步骤(5)中顶杆的结构示意图；

图8为步骤(5)中，经过闭式模锻后制得的锻坯的结构示意图；

图9为盆齿锻件的结构示意图；

图10为实施例的工艺流程简图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

一种盆齿锻件精锻成型工艺，包括如下操作步骤：

(1)锯切原料，以制得圆柱形的坯料。

在本步骤中，原料的形状为圆柱形棒料，原料大多有数米长，加工盆齿锻件时，一次性使用不完，所以需要锯切原料，来获得加工盆齿锻件所用的坯料。

具体的，原料采用低合金高强度钢。

低合金高强度钢有两种选择。

第一种选择，按重量百分比，低合金高强度钢的化学组分为：C：0.19-0.25％，Si：0.17-0.37％，Mn：0.60-1.00％，P:≤0.030％，S:≤0.030％，Cr：0.85-1.25％，Mo：0.35-0.45％，Cu≤0.20％，Ni≤0.25％，N≤0.012％。

第二种选择，低合金高强度钢采用22CrMoH材料。

可使用锯切设备对原料进行锯切，例如，锯切设备可采用圆盘锯。

原料经过锯切之后，坯料的形状也为圆柱形，虽然坯料和原料都为圆柱形，但是在轴向长度上，坯料比原料更短，以便于满足盆齿锻件的加工需要。

(2)加热坯料并保温，使坯料转变至奥氏体相区。

在本步骤中，之所以加热坯料，是为了将坯料加热至奥氏体相区，奥氏体相区的坯料具有良好的塑性和锻压性能，能够方便后续的锻制。之所以保温坯料，是为了让坯料能够被加热均匀，以便于让坯料更全面地转变至奥氏体相区，从而提高后续锻制的质量。

具体的，使用加热设备加热坯料，例如，加热设备可采用高频加热炉。

加热的温度为1230±20℃。加热的时间和保温的时间需要根据实际生产来定，只要坯料全面转变至奥氏体相区即可出炉。

(3)墩粗加热后的坯料。

在本步骤中，墩粗是为减小坯料的厚度，以便于减少下一步骤中开式模锻的锻造进给量，以便于降低开式模锻的锻造难度，并提高加工精度。

具体的，墩粗时，需要使用锻压设备进行墩粗，例如，锻压设备可采用摩擦压力机。墩粗后的坯料如图1所示。

(4)对墩粗后的坯料采用开式模锻进行锻制，以制得上宽下窄的饼状的坯料。

在本步骤中，开式模锻的作用，是为了让坯料形成上宽下窄的饼状，也就使得坯料的份量得到预分配，坯料的上部份量比下部份量多，能够为最终盆齿锻件中部台阶孔的获得预先分配份量(盆齿锻件中部台阶孔中，上段的孔径比中段和下段的孔径更大，使得盆齿锻件上部需要比下部更多的份量)。能够为更快速地进行下一步骤的闭式模锻打下基础。

开式模锻是指金属在不完全受限制的模具的模膛内变形流动。

为了与后续的模具加以区分，在本实施例中，开式模锻所采用的模具称为预锻模具。预锻模具包括预锻上模和预锻下模。预锻上模安装于锻压设备的锤头上，预锻上模的轴截面呈现台阶形，如图2所示。预锻下模安装于锻压设备的工作台上，预锻下模的结构如图3所示。

开式模锻包括如下操作步骤：

①将开式模锻所使用的预锻模具预热至300-450℃。

预热能够提高预锻模具的韧性，以便于防止预锻模具在高强度的压力下开裂，延长预锻模具的使用寿命，节省成本。并且，墩粗后的坯料仍具有较高的温度，如果不预热预锻模具，温度较高的坯料与温度较低的预锻模具接触后，坯料表面的温度将会下降，使得坯料内外温度不均，坯料内部向外膨胀，坯料表面受冷收缩，使得坯料表面出现开裂，降低锻造质量。

具体的，可使用加热设备预热预锻模具。

②预锻模具预热完成后，在锻压设备上装配好预锻模具。将墩粗后的坯料放置在预锻下模上端面的凹槽中。启动锻压设备，锻压设备的锤头带动预锻上模对预锻下模上的坯料进行锤打。当坯料的上端面被锤打平整后，停止锤打，此时坯料的结构如图4所示，此时的坯料为上宽下窄的饼状。

(5)对上宽下窄的饼状的坯料采用闭式模锻进行锻制，以制得锻坯，锻坯不仅具有盆齿锻件的外形，还具有盆齿锻件中部台阶孔的上段和下段。

在本步骤中，闭式模锻的作用是将上宽下窄的饼状的坯料锻造成型，得到具有盆齿锻件外形、盆齿锻件中部台阶孔的上段和下段的锻坯。

闭式模锻是指金属能够在四周封闭的模具的模膛中成型。

在本实施例中，闭式模锻所采用的模具称为终锻模具。如图5-7所示，终锻模具包括终锻上模、终锻下模、顶杆。终锻上模安装于锻压设备的锤头上，终锻下模安装于锻压设备的工作台上，终锻下模的模腔底部安装有顶杆。

闭式模锻包括如下操作步骤：

①将闭式模锻所使用的终锻模具预热至300-450℃。

预热终锻模具和预热预锻模具的作用相同，一方面，是为了提高终锻模具的韧性，以便于防止终锻模具在高强度的压力下开裂，延长终锻模具的使用寿命，节省成本；另一方面，是为了防止锻坯的表面开裂，来提高锻造质量。

②终锻模具预热完成后，在锻压设备上装配好终锻模具。将饼状的坯料放置在终锻模具中的终锻下模的模腔内。启动锻压设备，锻压设备的锤头带动终锻上模对终锻下模上的坯料锤打成型，制得锻坯，如图8所示，锻坯不仅具有盆齿锻件的外形，在锻坯上端面的凹坑为盆齿锻件中部台阶孔的上段，在锻坯下端面的凹坑为盆齿锻件中部台阶孔的下段。

(6)对锻坯进行冲孔，去除锻坯的芯料，以制得盆齿锻件。

具体的，可使用锻压设备冲孔，不过需要使用粗细符合盆齿锻件中部台阶孔中段粗细的锤头。冲孔后，盆齿锻件的形状如图9所示。

(7)对盆齿锻件进行热处理。

在本步骤中，对盆齿锻件进行热处理，是为了消除锻造应力，提高盆齿锻件的切削加工性能。具体的，可对盆齿锻件进行等温正火热处理。

通过上述步骤可知，本实施例提供的盆齿锻件精锻成型工艺具有以下效果：

第一，与背景技术相比，本实施例示例的盆齿锻件精锻成型工艺，通过在闭式模锻之前采用开式模锻，能够使得坯料的份量得到预分配，以便于在闭式模锻时，减小变形量，从而降低了成型难度，也降低了出现折伤的风险。一方面，无需对折伤进行修复，节省了修复步骤，缩短了工时，提高了加工效率，降低了加工成本；另一方面，提高了产品合格率，降低了报废率，有利于减少原料的消耗，节约资源，节省了加工成本。

第二，在背景技术中，步骤(1)锯切需要使用锯切设备，步骤(2)加热、步骤(7)热处理都需要使用加热设备，步骤(3)墩粗、步骤(4)冲孔、步骤(6)闭式模锻都需要使用锻造设备，步骤(4)环轧需要使用环轧设备。在本实施例示例的盆齿锻件精锻成型工艺中，步骤(1)锯切需要使用锯切设备，步骤(2)加热、步骤(7)热处理都需要使用加热设备，步骤(3)墩粗、步骤(4)开式模锻、步骤(5)闭式模锻、步骤(6)冲孔都需要使用锻造设备。

使得本实施例示例的盆齿锻件精锻成型工艺，无需使用环轧设备，从而节省了设备的投入，进一步降低了加工成本。

第三，在背景技术中，只有步骤(3)墩粗和步骤(6)闭式模锻实现锻造加工，在本实施例示例的盆齿锻件精锻成型工艺中，不仅有步骤(3)墩粗和步骤(5)闭式模锻实现锻造加工，还有步骤(4)的开式模锻实现锻造加工。使得本实施例示例的盆齿锻件精锻成型工艺，比背景技术增加了开式模锻的锻造加工，增大了锻造比，有利于提高盆齿锻件的力学性能。

相同产品锻造比越大对材料的性能越好。举个例子，揉面团时揉搓的次数越多，面条就越劲道。经过更大的锻造比成型就会产生更强的力学性能。

并且，通过开式模锻和闭式模锻的锻造，盆齿锻件的内部锻造纤维具有仿形轧制纤维流向的特点，也有利于提高盆齿锻件的力学性能。其中，仿形轧制纤维流向是指锻造流线，材料经过锻压后，经过截面腐蚀也会出现锻造流线。比如一条河流过会留下流水的痕迹一样。

第四，本实施例示例的盆齿锻件精锻成型工艺，通过开式模锻和闭式模锻制作的盆齿锻件截面较小、重量较轻。在后续热处理时，能够降低能耗，在后续的机加工工序时，刀具和工时的消耗也能够降低，有利于进一步提高加工效率、节省加工成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。