盲孔类锻件的锻造工艺分析

肖红亮 彭伟坤

摘要：在我国机械加工制造行业发展过程中，盲孔类锻件的加工制造工艺是一项重要难题，当前主要采用分体锻造模式，在锻造完成后对其进行焊接，虽然这种锻造方法能够满足一般的工件要求，但是对于一些精度较高的工件产品而言，这种分体锻造的方式难以保证质量，所以需要结合工件的实际要求，对其锻造工艺进行优化，从而满足多种不同类型工件的加工制造要求。因此，本文将对盲孔类锻件的锻造工艺进行深度地研究与分析，并提出一些合理的意见和措施，旨在进一步促进锻造工艺技术水平提高。

关键词：盲孔类锻件；锻造工艺；工艺思路；方案优化；技术创新

在机械工件加工对于精密度和质量要求不断提高的背景下，为了更好地满足加工制造业发展，必须对传统工艺进行创新。部分盲孔类锻件不允许采用焊接工艺进行处理，否则会导致其性能受到影响，所以需要将其加工为实心或较浅、较小的盲孔，之后结合机械加工技术将其加工至设计方案要求的尺寸，虽然这种工艺对传统锻造技术进行一定优化，但是仍然存在部分问题，为此本文提出锻出盲孔的锻造工艺，能够有效降低盲孔类锻件重量以及机械加工量，同时能够保障锻造加工质量。

1盲孔类锻件锻造难点分析

盲孔类锻件是机械加工中常见的一种工件类型，因为盲孔需要连接工件表层和内层，且不能贯通，所以在锻造方面具有许多难点，相比于常规的孔类锻件加工而言难度更高，其锻造难点主要体现在以下几个方面：

1.1余量过大

当前所采用的盲孔类锻件普遍存在余量太大的问题，会导致锻件的重量过大，从而严重浪费锻造原材料。为了满足盲孔类锻件的尺寸要求，一般情况下会选择增加余量的锻造方式，这种方式虽然有利于盲孔尺寸的后期调整，但是余量过大会导致锻造材料严重浪费，且锻件自身重量过大，会影响锻造工艺应用便利性，不利于锻造成本控制。保留更大的盲孔余量是一种常规的盲孔类锻件锻造方式，在工艺水平较为落后的情况下具有良好效果，但是随着锻造工艺技术水平的提升，保留较大余量的锻造方法需要进行更新。

1.2纤维流线破坏严重

因为盲孔类锻件需要采用机械加工成型的方式，如果加工机械的性能较差，会导致盲孔类锻件的纤维流线受到破坏，从而严重影响锻件质量。当前所采用的盲孔类锻件锻造机械，其加工精度商不能满足盲孔类锻件的要求，如果发生纤维流线被破坏的问题，则无法生产出符合要求的锻件产品。在锻造过程中，金属的脆性杂质会被充分打碎，顺着金属主要方向延伸为具有链状的线条，也就是纤维流线，纤维流线必须保证其受拉力方向一致，才能够提高锻件性能，所以在盲孔类锻件加工时，必须确保其纤维流线完成，不能使其受到破坏。

2锻造工艺分析

本文以H市某公司所生产的活塞套产品作为研究对象，对其采用的盲孔类锻件锻造工艺进行分析。

2.1工件技术要求

该工件为活塞套，材质为20Mn2，在设计方案要求中，需要采用整体锻造成型工艺，不能采用分体焊接方式；钢锭通过电炉冶炼、钢包精炼以及真空脱气的方式进行处理；对拉伸样品端头的化学成分进行检测，根据相关技术标准规定对成品的化学成分进行检测， 误差不能超过规定范围；超声检测根据相关标准，依据CLASS C/c级进行验收；力学性能要求为R_eL≥600MPa，R_m≥790MPa，A≥10%，Z≥40%，KU₂≥48J

2.2工件形状分析

该活塞套工件的形状为带法兰圆柱体形状，内孔为台阶孔，大孔尺寸为1000mm*1600mm，小孔尺寸为200mm*200mm。

2.3工件锻造难点分析

该活塞套工件的小头一端内部孔径过小，如果采用一般锻造工艺无法有效打出内孔，所以需要结合活塞套的实际情况和具体要求，对锻造工艺进行优化。采用常规工艺将活塞套锻造为实心柱体，需要采用钢锭约30吨，经过锻造后通过机械加工铣出小头端内孔，加工时间设计为160h。

2.4锻造工艺创新

为了减少该活塞套工件锻造材料消耗，同时提高锻造效率，采用如下创新设计：在经过第一次镦拔主变形后，将其锻造为1900mm，将第二段和第三段台阶拔出，之后采用盲孔芯棒冲拔锻造出盲孔，之后将其锻造至要求的尺寸。相比于常规锻造工艺而言，本次锻造工艺的创新使得钢锭材料的用量减少约5墩，同时提高加工效率至100h。在确定活塞套盲孔工件的锻造方案后，采用计算机软件对其进行模拟，从而明确金属纤维流线和变形情况，模拟结果显示该方法能够保证工件质量。

3创新型盲孔类锻件工艺的具体应用

3.1钢锭冶炼

本次盲孔类锻件锻造采用电炉精练、钢包精练以及真空脱气三种工艺相结合的方式，将35吨钢锭膜进行浇筑，在钢锭脱模后传热到锻压车间进行装炉加热。

3.2锻造流程

该工艺采用钢锭25吨，利用50MN压机进行锻造。首先，在1250摄氏度温度条件下保温15小时，在钢锭冒口端进行压钳把、倒棱以及挫水口处理，将其镦粗到1900mm，并通过WHF锻造工艺进行拔长处理，拔长八方1250mm。其次，在1250摄氏度温度条件下保温12小时，将其镦粗为2000mm，圆至1900mm，将第二段和第三段台阶拔长到1600mm，之后进行剁钳把和端平平整处理。最后，在200摄氏度温度条件下保温12小时，采用60mm实心冲头冲出盲孔，盲孔深度为600mm，在盲孔大端插入盲孔芯棒，将其拔长到一定深度后，将胚料开口线上直立竖起，之后将芯棒插入盲孔中，采用压机将盲孔芯棒压入，压入到指定深度后，横下胚料，将盲孔芯棒伸出拔长，多次重复上述工艺，直到盲孔尺寸达到设计方案要求，之后对其进行精整和校对处理，能够有效保证该盲孔类锻件质量。

3.3锻造注意事项

首先，在第一道工序中，拔长需要采用宽平砧，并严格依据WHF技术参数进行拔长，在1250摄氏度温度条件下保存，使其满足中心压实的良好应力状态、合理应变条件以及促使压实和焊合的温度环境，从而能够将钢锭打碎重新塑性，能够避免钢锭内部出现缺陷，使盲孔类锻件的锻造符合质量要求。其次，在冲出盲孔后很容易出现抱死问题，此时难以从盲孔中拔出，所以在本次针对盲孔类锻件的锻造工艺中，将冲头拔出模具的倾斜度设计为10°，底面圆角半径设计超过100mm，从而能够有效避免抱死问题发生，不仅能够避免影响盲孔类锻件锻造质量，同时能够为后续的锻造打下基础。第三，为了顺利拔出盲孔芯棒，盲孔芯棒的锥度设计超过1:20，从而能够减轻盲孔底部的折叠，盲孔芯棒顶部和侧面更加圆滑，圆角半径设计超过100mm。

3.4锻造成果

在该盲孔类锻件完成后，经过质量和性能参数检测后，其晶粒度能够满足5级要求，无损检测满足SEP 1921-194 Gr.3 CLASS C/c级，力学性R_el为762MPa，R_m为960MPa，A为12%，Z为49%，KU₂为55J，能够满足委托方的要求，说明本次工艺优化效果良好。

结束语

综上所述，本文全面阐述盲孔类锻件的特点和锻造难点，并结合H市某企业的活塞套锻件，对锻造工艺的创新应用进行分析，希望能够对盲孔类锻件的锻造工艺优化与创新起到一定的借鉴和帮助作用，全面提高锻件锻造技术水平，从而提升我国机械制造业综合能力。

参考文献

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