[發明專利]一種大直徑活塞塞頭、臺階軸或油缸成型工藝及其加工設備

有效

• 申請號: 201210140338.8
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN103386451A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 雷幫榮
• 申請（專利權）人: 雷幫榮
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種金屬鍛造加工工藝及設備，特別涉及一種利用平鍛液壓機進行大直徑活塞塞頭、臺階軸或油缸成型加工的工藝及設備，屬于金屬鍛造加工領域。

背景技術

目前，在石油機械、煤礦機械、汽車零部件等行業中，熱擠壓鐓出活塞塞頭或臺階軸的直徑范圍在：￠20～￠60mm之間，長度在20～100mm之間。如塞頭或臺階軸直徑超出此范圍，則熱擠壓過程經常出現活塞頭大尾小，活塞后部形成倒錐形，單邊留量＞10mm等情況，現有工藝無法保證加工質量。于是，大直徑活塞塞頭或臺階軸在現有技術中通常采用焊接或機加工藝進行加工。

在現有焊接工藝中，如加工直徑￠270mm，長215mm的塞頭時，焊接直徑為￠298mm，需要6小時/件，某大型煤礦企業有8臺焊接機械手，在正常情況下一天能焊接32件，經機械加工、探傷后返修率≥90％。不僅焊接效率低、返修率高、勞動強度大，而且長時間焊接產生的廢氣還會對工作環境和操作工人的健康造成影響，使得離崗和怠工現象嚴重。而采用機加工藝，車床切削塞桿采用￠300mm×1580mm圓棒料進行加工，耗時5小時，基本加工工藝為：粗車→熱處理→精車，材料重877kg，產品凈重674kg，產生廢鋼削203kg，殘值基本上與折舊、加工費、刀具費等持平，一根塞桿材料費為9647元，損耗材料費為2233元。不僅原材料損耗嚴重，成本居高不下，而且加工工藝復雜，生產效率低。

由于焊接工藝和機加工藝受自身加工條件的限制，依靠工藝改進已無法滿足大直徑活塞塞頭或臺階軸的加工需要。于是，對現有熱擠壓鐓出工藝進行改進，通過多種方式控制或消除鐓出缺陷，就成為目前唯一可行的方法。

發明內容

鑒于上述現有情況，本發明旨在提供一種鐓出速度快、成品率高的適于大尺寸活塞塞頭、臺階軸或油缸鐓出加工的工藝及設備，以滿足直徑￠50～￠450mm，鐓出長度20～1400mm，產品長度范圍在200～24000mm之間的棒料鐓出成型需要，以及滿足鐓粗范圍￠88.9～￠1200mm，鐓粗長度20～800mm之間的管料鐓出成型需要。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種大直徑活塞塞頭、臺階軸或油缸成型工藝，包括：

步驟一、預處理采用梯度加熱的方式，對活塞塞頭、臺階軸或油缸變形區及變形區與非變形區之間的過渡區進行滿足始鍛溫度的加熱，保證活塞塞頭、臺階軸或油缸的變形區溫度低于過渡區溫度80～100℃。

預處理的梯度加熱采用平行中頻雙爐體進行加熱。其中，加熱過程分為局部加熱和整體加熱兩個階段。局部加熱用于加熱需首先變形的部位，以保證熱擠壓變形過程首先在此處發生，保證鐓出產品的加工質量，這也是以往熱擠壓工藝經常出現問題的地方。局部加熱時，以活塞塞頭、臺階軸或油缸加工變形區的1/2長度和一個直徑的過渡區長度組成初始加熱段，通過第一個中頻加熱爐完成局部加熱過程，并把加熱溫度控制在600～700℃。第二個階段為整體加熱階段，將活塞塞頭、臺階軸或油缸所有需要加熱的部位放入第二個中頻加熱爐中進行整體加熱，并使加熱溫度達到始鍛溫度，從而最終形成梯度溫度，即活塞塞頭、臺階軸或油缸的變形區溫度低于過渡區溫度80～100℃。

步驟二、模具準備將上、下分體模具中的下半模固定在工作臺上，上半模對應固定在垂直方向的豎直加載液壓機上，模腔成型區與非成型區連接處采用錐面過渡。

上、下半模的模具組成方式，使鐓出過程在一個相對寬松的環境下進行，利用豎直加載液壓機形成對模具整體的徑向壓力，保證變形過程在受壓狀態下可控進行，使變形區在鐓粗、膨脹過程中更易充滿模腔，保證了鐓出產品質量的可靠性，同時，分體結構的模具還使模具自身加工方便，脫模簡單，避免了膨脹過程對模具造成的直接影響。

為進一步提高模具使用的可靠性，在模腔成型區與非成型區之間還設有錐面過渡，錐面過渡的角度保持在18°～45°之間。錐面過渡可使鐓出產品在連接處形成完整的金屬流線，保證了鐓出產品的質量。當然，錐面過渡的角度也可根據產品需要進行相應調整，以保持在此角度范圍內為最佳。

步驟三、上模將預處理完成的活塞塞頭或臺階軸水平放入分體模具的相應位置處，變形區和非變形區之間的過渡區與模腔的過渡錐面相對應，通過豎直加載液壓機壓緊上、下半模，并保持上、下半模間隙為1～2mm。

由于變形過程主要在變形區進行，故，過渡區與模腔過渡錐面的對應可有效提高對變形區的支撐，保證變形充分、徹底。