CN104624893B - 大型船用曲柄的锻压成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大型船用曲柄的锻压成型方法，包括以下步骤：计算钢锭、镦锻、粗加工、弯压、脱模后进行压平修整以及热处理。在进行粗车加工曲柄锻件时，优选地将曲柄中间的轴部分直接加工成圆柱状，将两侧的曲柄臂加工成平板状并按照粗加工图留有加工余量，在圆柱状轴部分与平板状曲柄臂之间对称制有过渡斜面。采用本发明，不仅有效降低了其它弯锻方法中出现的曲柄臂内部褶皱、全纤维不合和局部探伤缺陷等现象，而且可提高钢锭的利用率，降低生产成本。

Description

大型船用曲柄的锻压成型方法

技术领域

本发明涉及一种曲柄成型方法，具体涉及一种大型船用曲柄的锻压成型方法，属于锻造成型技术领域。

背景技术

曲轴是柴油发动机的核心部件之一，被称为发动机的“心脏”，其制造成本约占发动机总造价的 10%-20%，而对船用曲轴而言，这一比例甚至可以达到 1/3，它对柴油机的平稳、安全运行起着至关重要的作用。

众所周知，船用曲轴良好的内部组织、合理的金属流线以及较高的尺寸精度与其制造工艺是密不可分的。目前，锻造成形的曲轴中，小型曲轴可以采用整体锻造法，最终得到全纤维曲轴，这种曲轴主要用于配有中小型发动机的中小型船舶，而对于大中型船用曲轴由于受到设备及工艺的限制只能采用自由锻造的方法进行生产，而且大中型船用曲轴的制造难度相对于小型曲轴来说要大得多。现有技术中，为了克服大中型船用曲轴的制造难度，通常先将曲柄锻造成型，然后将成型后的曲柄和轴件装配进而构成曲轴。

目前，大型船用曲柄的锻造成型方法有块锻法、环锻法、模锻法、镦锻法、弯锻法等，上述锻造成型方法在实际生产中均有不足之处，例如：块锻法，其缺点是加工余量大，成本高，而且质量很难达标，废品率比较高；环锻法，其缺点是该工艺对设备和工人的操作技能要求很高，在生产中不易实现，而且锻件中仍然存有气孔的危险；模锻法，主要缺点是不同型号的曲拐需要用不同的模具，生产成本会相对较高，尤其利用模锻法生产大型船用曲轴曲柄时要求压力机有很高的吨位，此外对模具的强度也有非常高的要求，在实际生产中的应用不易实现；镦锻法，该方法的缺点是生产中的制造成本太高，不适合小批量生产；弯锻法，采用镦锻-弯曲锻造两步成型，主要有RR、TR、NTR、NRR法，其虽是目前我国船用曲轴生产厂家生产大型船用曲轴曲柄普遍采用的一种方法，但是该方法容易出现曲柄臂内侧底部严重褶皱、外侧外凸或内凹、曲柄销处严重内凹等现象，有的内凹甚至超过了加工面，而且加工后内凹带有局部黑皮，本领域技术人员为了把上述褶皱、外凸及内凹除掉，则需要加大曲柄的加工余量，这样无疑降低了钢锭的利用率（有的钢锭利用率还不到25%），进而造成原材料的浪费，加大生产成本。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种大型船用曲柄的锻压成型方法，在保证曲柄加工质量的前提下，提高钢锭的利用率。

本发明的技术方案：大型船用曲柄的锻压成型方法，包括以下步骤：

（1）计算钢锭：根据曲柄的粗加工图以及曲柄性能要求确定锻造比，同时计算出钢锭；

（2）镦锻：将钢锭通过镦粗和拔长形成“蝴蝶”形曲柄锻件，该曲柄锻件需要满足上述锻造比要求；

（3）粗加工：粗车加工曲柄锻件，加工后尺寸满足曲柄的粗加工图；

（4）弯压：将完成粗加工的曲柄锻件加热，然后通过压机和模具实现压力成型；

（5）脱模后进行压平修整；

（6）热处理；

（7）半精加工。

上述步骤（3）中，在进行粗车加工曲柄锻件时，将曲柄中间的轴部分直接加工成圆柱状，将两侧的曲柄臂加工成平板状并按照粗加工图留有加工余量，在圆柱状轴部分与平板状曲柄臂之间对称制有过渡斜面。

本发明采用镦锻、粗加工、弯压三步成型方法，其过程及优点具体如下：

1、采用镦锻工艺，不仅满足了曲柄要求的锻造比，而且使曲柄更加致密，同时保证了曲拐的全纤维组织；

2、本发明在现有技术基础之上创新增加粗加工工艺，即把锻造好的曲柄锻件加工成成品曲柄打开的形状，同时把曲柄中间的轴部分直接加工成圆柱状，在圆柱状轴部分与平板状曲柄臂之间对称制有过渡斜面，这样做可以节省很多余量，大大提高钢锭利用率；此外，由于增加粗加工工艺，因此只需将曲柄臂的厚度按调质量留加工余量即可，而不用考虑曲柄底部褶皱而特别加大余量，因此同样可以节省原材料，提高搞定利用率；

3、本发明是在完成粗加工之后才进行弯压成型，这种情况下只要相应较小的压力就可以把加工后的曲柄锻件直接压到下模具里，而且通过利用上锤头的半圆弧凹口和下模具的的圆弧凹坑可把曲柄的圆轴部分直接压实，同时将曲柄臂直接挤满下模具，这样不仅保持了曲柄柄臂及曲柄轴的粗加工后状态，而且由于弯压成型这步没有改变曲柄锻后的全纤维状态，只是一部成型步骤，因此有效避免了其它弯锻方法中出现的曲柄臂内部褶皱和全纤维改变和探伤不合等现象。

附图说明

图1为钢锭的结构示意图。

图2为镦锻后曲柄锻件的主视图。

图3为镦锻后曲柄锻件的俯视图。

图4为粗加工后曲柄锻件的主视图。

图5为粗加工后曲柄锻件的俯视图。

图6为弯压前曲柄锻件的示意图。

图7为弯压后曲柄锻件的示意图。

图8为压平前曲柄锻件的示意图。

图9为压平后曲柄锻件的示意图。

具体实施方式

大型船用曲柄的锻压成型方法，包括以下步骤：

（1）计算钢锭：根据曲柄的粗加工图以及曲柄性能要求确定锻造比，同时计算出钢锭，钢锭的结构如图1所示；

（2）镦锻：将钢锭通过镦粗和拔长形成“蝴蝶”形曲柄锻件，如图2和图3所示，该曲柄锻件需要满足上述锻造比要求；

（3）粗加工：粗车加工曲柄锻件，将曲柄中间的轴部分直接加工成圆柱状，将两侧的曲柄臂加工成平板状并按照粗加工图留有加工余量，在圆柱状轴部分与平板状曲柄臂之间对称制有过渡斜面，加工后尺寸满足曲柄的粗加工图，如图4和图5所示；

（4）弯压：先将完成粗加工的曲柄锻件2加热，然后曲柄锻件2把平放在下模具3上，用上锤头1下压，曲柄锻件弯压前和弯压后结构如图6和图7所示；

（5）将曲柄锻件2从下模具3中脱模后放在下平砧上，用操作机夹住舌板5，然后通过使用上平砧对曲柄锻件2进行压平修整，曲柄锻件压平前和压平后结构如图8和图9所示；

（6）最后进行热处理形成曲柄半精加工品。

Claims (1)

1.大型船用曲柄的锻压成型方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）计算钢锭：根据曲柄的粗加工图以及曲柄性能要求确定锻造比，同时计算出钢锭；

（2）镦锻：将钢锭通过镦粗和拔长形成“蝴蝶”形曲柄锻件，该曲柄锻件需要满足上述锻造比要求；

（3）粗加工：粗车加工曲柄锻件，加工后尺寸满足曲柄的粗加工图；在进行粗车加工曲柄锻件时，将曲柄中间的轴部分直接加工成圆柱状，将两侧的曲柄臂加工成平板状并按照粗加工图留有加工余量，在圆柱状轴部分与平板状曲柄臂之间对称制有过渡斜面；

（4）弯压：将完成粗加工的曲柄锻件加热，然后通过压机和模具实现压力成型；

（5）脱模后进行压平修整；

（6）热处理；

（7）半精加工。