本文通过对高压油缸异形法兰锻件的分析，从理论上对异形法兰大锻件的锻造可行性进行探讨。结合锻造厂的生产实际，制定锻造工艺。从下料、加热、锻造、锻后处理、检验进行规范，分析锻造变形过程的可行性。确保锻出形状，保证锻件力学性能，提高锻件的质量，为高质量的高压油缸异形法兰提供质量保证。

高压油缸异形法兰是我公司为国内某公司长期供应的一种特殊油缸的配件。质量要求高，对锻件的力学性能及无损探伤都有很高的要求。锻造是改善锻件内部质量关键工序，锻件质量直接影响高压油缸的整体质量。我们从下料、加热、锻造过程、锻后正火、冷却等方面进行全方位的控制，锻出了质量合格，外形满足用户要求的优质锻件。

产品特点

异形法兰的形状如图1 所示，异形法兰锻造是一个新课题。它的形状为中间方形，向前凸起凸台并且带孔，两边各有一个短轴。产品质量要求高，锻造难度大。以往的异形法兰锻造是整体锻造为方块，或锻成方块后氧气切割两端为方轴。加工余量大，锻造流线不完整，整体质量不佳，质量无法得到提升。

工艺分析

异形法兰所用材料为45#钢，由于锻件形状复杂，整体锻造难度大。根据零件形状对产品的锻造可能性进行分析，制定一种大型异形法兰的自由锻工艺方法，进行锻造工艺设计，锻件最大限度接近零件形状。解决了现有技术中存在工艺不合理，不科学，导致成品材料利用率低的问题。

锻造工艺规划

编制锻造工艺锻件图

根据零件形状图1，锻件最大限度接近零件形状，加放余量和公差，两端短轴加了锻造工艺长度，以确保各部分加工余量和锻造成形顺利，锻件图如图2 所示，两端虚线部分为在锻造过程中所需要预留的工艺长度(这是由于两端轴太短，在锻出短轴时锻前的坯料太短，无法满足锻出条件。为了锻出短轴部分特别增加的工艺长度在锻件锻造完成后，将其沿竖直虚线部分切除)。

计算锻件重量、下料重量

根据图2 计算锻件重量，并考虑锻件过渡部分的不平等因素。综合考虑计算出锻件重量为1369kg。为满足锻出条件而附加的工艺长度加料为136×2=272kg，考虑到火耗及火次下料重量为1369+272=1641kg。由于冲孔会产生芯料损失，芯料重量为60kg。1641+60=1701kg 。按三火次锻造，火耗为1.07。1701×1.07=1820kg。

而传统的锻造方块的工艺为1220+466+715= 3191kg，按两火次，取火耗为1.05，3191×1.05= 3350kg。

新的工艺方法比传统的工艺方法单件节约原材料3350-1820=1530kg。

下料规格的选取

采用2.5 吨钢锭为原材料，材料为45#钢。钢锭切除水口、冒口，利用率为73%。一般的工艺方法是采用工装热切，我们采用加热前进行锯切，用锯床将水口、冒口锯除，留下锭身，进炉加热。注意观察钢锭表面有无缺陷，若发现缺陷立即磨除。

锻造设备、加热设备、锻造温度范围的选取

根据锻造设备的锻造能力和锻造厂的实际情况，并考虑锻造工人的经验，锻造设备选取5 吨锤，加热设备选取燃气室式炉。

根据锻件材料选择始锻温度：1200℃，终锻温度：850℃。这是常规材料温度，没有特殊要求。

锻造火次、锻后冷却的选择

考虑到零件的复杂程度和变形过程，选取锻造火次为3 火次。根据锻件材料(45#钢)，原材料形式(钢锭)和锻件的有效散热面积，锻后冷却采用砂冷。

具体锻造工艺过程

下料

2.5 吨钢锭锯床锯切下料，充分切除水口及冒口。

加热

加热前，钢锭在加热炉门口静置5h，然后再进炉加热。为了避免冷热钢锭同时加热，将炉内其他锻坯锻造完毕后，清炉降温，保证异形法兰用料独自一炉加热，加热炉采用天然气加热炉。钢锭直径约φ510mm，首先，设定炉温为600℃，钢锭进炉保温1h；经过1h 升温，炉温升到850℃，保温1.5h；最后经1h 升温达到炉温1230℃，保温1.5h，总加热时间6h。钢锭应充分加热透才可以出炉进行锻造。当温度低于终锻温度850℃时，必须停锻。入炉重新加热方可出炉进行锻造。

坯料出炉

操作机夹持钢锭，进行倒棱，倒去棱角后焊合钢锭皮下缺陷，此步骤可防止锻件开裂。

钢锭锻造过程

⑴钢锭倒棱角后尺寸为φ500mm×1150mm，镦粗到φ820mm×426mm，锻造比为2.7。

⑵然后将钢锭拔长到φ500mm，锻造比为2.7。

⑶再次镦粗到φ820mm，锻造比为2.7。

⑷然后将钢锭拔长到φ500mm，锻造比为2.7。仅镦粗锻造比达到5.4。锻造比已经满足要求，锻件技术协议要求锻造比大于5，钢锭充分锻透。

⑸锻件放入漏盘(图3)进行镦粗，上部厚度锻到305mm。

⑹坯料倒出漏盘，锻件横起，以直径方向为锻打方向，上部圆拍扁到720mm。

⑺重新放入漏盘轻锻整形，冲内孔φ340mm。

⑻坯料倒出漏盘，锻件横起，保证中间尺寸725mm。在两端压肩，用图4 三角铁分料。

 

⑼夹持一端，锻出另一端。以拔长的方法沿着压肩的位置锻出φ275mm 尺寸。

⑽调头，夹持已经锻出的端头，同理锻出另一端。

⑾修整各部尺寸。

⑿热切两端工艺余料，在锻造完成后立即进行氧气切割，也可以等锻件冷却以后进行锯切。本工艺采用锻后锯切。

⒀锻件埋入干燥的砂子里面进行冷却。

⒁锻件正火，按规定进行正火处理。

结束语

异形法兰类锻件的锻造工艺极其复杂，它是我们经过长期摸索试验得出，一种既提高工作效率又保证产品质量的工艺方法，本工艺满足了异形法兰类锻件的质量要求。后期经过检验，无损探伤，力学性能试验等显示锻件各种指标满足设计要求。异形法兰类锻件自由锻工艺方法是合理有效的。

 

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