預防薄壁環鍛件熱處理變形？這個可以了解一下

本文摘選自《模具工業》2017年第3期

作者：楊良會，吳永安，謝撰業，王華東，馮曉川

（貴州航宇科技發展股份有限公司）

軋製成形的薄壁環鍛件，熱處理過程中，由於材料發生相變、內應力釋放等原因，熱處理後鍛件容易發生變形。圖1所示為薄壁環鍛件結構，材料為GH141，內徑?1567mm，壁厚50mm，高度200mm，環鍛件圓柱度為2mm。環鍛件熱處理後發生變形，不能滿足圓柱度2mm要求。設計一副組合式的防變形模具，預防鍛件熱處理後變形，適用於內徑?1200～?1900mm的環鍛件生產。

圖1 薄壁環鍛件結構

模具的工作環境與使用要求

軋製成形的模具需與製件同爐加熱，且因生產的需求模具需反覆加熱使用；模具加熱冷卻時會發生熱脹冷縮現象，故成形薄壁環鍛件的模具結構必須保證模具在加熱冷卻時不發生鬆動，保證鍛件的成形質量。不同鍛件的尺寸不同，所需的模具也不一樣，如果針對不同尺寸鍛件都設計專用的模具，會給模具的庫存和製造成本帶來巨大壓力；設計通用的模具，適應不同尺寸鍛件的生產需求，經濟效益明顯提高。

模具設計要點

材料選擇

模具材料的選擇需根據鍛件熱處理及加熱溫度確定；材料選擇參考GB/T8492標準，按照薄壁環鍛件特點，需選擇可在1200℃以上工作的模具材料，為保證模具工作過程中所有零件的熱脹冷縮一致，所有模具零件採用同種材料製造。

支架與固緊方式結構設計

模具工作時，模具與鍛件同時放在熱處理框中，由料框支撐鍛件與模具進行加工生產。鍛件成形過程中，加熱冷卻時會發生熱脹冷縮現象，為保證模具緊固的穩定可靠，支撐的懸臂、緊固的楔子採用同種材料製造，並且緊固零件需保證在多次反覆加熱冷卻、表面發生氧化後仍能正常使用。

圖2 模具結構

1.支架2.懸臂3.楔子4.製件

根據薄壁環鍛件的結構特點，模具結構設計如圖2所示，模具的支架1加工成環狀，將支撐製件的懸臂2用楔子3固定於支架1上，懸臂2與製件4用燕尾槽連接，調整懸臂2的位置即可獲得特定尺寸的模具。懸臂2與製件4的支撐接觸可採用線接觸；為保證鍛件的圓柱度，避免多邊形產生，模具採用6~8根懸臂。

生產時，先將模具的懸臂調整至鍛件內徑尺寸，然後將鍛件置於熱處理框中，再將模具置於鍛件內，最後將鍛件、模具與熱處理框同時放入熱處理爐中進行熱處理；鍛件受熱時因熱脹冷縮變形，此時懸臂受徑向力的作用，而由於楔子的緊固作用，懸臂保持原狀，達到防止鍛件變形的目的。楔子的緊固方嚮應與懸臂受力方向相同，模具工作狀態如圖3所示。

圖3 模具工作狀態

支架與懸臂尺寸設計

支架和懸臂是預防模具變形的重要組成部分，其尺寸根據鍛件尺寸而定，經分析，需使用模具防止熱處理變形的鍛件尺寸直徑在?500~?1800mm，而直徑在?1200~?1800mm的鍛件數量較多，因此針對直徑為?1200mm~?1900mm的鍛件設計相應的組合預防模具變形。支架直徑為?1000mm的結構如圖4所示。考慮緊固的需要，支架壁厚取50mm；鍛件的高度在50~200mm，支架高度設計為200mm。雖然熱處理變形對懸臂產生的力不能計算，但支架壁厚為50mm大於需熱處理的鍛件的壁厚，可以保證支架不會因受製件變形力而變形。

圖4 支架結構

圖5 懸臂結構

支撐懸臂的位置需根據鍛件的尺寸進行調整，其長度受支架尺寸的限制。如圖5所示，為保證鍛件的正常生產，懸臂長度取500mm，厚度取40mm。懸臂的支撐部分設計為弧形，與鍛件為線接觸。對內徑不規則的鍛件，懸臂支撐部分與鍛件可設置為點接觸，但應保證緊固穩定，否則應設計專用懸臂進行生產。

模具零件熱處理要求

模具零件用鑄造方法製造而成，並按GB/T8492推薦的退火溫度退火後使用；用鍛造方法製造的模具零件按GB/T1221推薦的熱處理工藝處理後使用。

採用薄壁環鍛件預防熱處理變形模具生產的鍛件有效解決鍛件熱處理過程中的變形問題。實踐證明，該組合式模具不僅能夠防止薄壁環鍛件熱處理變形，還能用於一定尺寸範圍的薄壁環鍛件生產。該模具適用性好、結構簡單、使用方便，可為類似鍛件的預防熱處理變形提供參考。

微信編輯：野牛

《模具工業》創刊於1975年，是我國最早出版的模具專業期刊，系中國模具工業協會會刊，在我國模具行業具有較高的知名度和影響力，主要報道各類模具先進技術及行業動態等，是交流模具技術、傳播模具信息、宣傳行業廣告的理想平台。

《模具工業》雜誌唯一官網為中國模聚網（www.moulds.com.cn），雜誌投稿系統的鏈接為http://www.moulds.com.cn/magazine/

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！