一种高质量轴类锻件立式锻造工艺的制作方法

1.本发明涉及轴类锻件的锻造技术领域，尤其涉及一种高质量轴类锻件立式锻造工艺。


背景技术：

2.在自由锻行业，锻造大型轴类锻件很常见，尤其是中间直径较粗，两端直径较细的台阶轴，参见图1，台阶轴一般使用在齿轮行业上的传动齿轴、机械设备上的托轮轴等。此类轴锻件中间段直径较粗，两端直径较细，直径差较大，按常规轴类锻件锻造方法，做完锻造比后，出坯成圆柱，再两端号印分料，拔出两端直径小的台阶，参见图2；但此常规工艺成型方法有号印长度的局限性：号印端坯料的长度l1最小不能小于出坯直径d的1/3，如产品的材质锻造可塑性较差，则号印时出坯长度l1不小于出坯直径d的1/2，如满足不了这个条件，号印后拔长小台阶时，会在小台阶的两端中心在拔长过程中形成中心缩孔，造成产品尺寸不合格而报废，参见图3；且主轴材质为17-4ph，属沉淀硬化马氏体型时效不锈钢，塑性较差，锻造过程中锻件表面易开裂。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高质量轴类锻件立式锻造工艺，节省原料，提高产品质量。
4.本发明的目的是这样实现的：一种高质量轴类锻件立式锻造工艺，用于生产台阶轴，台阶轴包括中间段以及两端的小台阶，它包括以下内容：步骤一、出坯：出坯时坯料直径小于锻件成型中间段的直径，大于锻件成型中间段直径的一半；步骤二、镦粗、拔长；步骤三、号印两端小台阶；步骤四、预拔两端小台阶，保留最后一火次的变形量，；步骤五、将预制坯锻件竖立，两端小台阶放进模具内，上部的小台阶放入上模中，下部的小台阶放入下模中；步骤六：将预制坯锻件竖向镦粗，使中间段变粗，直径达到锻件的成型尺寸；步骤七：脱模；步骤八：将两端小台阶再次按锻件的成型尺寸拔长到位。
5.进一步地，所述步骤四中预留锻造比大于1.5。
6.进一步地，所述步骤五中上模和下模的结构相同，均为圆环形模具。
7.进一步地，所述步骤七中脱模后滚圆。
8.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明出坯时不必按照产品尺寸的中间段直径出坯，出坯直径变小，避免了号
印分料的局限性，两端小台阶拔长时无需再加料，因此本发明可节省原材料，同一产品，使用本发明的锻造工艺技术，可节省30%的材料重量。
9.（2）本发明在最后一个火次锻造时，镦粗中间段，拔长两端小台阶，产品各部位都有变形量，组织更均匀，常规工艺最后只拔长两端小台阶，中间段再有变形，易产生粗晶，各部位组织差异大。
10.（3）本发明在镦粗中间段时将上下两个小台阶装入工装模具，易于控制两端小台阶与大直径中间段的同轴度，可校正各段台阶的同轴度，常规工艺无法校正同轴度。
11.（4）因本产品材料为不锈钢，材质塑性差，易开裂，常规工艺在号印拔两端小台阶时，因台阶落差大，极易在台阶根部产生裂纹；而本发明的各次变形量小，可避免裂纹的产生，提高产品质量。
附图说明
12.图1为台阶轴的结构示意图。
13.图2为对比例1的变形过程示意图。
14.图3为对比例1的次品示意图。
15.图4为本发明的实施例1的工艺过程示意图。
16.图5为本发明的实施例2的变形过程示意图。
17.图6为本发明的实施例3的变形过程示意图。
18.图7为本发明的实施例4的锻件示意图。
19.其中：台阶轴1、中间段11、小台阶12、上模2、下模3。
具体实施方式
20.为更好地理解本发明的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本发明的技术方案的具体实施态样，其仅为本发明技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如a部件位于b部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。
21.实施例1：参见图4，图4绘制了一种高质量轴类锻件立式锻造工艺的工艺过程示意图。如图所示，本实施例1的一种高质量轴类锻件立式锻造工艺，生产产品为台阶轴1，台阶轴1包括中间段11以及两端的小台阶12，中间段11的长度为570mm、直径为845mm，小台阶12的长度为800mm、直径为350mm，其工艺流程包括以下内容：步骤一、出坯：出坯时坯料直径做到φ580mm，由此号印出坯时的最小长度可以变小，不必再增加额外辅料；步骤二、号印两端小台阶12；步骤三、预拔两端小台阶12，保留最后一火次的变形量，预留锻造比大于1.5；步骤四、将预制坯锻件竖立，两端小台阶12放进模具内，上部的小台阶12放入上模2中，下部的小台阶12放入下模3中；上模2和下模3结构相同，均为圆环形模具，圆环的中心孔的直径略大于预制坯锻件的小台阶12的直径；
步骤五：用压机将预制坯锻件竖向镦粗，使中间段11变粗，直径达到锻件的设计尺寸；步骤六、脱模；步骤七、脱模后将两端小台阶12再次按锻件的设计尺寸拔长成型到位。
22.本实施例1的锻件的下料重量为4.5t。
23.实施例2：参见图5，图5绘制了一种高质量轴类锻件立式锻造工艺的工艺过程示意图。如图所示，本实施例2生产主轴，产品成型尺寸为：中间段的长度为510mm、直径为805mm，小台阶的长度为567.5mm、直径为290mm，其工艺流程包括以下内容：第一火次在 1170℃的始锻温度下，锯除钢锭水口，在 900℃ 的终锻温度以上锭身周面轻压约20-30mm，倒八方，小变形镦粗后回炉；第二火次再将锻件加热到 1180℃的始锻温度，将锻件回炉加热出炉转至镦粗漏盘镦粗，在 900℃ 的终锻温度以上镦粗至800mm高，拔长到670mm八方；第三火次再将锻件回炉加热到 1180℃的始锻温度，出炉转至镦粗漏盘镦粗，在 900℃ 的终锻温度以上镦粗至800mm高，拔长到620mm八方；号印，拔两端小台阶；第四火次再将锻件回炉加热到 1180℃的始锻温度，将锻件竖立，将两端小台阶分别放入上模和下模中，在 900℃ 的终锻温度以上用压机竖向镦粗，使中间段变粗，直径达到锻件的设计尺寸；脱模后滚圆；最后拔长两端小台阶，达到锻件的设计成型尺寸。
24.实施例3：参见图6，图6绘制了一种高质量轴类锻件立式锻造工艺的工艺过程示意图。如图所示，本实施例3生产主轴，产品成型尺寸为：中间段的长度为480mm、直径为670mm，小台阶的长度为407.5mm、直径为265mm，其工艺流程包括以下内容：第一火次电渣钢锭热送，在 1170℃的始锻温度下，锻件锭身周面轻压约20-30mm，在 900℃ 的终锻温度以上，小端凹坑局部镦压镦平，小变形镦平后回炉；第二火次再将锻件回炉加热到 1180℃的始锻温度，出炉转至镦粗漏盘镦粗，在 900℃ 的终锻温度以上镦粗至850mm高，拔长到630mm八方；第三火次再将锻件回炉加热到 1180℃的始锻温度，出炉转至镦粗漏盘镦粗，在 900℃ 的终锻温度以上镦粗至800mm高，拔长到φ620mm；第四火次
再将锻件回炉加热到 1180℃的始锻温度，出炉后号印，号印时压下深度约40-50mm，在 900℃ 的终锻温度以上拔两端小台阶；第五火次再将锻件回炉加热到 1180℃的始锻温度，将锻件竖立，将两端小台阶分别放入上模和下模中，在 900℃ 的终锻温度以上用压机竖向镦粗，使中间段变粗，直径达到锻件的设计尺寸；脱模后滚圆；最后拔长两端小台阶，达到锻件的设计成型尺寸。
25.实施例4：参见图7，图7绘制了一种高质量轴类锻件立式锻造工艺的工艺过程示意图。如图所示，本实施例4生产齿轴，产品成型尺寸为：中间段的长度为510mm、直径为1044mm，一端的小台阶的长度为1100mm、直径为351mm，另一端的小台阶的长度为673mm、直径为444mm，其工艺流程包括以下内容：第一火次在 1200℃的始锻温度下，将钢锭锻件压把、倒棱、剁冒口，然后在 850℃ 的终锻温度以上镦粗至900mm高，拔长800mm八方；第二火次将锻件回炉加热至1200℃的始锻温度后出炉转至镦粗漏盘镦粗，然后在 850℃ 的终锻温度以上镦粗至900mm高，拔圆至直径为φ800mm，两端出坯拔直径φ500mm，长度为850mm；第三火次将锻件回炉加热至1200℃的始锻温度后出炉，将锻件竖立，将两端小台阶分别放入上模和下模中，然后在 850℃ 的终锻温度以上用压机竖向镦粗，使中间段变粗，直径达到锻件的设计尺寸；脱模后滚圆；最后拔长两端小台阶，达到锻件的设计成型尺寸。
26.对比例1：参见图2和图3，图2绘制了对比例1的变形过程示意图。如图所示，对比例1的工艺方法包括以下内容：步骤一、做锻造比：计算拔长两端小台阶，号印长度不到200mm，远远小于直径的1/2，故按常规锻造方法，需把出坯长度延长到坯料直径的1/2，因此两端小台阶需额外增加辅料锻造；步骤二、出坯：按实施例1的产品尺寸出坯，坯料直径为φ845mm；步骤三、两端号印分料；步骤四、拔出两端直径小的台阶；按本对比例1的方法生产，锻件下料重量需要6.5t，实施例1所需锻件下料重量比对比例1少2t。
27.以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。