一种大直径差台阶轴类锻件胎模成形方法与流程

本发明涉及冶金系统锻造技术领域，特别提供了一种大直径差台阶轴类锻件胎模成形方法。

背景技术：
目前，在使用自由锻锤锻造有台阶的轴类锻件时，主要采用局部拔长或胎模直接成形的方法。但是，当台阶两端直径差较大，超过2倍时，两种方法均不适用。若采用局部拔长的方法，由于直径相差较大，导致需压料长度小于原直径1/2，拔长过程中端部会产生内凹现象，为防止这种现象产生，必须加长压料长度，这样得到的锻件尺寸远远超出了锻件图所要求的尺寸，还需后续加工时进行切断，材料利用率非常低；而采用胎模直接成形的方法，由于直径差较大，变形部分的长径比往往要超出锻造比，镦粗时很容易失稳而弯曲，产生废品。同时，这两种成形方法都只是局部变形，无法保证整体的组织均匀性及机械性能。人们迫切希望获得一种技术效果优良的大直径差台阶轴类锻件胎模成形方法。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种大直径差台阶轴类锻件胎模成形方法，防止缺陷产生同时提高材料的利用率。所述大直径差台阶轴类锻件胎模成形方法步骤如下：①下料；通过计算，切取棒料规格直径D棒，长度L棒，具体计算公式为：通过以下公式计算出胎模的尺寸及棒料规格；1/4πD棒2×L模＝1/4πd2×(L-L1+R)；1/4πD棒2×(L棒-L模)＝1/4πD2×L1；同时满足：(L棒-L模)/D棒＜2.5，L模＞1/2D棒；其中，D为台阶轴大直径端直径，同时也是胎膜外壁尺寸；d为台阶轴小直径端直径；L为台阶轴总长度；L1为台阶轴大直径端长度；L模为胎模的长度；R为台阶轴大直径端和小直径端的过渡圆角；②镦粗；对胎模3进行预热，预热温度范围150℃-300℃，预热时间≥30min，将棒料放进加热炉中进行加热，预热温度范围800℃-900℃，保温最短时间按0.25mm/min-0.6mm/min系数进行计算，上限加30min，加热温度范围1050℃-1180℃，保温时间按0.3mm/min-1.5mm/min系数进行计算，保温后取出，竖立放置在下锤砧4上，使用上锤砧1轻击棒料，将表面氧化皮磕掉成为锻件，然后将锻件放进预热后的胎模3中，具体参见附图4；将胎模3及锻件平稳地摆放在下锤砧上，上锤砧向下运动，将胎模外边的锻件镦粗，具体参见附图5；当L1尺寸满足时，为保证锻件台阶轴小直径端和台阶轴大直径端同心，同时也为了消除由于镦粗过程中产生的外圆鼓形，将锻件2和胎模3一起平放在下锤砧4上，上锤砧1向下运动，进行滚外圆，最终保证台阶轴大直径端直径D和台阶轴大直径端长度L1的尺寸；具体参见附图6；③拔长；将锻件2回炉加热，加热温度范围1050℃-1180℃，保温时间按0.15mm/min-1.5mm/min系数进行计算，保温后取出，夹住台阶轴大直径端进行拔长，具体参见附图7，直至台阶轴小直径端尺寸d和台阶轴总长度L达到要求，具体参见附图8，为保证锻件台阶轴大直径端和台阶轴小直径端大同心，拔长时采用螺旋式翻转送进的方式；④整形；将锻件竖立在下锤砧上进行整形，具体参见附图8；将拔长过程中台阶轴小直径端产生的鼓形进行平整。锻件下料规格及胎模尺寸计算时需考虑以下因素：一、根据变形前后体积相等的原理进行算料。二、大直径端。这一部分在胎模外部成形，为防止镦粗时失稳导致弯曲，露在胎模外的锻件尺寸长径比不能超过2.5；三、小直径端。这一部分预留在胎模内，大直径端尺寸满足要求后，再将胎模内锻件进行拔长，最终达到小直径端尺寸要求，为防止拔长过程中端部产生内凹现象，胎模高度尺寸应不小于锻件直径的1/2；四、为防止镦粗过程大、小直径端出现不同心问题，需在镦粗后，将锻件与胎模一起进行滚外圆，这样，就必须将胎模外廓尺寸设计成与大直径端一致；五、在锻造过程中，大、小直径转接处圆角很难消除，而且很占料，通过UG计算，圆角处所占的体积可在小直径端长度方向增加，数值与圆角大小相等即可。所述大直径差台阶轴类锻件胎模成形方法大大提高材料的利用率，降低锻件废品率，同时改善组织性能。材料利用率较原来提高35％...