船舶柴油机气缸盖的锻造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及造船技术领域，尤其是一种船舶柴油机气缸盖的锻造方法。
【背景技术】
[0002]气缸盖作为船舶柴油机的固定机件，也是柴油机燃烧室的组成部分。船用柴油机气缸盖的结构型式较多，目前，世界上大型船舶应用最广泛的气缸盖如图1所示，包括外表面呈圆柱形的本体12，本体12的一端设置有燃烧室14，另一端设置有圆形的法兰11，法兰11设置有与燃烧室14相通的中心孔13。
[0003]上述柴油机气缸盖的结构复杂，本体12的壁厚不均。此外，其工作条件、受力情况也十分复杂、恶劣。它不仅受到高温高压气体的强烈作用，而且周期性地承受较高的机械负荷与热负荷，也受到因冷却液造成的局部冷热不匀影响，同时还由于螺栓预紧力使气缸盖承受着压应力，并与燃气压力共同作用使气缸盖受到弯曲作用，此外，还在截面变化处容易产生应力集中等，因此，设计要求气缸盖为锻件，且整体超声波探伤要求严格，尤其是燃烧室内表面的近表层不允许有缺陷存在，即磁粉检测不允许存在缺陷。
[0004]气缸盖从整体形状、尺寸来看属于饼形件范畴，从外表面看，带有法兰11，从内表面看，带有直径差较大的台阶孔。由于形状异形、复杂，在已公知的锻造成形技术中，气缸盖锻件形状都做了一定的简化，虽外部法兰都锻出，但内孔均以小直径孔代替燃烧室14简化锻出，未做到真正意义上的仿形锻造，这样的成形方式在提高材料利用率、改善内部质量及缩短制造周期方面都有一定的局限性。例如，由于内孔仅锻出中心孔13，燃烧室14只能通过机加方式成形，材料利用率低，制造成本高；由于大孔未锻出，燃烧室内腔锻透压实效果较差，因燃烧室表面磁粉检测出缺陷导致气缸盖报废的案例不在少数；另外，为确保内部质量，锻后通常需机加出燃烧室台阶孔形状后再进行调质热处理，制造周期较长。
[0005]目前，大型船舶柴油机涉及6缸到9缸全系列机型，一套6缸柴油机加备件有7件气缸盖，一套9缸柴油机加备件有10件气缸盖，在船机部件中属于大批量零部件，如果设计一种新的锻造成形方法用于解决材料利用率低、内部质量不稳定、制造周期长的问题，将是一种实用性强，值得广泛推广的新锻造技术。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种机加工量少、材料利用率高、锻造质量好的船舶柴油机气缸盖的锻造方法。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:船舶柴油机气缸盖的锻造方法，包括以下步骤:
[0008]A、利用初锻模具进行初锻:
[0009]所述初锻模具包括初锻冲头和初锻下模，所述初锻冲头的最大直径小于或等于气缸盖中心孔的直径;所述初锻下模设置有初锻成形通孔，所述初锻成形通孔的直径小于气缸盖本体的外径；
[0010]A1:将圆柱形的坯料竖直放入初锻下模的初锻成形通孔中，并使初锻下模固定在坯料的上端，对坯料上端施加竖直向下的压力，在坯料的下端形成法兰；
[0011 ] A2:再利用初锻冲头对坯料进行竖直冲孔，得到具有中心通孔和法兰的中间坯；
[0012]B、利用终锻模具进行终锻:
[0013]所述终锻模具包括终锻冲头和终锻下模，所述终锻下模设置有终锻成形通孔，所述终锻成形通孔的直径大于或等于气缸盖本体的外径;所述终锻冲头包括一体成型的导向头和成形部，所述成形部的形状和大小与燃烧室的形状和大小一致，所述导向头的最大直径小于或等于初锻冲头的直径；
[0014]将中间坯竖直放置，且小端向上，将终锻下模套在中间坯小端的外表面，并使终锻下模下端面与法兰相接触，再将终锻冲头的导向头竖直放入中心通孔中，对终锻冲头施加向下的压力，成形部挤压中间坯，使燃烧室成形。
[0015]进一步地，所述初锻成形通孔为斜孔且初锻成形通孔的最大直径小于气缸盖本体的外径。
[0016]进一步地，所述初锻冲头为常规冲头，在步骤A2中，利用常规冲头对坯料进行竖直冲孔。
[0017]本发明的有益效果是:一，采用专用的模具进行初锻，利用金属径向变形进行锻造成形，对压机设备载荷要求低;二，成形的锻件和零件形状相同，各部位加工余量小，完全实现近形成形，提高了材料利用率;三，加工余量小，缩短了制造周期，且燃烧室完全锻出，性能热处理前不用增加机加工序，也缩短了制造周期；四，实现近形成形，各部位质量得到了保证，尤其是燃烧室内腔的表面质量。
【附图说明】
[0018]图1是现有船舶柴油机气缸盖的剖视图；
[0019]图2是本发明终锻冲头示意图；
[0020]图3是本发明初锻下模示意图；
[0021 ]图4是本发明终锻下模示意图；
[0022]图5是本发明船舶柴油机气缸盖的初锻示意图；
[0023]图6是本发明初锻得到的中间坯示意图；
[0024]图7是本发明船舶柴油机气缸盖的终锻示意图；
[0025]1 一初锻冲头；2—初锻下模；3—终锻冲头；4一终锻下模；11 一法兰；12—本体；13一中心孔；14一燃烧室；15一中心通孔；21 一初锻成形通孔；31—导向头；32一成形部；41 一终锻成形通孔。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0027]如图2至图7所示，船舶柴油机气缸盖的锻造方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0028]A、利用初锻模具进行初锻:
[0029]所述初锻模具包括初锻冲头1和初锻下模2，所述初锻冲头1的最大直径小于或等于气缸盖中心孔13的直径;所述初锻下模2设置有初锻成形通孔21，所述初锻成形通孔21的直径小于气缸盖本体12的外径；
[0030]A1:将圆柱形的坯料竖直放入初锻下模2的初锻成形通孔21中，并使初锻下模2固定在还料的上端，对还料上端施加竖直向下的压力，在还料的下端形成法兰11;
[0031]A2:再利用初锻冲头1对坯料进行竖直