W tym artykule przedstawiono wady i problemy tradycyjnegokołnierzprocesu kucia oraz przeprowadza szczegółowe badania dotyczące kontroli procesu, metody formowania, realizacji procesu, kontroli kucia i obróbki cieplnej po kuciu odkuwek kołnierzowych w połączeniu z konkretnymi przypadkami. W artykule zaproponowano plan optymalizacji procesu kucia kołnierzy i dokonano oceny kompleksowych korzyści płynących z tego planu. Artykuł ma pewną wartość referencyjną.

Wady i problemy tradycyjnego procesu kucia kołnierzy

W przypadku większości przedsiębiorstw kuźniczych główny nacisk w procesie kucia kołnierzy kładzie się na inwestycje i ulepszanie sprzętu kuźniczego, podczas gdy proces wyładunku surowców jest często ignorowany. Jak wynika z badania, w większości fabryk w trakcie użytkowania wykorzystuje się najczęściej piły, a większość z nich wykorzystuje półautomatyczne i automatyczne piły taśmowe. Zjawisko to nie tylko znacznie zmniejsza wydajność dolnego materiału, ale także powoduje problemy z zajęciem dużej przestrzeni i zjawisko zanieczyszczenia płynu tnącego. W tradycyjnym procesie kucia kołnierzowego zwykle stosuje się konwencjonalny proces kucia swobodnie matrycowego, dokładność kucia w tym procesie jest stosunkowo niska, zużycie matrycy jest duże, podatne na niską trwałość odkuwek i szereg złych zjawisk, takich jak jak zła śmierć.

Optymalizacja procesów odkuwek kołnierzowych

KONTROLA PROCESU KUCIA

(1) Kontrola cech organizacyjnych. Odkuwka kołnierzowa jest często martenzytyczną stalą nierdzewną i austenityczną stalą nierdzewną jako surowcami, w tym artykule wybrano austenityczną stal nierdzewną 1Cr18Ni9Ti do kucia kołnierzy. W tej stali nierdzewnej nie występuje izotropowa przemiana heterokrystaliczna, jeśli zostanie podgrzana do temperatury około 1000℃, możliwe jest uzyskanie stosunkowo jednolitej organizacji austenitycznej. Następnie, jeśli ogrzana stal nierdzewna zostanie szybko schłodzona, wówczas otrzymaną organizację austenityczną można utrzymać w temperaturze pokojowej. Jeśli organizacja jest wolno chłodzona, wówczas łatwo pojawia się faza alfa, co powoduje, że stan gorący stali nierdzewnej jest znacznie obniżony. Stal nierdzewna jest także ważną przyczyną niszczenia korozji międzykrystalicznej, zjawisko to wynika głównie z powstawania węglika chromu na krawędzi ziarna. Z tego powodu należy w miarę możliwości unikać zjawiska nawęglania.
(2) Ściśle przestrzegać specyfikacji ogrzewania i skutecznej kontroli temperatury kucia. Podczas ogrzewania austenitycznej stali nierdzewnej 1Cr18Ni9Ti w piecu powierzchnia materiału jest bardzo podatna na nawęglanie. Aby zminimalizować występowanie tego zjawiska należy
Unikać kontaktu stali nierdzewnej z substancjami zawierającymi węgiel. Ze względu na słabą przewodność cieplną austenitycznej stali nierdzewnej 1Cr18Ni9Ti w środowisku o niskiej temperaturze, należy ją powoli podgrzewać. Specyficzną kontrolę temperatury ogrzewania należy przeprowadzić ściśle według krzywej pokazanej na rysunku 1.

Rysunek 1. Regulacja temperatury ogrzewania ze stali austenitycznej 1Cr18Ni9Ti
(3) kontrola procesu kucia kołnierza. Przede wszystkim należy ściśle przestrzegać specyficznych wymagań procesu, aby rozsądnie dobrać surowiec do materiału. Przed wygrzaniem materiału należy przeprowadzić kompleksową kontrolę powierzchni materiału, aby uniknąć pęknięć, fałd i wtrąceń w surowcu oraz innych problemów. Następnie podczas kucia należy nalegać, aby najpierw lekko ubić materiał o mniejszym odkształceniu, a następnie mocno uderzyć, gdy plastyczność materiału wzrośnie. Przy spęczaniu należy sfazować górny i dolny koniec lub zacisnąć część, następnie spłaszczyć i ponownie uderzyć.

METODA FORMOWANIA I KONSTRUKCJA MATRYCY

Gdy średnica nie przekracza 150mm, kołnierz ze spoiną doczołową można formować metodą otwartego formowania głowicy za pomocą zestawu matryc. Jak pokazano na rysunku 2, w metodzie otwartego zestawu matryc należy zauważyć, że wysokość półwyrobu spęczającego i stosunek otworu d matrycy podkładki najlepiej kontrolować przy wartości 1,5 – 3,0, promień zaokrąglenia otworu matrycy R wynosi najlepiej 0,05d – 0,15d, a wysokość matrycy H jest o 2mm – 3mm niższa od odpowiedniej wysokości odkuwki.

Rys. 2 Metoda otwartego zestawu matryc
Gdy średnica przekracza 150 mm, zaleca się wybranie metody zgrzewania doczołowego kołnierza poprzez kołnierzowanie i wytłaczanie z płaskim pierścieniem. Jak pokazano na rys. 3, wysokość półwyrobu H0 powinna wynosić 0,65(H+h) – 0,8(H+h) w metodzie zaginania z płaskim pierścieniem. Specyficzną kontrolę temperatury ogrzewania należy przeprowadzić ściśle według krzywej pokazanej na rysunku 1.

Rys. 3 Metoda toczenia i wytłaczania pierścieni płaskich

REALIZACJA PROCESU I KONTROLA KUCIA

W artykule zastosowano metodę ścinania prętów ze stali nierdzewnej w połączeniu z procesem ścinania wymuszonego w celu zapewnienia jakości przekroju poprzecznego produktu. Zamiast stosowania konwencjonalnego procesu kucia matrycowego otwartego, przyjęto zamkniętą metodę kucia precyzyjnego. Metoda ta nie tylko powoduje odkuwanie
Metoda ta nie tylko poprawia dokładność kucia, ale także eliminuje możliwość nieprawidłowego wykrojenia matrycy oraz ogranicza proces wycinania krawędzi. Metoda ta nie tylko eliminuje zużycie krawędzi złomu, ale także eliminuje potrzebę stosowania sprzętu do cięcia krawędzi, matryc do cięcia krawędzi i powiązanego personelu do cięcia krawędzi. Dlatego zamknięty proces kucia precyzyjnego ma ogromne znaczenie dla oszczędności kosztów i poprawy wydajności produkcji. Zgodnie z obowiązującymi wymaganiami wytrzymałość na rozciąganie odkuwek głębokootworowych tego wyrobu nie powinna być mniejsza niż 570 MPa, a wydłużenie nie powinno być mniejsze niż 20%. Pobierając próbki z części o grubości ścianki głębokiego otworu w celu wykonania pręta testowego i przeprowadzając próbę rozciągania, możemy uzyskać, że wytrzymałość odkuwki na rozciąganie wynosi 720 MPa, granica plastyczności wynosi 430 MPa, wydłużenie wynosi 21,4%, a skurcz przekroju wynosi 37%. . Widać, że produkt spełnia wymagania.

OBRÓBKA CIEPLNA PO KUCIE

Kołnierz ze stali austenitycznej 1Cr18Ni9Ti po kuciu należy zwrócić szczególną uwagę na pojawienie się zjawiska korozji międzykrystalicznej i maksymalnie poprawić plastyczność materiału, aby zmniejszyć lub nawet wyeliminować problem utwardzania przez zgniot. Aby uzyskać dobrą odporność na korozję, kołnierz odkuwkowy powinien zostać poddany skutecznej obróbce cieplnej, w tym celu odkuwki muszą zostać poddane obróbce roztworem stałym. Z powyższej analizy wynika, że ​​odkuwki należy nagrzewać tak, aby wszystkie węgliki rozpuściły się w austenit w temperaturze 1050°C – 1070°C. Zaraz potem powstały produkt szybko schładza się, uzyskując jednofazową strukturę austenitu. W rezultacie znacznie poprawia się odporność na korozję naprężeniową i odporność na korozję krystaliczną odkuwek. W tym przypadku zdecydowano się na obróbkę cieplną odkuwek metodą hartowania w cieple odpadowym. Ponieważ hartowanie ciepłem odpadowym w kuciu jest hartowaniem odkształceniowym w wysokiej temperaturze, w porównaniu z odpuszczaniem konwencjonalnym nie tylko nie wymaga wymagań grzewczych sprzętu do hartowania i hartowania oraz związanych z nim wymagań dotyczących konfiguracji operatora, ale także wydajność odkuwek wytwarzanych przy użyciu tego procesu jest znacznie wyższa jakość.

Kompleksowa analiza korzyści

Zastosowanie zoptymalizowanego procesu produkcji odkuwek kołnierzowych skutecznie zmniejsza naddatek obróbkowy i nachylenie matrycy odkuwek, oszczędzając w pewnym stopniu surowiec. W procesie kucia zmniejsza się zużycie brzeszczotu i chłodziwa, co znacznie zmniejsza zużycie materiałów. Wraz z wprowadzeniem metody odpuszczania ciepła odpadowego w kuciu, eliminując energię potrzebną do hartowania termicznego.

Wniosek

W procesie produkcji odkuwek kołnierzowych za punkt wyjścia należy przyjąć specyficzne wymagania procesowe, w połączeniu z nowoczesną nauką i technologią, aby ulepszyć tradycyjną metodę kucia i zoptymalizować plan produkcji.