法蘭鍛件的工藝研究

吳金波

（無(wú)錫市法蘭鍛造有限公司，江蘇 無(wú)錫 214161）

1 傳統(tǒng)法蘭鍛造工藝的弊端與問(wèn)題

對(duì)于大部分的鍛造企業(yè)，其在法蘭鍛造的過(guò)程中主要注重的是鍛造設(shè)備的投入與改善，而原材料的下料工序往往被忽略。據(jù)調(diào)查顯示，大部分工廠進(jìn)行下料的時(shí)候通常使用的是鋸床，并且大多采用半自動(dòng)和全自動(dòng)帶鋸。這種現(xiàn)象不僅大大降低了下料的效率，而且還存在較大的空間占用問(wèn)題與鋸床切削液污染現(xiàn)象。在傳統(tǒng)法蘭鍛造工藝中通常采用常規(guī)開(kāi)式模鍛鍛造工藝，這種工藝的鍛造精度相對(duì)偏低，模具的磨損量偏大，容易出現(xiàn)鍛件壽命低以及錯(cuò)模等一系列不良現(xiàn)象。

2 法蘭鍛件的工藝優(yōu)化

2.1 鍛造過(guò)程控制

（1）組織特性的控制。法蘭鍛造常以馬氏體不銹鋼和奧氏體不銹鋼等作為原料[1]，本文選用1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼進(jìn)行法蘭鍛造。這種不銹鋼不存在同素異晶轉(zhuǎn)變，若將其加溫升至1000℃左右，則可以得到比較均勻的奧氏體組織。此后，若是將加熱后的不銹鋼進(jìn)行快速冷卻，那么獲得的奧氏體組織可以保持至室溫。如果對(duì)該組織進(jìn)行慢冷處理，那么很容易出現(xiàn)α相，從而使得熱狀態(tài)下不銹鋼的塑性大大降低。不銹鋼被破壞還有一重要原因即晶間腐蝕，出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是由于在晶粒邊緣產(chǎn)生了鉻的碳化物。為此，必須盡可能避免滲碳現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（2）嚴(yán)格遵守加熱規(guī)范，并有效控制鍛造溫度。在爐內(nèi)對(duì)1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼進(jìn)行加熱的時(shí)候，材料表面十分容易出現(xiàn)滲碳現(xiàn)象。為了盡可能減少這種現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)避免不銹鋼和含碳物質(zhì)發(fā)生接觸。由于1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼在低溫環(huán)境中的導(dǎo)熱性較差，因此需對(duì)其進(jìn)行緩慢加熱。具體加熱溫度控制應(yīng)嚴(yán)格遵守圖1曲線進(jìn)行。

圖1 1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼加熱溫度控制

（3）法蘭鍛造操作過(guò)程的控制。首先，必須嚴(yán)格遵照具體的工藝要求合理選擇原材料進(jìn)行下料。在進(jìn)行材料加熱以前應(yīng)當(dāng)對(duì)材料表面進(jìn)行全面檢查，避免原材料存在裂縫、折疊以及夾雜等問(wèn)題。然后，進(jìn)行鍛打的時(shí)候，應(yīng)堅(jiān)持以較小變形量為先進(jìn)行輕打，當(dāng)材料的塑性增加之后再進(jìn)行重?fù)?。在進(jìn)行鐓粗的時(shí)候，要注意先對(duì)上下端部進(jìn)行倒角處理或是圓周壓邊，然后再將部件放平進(jìn)行重?fù)簟?/p>

2.2 成形方式及模具設(shè)計(jì)

當(dāng)通徑不超過(guò)150mm時(shí)，對(duì)焊法蘭可以采用套模開(kāi)式鐓擠成形的方法。如圖2所示，在開(kāi)式套模法中需要注意的是鐓粗毛坯的高度和墊?？讖絛之比最好控制在1.5—3.0，?？椎膱A角半徑R則最好為0.05d—0.15d，而模具的高度H以低于鍛件高度2mm—3mm為宜。

圖2 開(kāi)式套模法

當(dāng)通徑超過(guò)150mm時(shí)，則宜選擇平環(huán)翻擠成形的方法進(jìn)行法蘭對(duì)焊。如圖3所示，在平環(huán)翻擠法中需要注意毛坯高度H0應(yīng)為0.65（H+h）—0.8 （H+h）。

圖3 平環(huán)翻擠法

2.3 工藝實(shí)施及鍛件檢驗(yàn)

本文采用棒料剪切方法并結(jié)合運(yùn)用約束剪切工藝來(lái)保證產(chǎn)品的斷面質(zhì)量。鍛造時(shí)不再選用常規(guī)的開(kāi)式模鍛鍛造工藝，而是采取閉式精密鍛造方法。這種方法不僅使得鍛造的精度大大提高，而且消除了錯(cuò)模的可能，減少了切邊的工序。采用此方法不僅不存在廢邊的消耗，而且省去了相應(yīng)的切邊設(shè)備、切邊模具以及有關(guān)的切邊作業(yè)人員。因此，閉式精密鍛造工藝對(duì)于節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率有著重要的意義。

根據(jù)相關(guān)要求，本產(chǎn)品深孔鍛件的抗拉強(qiáng)度不應(yīng)低于570MPa，伸長(zhǎng)率不應(yīng)小于20%。通過(guò)在深孔壁厚部位進(jìn)行取樣制作試棒并進(jìn)行拉伸試驗(yàn)測(cè)試，可以得到，該鍛件的抗拉強(qiáng)度為720 MPa，屈服強(qiáng)度為430 MPa，伸長(zhǎng)率為21.4%，斷面收縮率37%。由此可見(jiàn)，產(chǎn)品滿足要求。

2.4 鍛后熱處理

1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼法蘭鍛造以后，特別要注意晶間腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，并且要盡可能提高材料的塑性，減少甚至消除加工硬化問(wèn)題。為了獲取良好的耐蝕性，應(yīng)對(duì)鍛后法蘭進(jìn)行有效的熱處理，為此，需要對(duì)鍛件進(jìn)行固溶處理?；谝陨戏治觯瑧?yīng)對(duì)鍛件進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度位于1050℃—1070℃范圍內(nèi)時(shí)，所有的碳化物都會(huì)溶解到奧氏體里。緊接著，應(yīng)對(duì)所得物進(jìn)行快速冷卻，從而得到單相奧氏體組織。這樣，鍛件的抗應(yīng)力腐蝕能力與抗晶腐蝕性能都會(huì)得到極大的提高。在本案例中選擇使用鍛造余熱調(diào)質(zhì)的方式進(jìn)行鍛件的熱處理。由于鍛造余熱淬火是一種高溫形變淬火，其與常規(guī)的調(diào)質(zhì)相比，不僅不需要淬火的加熱需求和淬火設(shè)備以及有關(guān)操作人員的配置要求，而且采用該工藝生產(chǎn)的鍛件的性能也更加優(yōu)質(zhì)。

3 綜合效益分析

采用優(yōu)化后工藝制作法蘭鍛件，有效減少了鍛件的加工余量和拔模斜度，在一定程度上節(jié)約了原材料。在鍛造的過(guò)程中鋸條和切削液的使用量下降，大大減少了物料的消耗。隨著鍛造余熱調(diào)質(zhì)方式的引入，免除了熱淬火所需的能量，

4 結(jié)論

在生產(chǎn)法蘭鍛件的過(guò)程中，應(yīng)以具體的工藝要求為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，改進(jìn)傳統(tǒng)鍛造方法，優(yōu)化制作方案。