第四章__EA888发动机连杆胀断工艺改进方案

第四章EA888发动机连杆胀断工艺改进方案

4.1 锻造前改进措施

第一、为了确定EA888连杆的锻造加热温度，与白城中一精锻股份有限公司的同志们一起做了大量的工艺实验。因为锻造前的加热温度与锻造后的冷却速度是互相制约、互相关联的，所以，把此项放在4.2与锻造后冷却速度的控制等问题一并详细阐述。

第二、针对锻造加热温度不稳定的几个产生原因，分别采取了如下措施：1．针对人工摆料有时间断、不连续的问题，和设备制造厂家共同协商、研究，在原有设备上增加了自动上料装置。这种上料装置只需将料倒入上料机，通过上料机的震动，实现设备自动排序、自动上料，进料速度还可以调节。自动上料速度均匀，上料连续，避免了因上料间断、不连续导致的加热温度不稳定问题。

2．针对新旧料混在一起加热的问题，白城中一在工艺文件中明确规定，加热过的坯料与未加热过的坯料不能同时加热。这就避免了因新旧料相混加热而导致的加热温度不稳定问题。

第三、针对辊坯质量不合格的产生原因，分别采取了如下措施：

针对辊坯大头抓伤问题，对辊锻机送料钳爪进行了改进设计，原材料由原来的改为5CrNiMo改为1Cr18Ni9Ti,同时重新设计了加工工艺，更好地保证了垂直度、对称度要求。改进后的接料钳爪，基本上避免了辊坯抓伤的问题。

第四、针对辊锻模磨损后会出现辊坯拉伤的问题，从两方面采取了措施：

1．引进了辊锻模表面离子氮化工艺，离子氮化是利用辉光放电这一物理现象对金属材料表面强化的氮化法。在低压的氮气或氨气等气氛中，炉体和被处理工件之间加以直流电压，使产生辉光放电，在被处理表面数毫米处出现急剧的电压降，气体中的离子朝着图4-1箭头所示方向向阴极移动。当接近工件表面时，由于电压剧降而被强烈加速，轰击工件表面，离子具有的动能转变成热能，加热了被处理工件，同时一部分离子直接注入工件表面，一部分离子引起阴极溅射，从工件表面“溅出”电子和原子，“溅出”的铁原子和由于电子作用而形成的原子态氨结合，形成FeN。FeN由于吸附和在表面上蒸发，因受到高温和离子轰击而很快地分解为低价氮化物而放出氮。一部分失去氮的铁又被溅射到辉光等离子气体中与新的氮原子相结合，促进氮化。经离子氮化处理后，可显著提高材料表面的硬度，使其具有高的耐磨性、疲劳强度，抗蚀能力及抗烧伤性等。通过对辊锻模表面进行离子氮化处理，大大提高了辊锻模的抗磨损能力，使辊锻模的寿命提高了2倍以上，极大程度地减少了辊坯拉伤的发生。

2．在辊锻模上增加了吹风装置。辊锻模上增加吹风装置后，每辊一个坯料，吹风装置会自动吹去辊锻模型腔内残留的氧化皮，避免氧化皮粘结在模具型腔上，从而避免辊坯拉伤。

针对辊坯有飞刺、折叠的问题。白城中一新购买了两个专业软件，一个是专用于辊锻模设计的德国VeraCAD软件，另一个是专用于锻造模拟的俄罗斯Q-Form软件。这两个软件的应用，不仅提高了辊锻模设计效率，更重要的是提高了设计精度。在模拟过程中，可以发现设计缺陷，从而在设计阶段消除，避免了辊坯飞刺、折叠问题的产生。

4.2 锻造中改进措施

第一、针对锻件折纹返工率高的问题，采取了如下措施：

1.改进EA888终锻模具设计。加大筋部和腹板过渡处圆角，原设计此处圆角为R3，更改后圆角为R4。

2. 改进EA888预锻模具设计，主要是改进杆部结构的设计，减小筋部厚度，加大拔模斜度，加大筋部和腹板过渡处圆角。

第二、针对锻件超重废品多的问题，对EA888模具设计进行了改进：

1．减小大头孔处的拔模斜度，由原来的6°改为3°；

2．减小冲孔连皮厚度，由原来的2.4改为1.8，以减小冲孔力及变形量；

3．更改筋部及腹板厚度尺寸，使之与大小头厚度尺寸相匹配；

4．增加大头前端平面厚度，以补偿因冲孔造成的变形量。

第三、针对锻件错差大的问题，采用德国进口防松楔铁代替了原有的固定楔铁，这种新型楔铁调整是利用楔型调整机构来实现的。它借助于放在后肘板肘承座与机架后壁间的两个楔铁来调整，当拧动螺母，借丝杆使后楔铁沿机架后壁上升时，前楔铁则沿平行于机架侧壁上的导槽向前移动，因而推动肘板与动颚也向前移动，使模具和夹持器夹紧。

第四、针对锻件充不满、氧化坑、标记不清的问题，采取了以下措施：

1．对石墨润滑剂供应商进行了重新评定、筛选，最后选定了供货质量最稳定的一家供应商。同时对石墨润滑装置进行了改进设计，使石墨能更好地雾化，以避免石墨形成块粘结在模具型腔中，从而避免充不满、氧化坑缺陷的产生。

2．改变了在模具上打标记的方法。因为原有的打标记方法，不仅标记看起来参差不齐，极不美观，而且降低模具使用寿命，容易造成标记不清缺陷。为了解决这一问题，最开始提出了一个方案，就是购置一台打标机。为此，联系了国内的很多打标机生产厂家，并发去模具样块进行试加工。但由于模具材料为4Cr5MoSiV1，经过淬火和三次高温回火处理，处理后模具的硬度在HRC50左右，

目前，在国内尚未找到适应白城中一生产需要的打标机。

为此，与白城中一的工程师经多次研究、摸索，找到了一个比较好的解决

方案。即，将锻件上要求的标记内容用三维设计软件，设计成类似手工打标用的字头形状，通过数控编程加工成电极，再用电腐蚀加工的方法，将标记加工到模具上。这种方法加工出的标记，在锻打过程中不粘结氧化皮，而且字体标准、字迹清晰，美观，效果非常好。

第五、针对切边后残留飞边不均匀、有毛刺和切边拉伤问题，这些问题都是由于切边凸模和切边凹模磨损后造成的。采取了如下具体措施：改进堆焊切边凹模刃口的工艺。白城中一原来一直使用哈尔滨生产的普通焊条，采用电焊工艺，使用这种工艺堆焊后有两大缺点，一是在焊接过程中很容易形成气孔等缺陷，导致的结果是线切割加工刃口时常会发生因局部不导电而停机，或是出现钼丝绕行，严重影响加工质量，有时甚至造成工件报废。二是用这种焊条堆焊的刃口耐磨性低，即凹模使用寿命低。

为此，新购置了一台氩弧焊焊机，并选用了美国进口的威特焊条，采用这种新工艺以后，焊接气孔缺陷不再出现，线切割加工后工件质量明显提高。由于使用的焊条是热锻模具专用焊条，焊接后硬度可达HRC56以上，大大提高了切边凹模刃口的耐磨损能力，从而降低了因切边凹模磨损导致的切边毛刺、切边拉伤等缺陷的发生几率。

第六、针对大头冲孔后有毛刺的问题，在进行EA888连杆锻模设计时，对大头孔处进行了特殊的设计，如图7所示，减小大头孔处的拔模斜度，将大头孔处的拔模斜度设计为3°，冲孔连皮厚度，也由原来的2.4改为1.8，这样就大大减少了需要冲除掉的金属，减小了冲孔力，也就延缓了冲头的磨损，从而减少了冲孔毛刺的产生。