Aduttà un liberu ottimizzatu prucessu di stazzunatura pò evità i rifiuti di materiale causati da a quantità eccessiva di forgiatura necessaria per i picculi fusti à entrambe l'estremità di u fustu di a flangia in i prucessi tradiziunali mentre evitendu ancu alcuni periculi di qualità purtati da i metudi tradiziunali di forgiatura in una misura più grande.
Processu tradiziunale di forgiatura per l'arbureti di flange
U flange shaft hè un impurtante grande forgiatura utilizatu per a trasmissione in grande equipaghji cum'è soffiatori è hà una larga gamma di applicazioni in l'industria. A forma apprussimata hè mostrata in Figura 1, è u materiale hè in generale 45 # azzaru, 42CrMo, etc. U prucessu di trasfurmazioni hè in generale: forging → lavorazione grezza → Trattamentu termicu di spegnimentu è tempera → machinamentu di precisione → imballaggio. Questu articulu discute principalmente un novu prucessu in u prucessu di forgiatura.
Figura.1 Flange Shaft
A struttura di l'arbulu flange hè unica, cù a grande flange in u mezu è parechji picculi passi di l'arbureti distribuiti in i dui lati, chì sò simmetrici, cù un diametru più chjucu è longu. A diferenza trasversale trà a flange è u picculu fustu hè significativa. U prucessu tradiziunale di forgiatura hè u seguitu:
- Primu calore: Riscalda a lingotti d'acciaio di materia prima à 1240 ℃ secondu i requisiti di specificazione, è dopu esse scaricatu da u fornu, cuminciate à pressà a pinza → smussà → taglià a bocca → scunvince → arrotondamentu.
- Siconda calore: disgustante → arrotondatu → marcatura → tirando fora i passi à e duie estremità → compie a forgiatura di precisione è a raddrizzatura → trattamentu termale dopu a forgiatura.
A parte più critica è difficiule di u prucessu hè di tirà i passi à i dui estremità dopu chì a stampa di numeri hè finita. Stu prucessu hè mostratu in Figura 2, è a dimensione D in a figura hè di assicurà e seguenti esigenze di trasfurmazioni. Se ci hè eccentricità durante u prucessu di forgiatura, deve esse prontamente offset, è un grande margine deve esse lasciatu. In generale, deve esse più grande di a dimensione di u diametru di a flange di a forgiatura da 50mm-80mm. Sicondu e specificazioni di u prucessu di forgiatura, a dimensione A in a figura deve esse più grande o uguale à a dimensione D/3; altrimenti, un centru cuncavu pò accade durante u prucessu di allungamentu, risultatu in u forging ùn hè micca cumpletu bè. Tuttavia, per via di u grande diametru di a flange, a dimensione D hè di solitu grande. Almenu una dimensione D / 3 deve esse lasciata per evità u centru cuncavu, spessu assai più grande di a dimensione di split calculata à i dui estremità. In ogni casu, per via di a necessità di a tecnulugia di forgiatura per evitari u centru cuncavu, questu materiale eccessivu deve ancu esse lasciatu, chì riduce assai a rata di utilizazione di materie prime è aumenta i costi innecessarii; secondu a statistiche, u tassu d'utilizazione di materiali finiti da stu metudu di forgiatura hè basu trà 30% -35%. Inoltre, cum'è a differenza di sezione trasversale trà a flange è l'arbre aumenta, più materiali supplementari deve esse lasciatu à e duie estremità per risponde à i requisiti di D/3. I rifiuti di materiali diventeranu più evidenti. U tassu d'utilizazione di certi lingotti d'acciaio finiti hè ancu più bassu di 30%.
Figure.2 Disegnu schema prucessu di passi à tramindui estremità
In a pruduzzione attuale, per via di u grossu sottile di a flange è di a grande differenza di sezione trasversale trà a flange è l'arburetu, i difetti di forgiatura cum'è a deformazione di u flange, l'eccentricità di l'arburu è a non-concentricità di e duie estremità di l'arbre sò propensi à accadutu durante u prucessu di forgiatura, chì porta un grande inconveniente à a trasfurmazioni sussegwenti. Ancu l'accidenti di rottami sò spessu a causa di dimensioni di forgiatura insufficiente chì ùn ponu micca risponde à i requisiti per a machining di precisione. I mutivi specifichi di sti prublemi è e misure preventive sò brevemente listati in a Tabella 1.
Table.1 Reason Analysis and Rectification Measures for Forging Defects
| Problem | Analisi di causa | Misure preventive è currettive |
| Deformazione di flange |
1) Quandu l'allungamentu di i picculi fusti à i dui estremità, per via di a grande differenza di sezione trasversale, ci hè una forza di tensione discendente in a parte di a flange chì ùn hè micca stata cumpressa durante u prucessu di compressione. Tuttavia, a flange hè troppu magre è pò sustene menu forza, risultatu in a deformazione di flange è ancu in forma di S.
2) Duranti u prucessu di tirà fora l'arbulu, ci hè un fenomenu di eccentricità è un misalignment accade. Quandu si trova un misalignamentu, una flange hè aduprata cum'è fulcrum, ma a flange hè troppu magre è pò sustene menu forza, risultatu in a deformazione di flange.
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1) Reduce a quantità di pressa, pressu uniformemente in i dui lati di l'arbulu per evità di furmà un latu separatamente.
2) Aumentà u spessore è u diametru di a flange intermedia in modu adattatu, aumenta a forza chì a flange porta, è cresce u margine di u diametru di u flange.
3) Assicurà un riscaldamentu uniforme prima di abbandunà u furnace per a forgiatura, per evità l'occurrence di prucessi eccentrici.
4) Utilizendu strumenti ragiunate per creà cundizioni megliu per l'allineamentu è riduce u stress nantu à a flange.
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| L'eccentricità di u corpu di l'arbre è a non concentricità di i corpi di l'arbre à e duie estremità | A causa di a temperatura di riscaldamentu irregulare, ci hè un fenomenu di rossu, chì si riferisce à a presenza di superfici pusitivi è negativi. Duranti u prucessu di tirà fora l'arbulu, u materiale nantu à u latu cù a temperatura alta si moverà più veloce ch'è in u latu cù a bassa temperatura, risultatu in un flussu di materiale irregolare in su è in falà. U prublema riflessu hè l'eccentricità di l'arburetu, chì significa chì u centru di l'arbulu devia da u centru di a flange. Cum'è a diffarenza di dimensioni transversale aumenta, sta questione diventa più prominente. Un cuntrollu improperu di a riduzzione di pressione media durante u funziunamentu di l'operatore pò ancu causà eccentricità, cum'è a riduzzione inconsistente di a listessa sezione, forgiatura eccentrica cù centri inconsistenti nantu à l'incudine superiore è inferiore, etc. | Assicurà abbastanza tempu per vultà à u furnace, assicuratevi un riscaldamentu uniforme di u forgiamentu, è assicuratevi a temperatura uniforme in tutte e parte per evità u rossu, chì furnisce megliu prerequisiti per a forgiatura. Durante u prucessu di funziunamentu, l'operatore deve cuntrullà strettamente a quantità di riduzzione secondu i requisiti di u prucessu per evità a forgiatura eccentrica di a stampa. Se l'eccentricità si trova durante u prucessu di forgiatura, deve esse prontamente corretta, è alcuni arnesi ausiliari anu da esse aduprati per aiutà à misurà l'eccentricità è e diverse situazioni di u centru di a forgiatura, è l'eccentricità mirata deve esse realizata.. |
Un analisi chjaru di i motivi di i prublemi sopra hè statu fattu. Ancu s'è e misure preventive è currettive currispondenti sò state formulate per prevene è corregge e cause individualmente, sò difficiuli di evitari in u prucessu di implementazione. Certi prublemi sò difficiuli di evitari, è parechji prublemi sò interrelati. In più, differente uperatori hannu differente livelli upirativu, è u prucessu di forgiatura s'appoghja nant'à l'osservazione visuale, risultatu in diversi errori. Dunque, hè difficiule di risolve u prublema cumpletamente. Ancu alcune misure ponu affettà seriamente l'efficienza di a produzzione è aumentanu u costu di u prucessu di produzzione.
Un Novu Prucessu di forgiatura gratuitu per l'arbureti di flange
Stu articulu risolve i prublemi sopra à traversu un altru novu prucessu senza-forging. L'idea principale hè di riduce a dimensione di D in a Figura 2, riducendu cusì a dimensione di D/3 in modu chì hè uguale o ligeramente più grande di l'attuali bisogni di separazione di materiale à i dui estremità, riducendu i rifiuti causati da a separazione di materiale eccessiva. A parte di a flange media risponde à i bisogni di a dimensione di u prucessu aumentendu a dimensione di B è dopu utilizendu a piastra di flange upsetting per aumentà a dimensione di D. U prucessu specificu hè cusì:
- Primu calore: Riscalda a lingotti d'acciaio di materia prima à 1240 ℃ secondu i requisiti di specificazione, è dopu esse scaricatu da u fornu, cuminciate à pressà a pinza → smussà → taglià a bocca → scunvince → disegnu tondu → marcatura → Disegnu di l'arburu, cum'è mostra in Figura 3.
- Siconda calore: Cum'è mostra in a Figura 4, erige u biancu è utilizate a piastra di flange sconvolgente per sbulicà a flange à a dimensione di u prucessu. → allungate i passi à i dui estremità à a dimensione di u prucessu → Finite a forgiatura di precisione è a raddrizzatura → trattamentu termale dopu a forgiatura.
Figure.3 Schema di prucessu di forgiatura ottimisatu
Figura.4 Flange Upsetting
Figure.5 Prucessu di simulazione di Flange Forming
U prucessu di forgiatura ottimizatu reduce a diffarenza trasversale trà a flange è u picculu fustu prima di a forma di flange, riducendu assai a difficultà di forgiatura. I prublemi di eccentricità è di nonconcentricità sò più facilmente corretti durante u prucessu di forgiatura. Dopu chì i prublemi di eccentricità è di non-concentricità prima di a furmazione di flange sò risolti, i prublemi di deformazione durante i prucessi successivi di furmazione di flange ponu esse corretti bè cù l'attrezzi. Inoltre, per via di e limitazioni di l'attrezzi è l'eccentricità, a non-concentricità si ripresenta solu durante u prucessu di furmazione di flange, evitendu in modu efficace questi difetti. A Figura 5 mostra u prucessu di furmazione di flange simulatu da u software DEFORM è a pressione necessaria durante u prucessu di furmazione. Pò esse vistu chì l'effettu di furmazione hè ideale, ma da a perspettiva di a furmazione di pressione, i requisiti per a pressione di l'equipaggiu sò relativamente elevati. Inoltre, cum'è u diametru di a flange aumenta, a pressione di furmazione aumenterà, è l'equipaggiu currispondente hè necessariu per ottene u prucessu di furmazione di flange.
Figure.6 Prucessu di simulazione di flange upsetting.
A figura 6 mostra chì a lunghezza tutale di a flange durante u prucessu di scontru diventa più longu, chì indica chì tutti i materiali chì aumentanu u diametru di u flange venenu da a flange circunferencial. Qualchidunu di i materiali da a flange circunferencial sò distribuiti à u corpu di l'arburettu intermediu, risultatu in a lunghezza tutale di u corpu di l'arburetu chì diventa più longu (in teoria, u diametru di scontru deve esse intornu à 1630 mm, mentre chì u valore simulatu mostratu in Figura 6 (c) hè solu attornu à 1570mm, indicando chì micca tutti i materiali da a flange circunferencial sò usati per l'aumentu di u diametru esternu di u flange, Alcune parti si stendenu in l'internu per furmà a lunghezza longitudinale di l'arbulu, cusì quandu si furmula u prucessu, a dimensione di a flange intermedia. prima di sbulicà ùn pò micca esse calculatu cumplettamente secondu u principiu di l'invarianza di u voluminu, vale à dì, u voluminu di a circunferenza di u flange prima di sbulicà u flange deve esse uguali à u voluminu di a circunferenza di u flange dopu à u vulume. Materiale di area di flange suffirenziu risponde à i requisiti di dimensione di u prucessu. Quandu si formula u prucessu di forgiatura, quandu si riduce u diametru D, sempre chì a lunghezza di e duie estremità pò risponde à i requisiti di D/3, ancu s'ellu hè un pocu menu di D/3 ( perchè l'arbulu di u flange upsetting serà ancu più longu in u futuru), a riduzzione eccessiva di u diametru D deve esse evitata quant'è pussibule, perchè più riduzzione, più grande hè a dimensione di grossu flange B, chì hè equivalente à un altu mediu. Altezza quandu si sconvolge a flange, ùn solu aumenterà a pressione necessaria per u sconvolgimentu, a causa di a deformazione eccessiva durante u scontru, i difetti dimensionali, cum'è u doppiu filu, u plegamentu, è ancu a lacrime ponu accade. Questu deve esse cunsideratu cumplettamente quandu a formulazione di u prucessu. A dimensione di diametru D deve esse minimizata quant'è pussibule per riduce a difficultà di u prucessu di furmazione di flange è l'occurrence di prublemi di qualità.
U novu prucessu risolve fundamentalmente u prublema di i rifiuti di materia prima è migliurà assai l'utilizazione di materiale. Per mezu di statistiche, u tassu d'utilizazione di materiale di u pruduttu finitu hè aumentatu à circa 50%. È l'usu di l'aiutu di l'attrezzi hà risoltu prublemi di qualità cum'è a deformazione di flange, l'eccentricità è a non-concentricità. À u listessu tempu, l'aiuti di l'uttellu aghjuntu sò assai simplici è versatili è ponu esse aduprati per pruduce diverse specificazioni di fusti di flange. L'operazione attuale hè ancu relativamente simplice.
cunchiusioni
- (1) U novu prucessu hà risoltu u prublema di l'utilizazione di materia prima bassu, aumentendu a rata d'utilizazione di materiale di i prudutti finiti da 30% -35% à 45% -50%. È cum'è a diffarenza in dimensioni trasversali trà u flange è l'arbureti aumenta, u tassu d'utilizazione di materiale aumenterà.
- (2) U novu prucessu evita assai prublemi di qualità cum'è a deformazione di u flange, l'eccentricità è a non-concentricità in i prucessi tradiziunali, riduce a difficultà di l'operazione di forgiatura, è hà una praticità forte.
- (3) U prucessu di furmazione di flange richiede a pruduzzione di l'attrezzi è l'accessori currispondenti, è a furmazione richiede una grande quantità di pressione, chì esige un equipamentu di pressione suffirenziu per cooperà cù forging.
Autore: Chen Wenquan
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