管模是用于生產(chǎn)離心球墨鑄鐵管道裝置的大型精密模具，屬鑄管行業(yè)主要消耗性備件，市場(chǎng)需求量巨大。管模按生產(chǎn)方式區分主要有整體鍛造管模和熱模法離心鑄造管模。大型整體鍛造管模對設備工裝、制造工藝及產(chǎn)品質(zhì)量要求極其嚴格，鍛件制造難度極大。

    本文主要討論在缺少大型管模鍛件相關(guān)研制經(jīng)驗及專(zhuān)用冶金工裝的情況下，如何采用現有短芯棒多火次分段成型的工藝方案,解決因制造專(zhuān)用冶金工裝周期長(cháng)從而影響產(chǎn)品交貨期的問(wèn)題。用錯砧點(diǎn)擴的技術(shù)創(chuàng )新方法有效解決了拔長(cháng)過(guò)程坯料“抱死”芯棒的問(wèn)題。通過(guò)優(yōu)化芯棒拔長(cháng)工藝保證鍛件順利成型及產(chǎn)品質(zhì)量。

1 鍛件主要技術(shù)要求

    此管模系典型的特大規格薄壁長(cháng)套類(lèi)鍛件，外形復雜，長(cháng)度達9m，承口端外徑2 m，而壁厚僅175 mm。

    鍛件材質(zhì)為21CrMo10 熱作模具鋼，Cr含量達到2.3%～2.6%。超聲檢測按照 JB/T500015—1998 標準Ⅲ級執行。金相組織按相關(guān)國標嚴格要求：一般疏松、錠型偏析不大于3級；脆性、塑性?shī)A雜物不大于1.5級；帶狀組織不大于2.0級；魏氏組織不大于1級；晶粒度不小于5級；正火組織不大于2級。

2 鍛造工藝技術(shù)分析

    長(cháng)套類(lèi)鍛件鍛造工藝流程:冶煉→鑄錠→鋼錠壓鉗口、倒棱→熱割肩、切錠尾→鐓粗、拔長(cháng)下料→沖孔→馬杠擴孔→預拔長(cháng)制坯→芯棒拔長(cháng)→出成品。

    傳統鍛造方法成型時(shí)一般采用長(cháng)度大于鍛件總長(cháng)的芯棒執行拔長(cháng)工序，由于缺少長(cháng)度大于9m 的直徑1 400 mm 專(zhuān)用大規格芯棒,而專(zhuān)門(mén)制造此工裝又工期太長(cháng)，嚴重影響交貨期，為此,大膽創(chuàng )新鍛造工藝、策劃使用現有總長(cháng)5m的直徑1 400mm短芯棒執行拔長(cháng)工序。

    現有短芯棒沒(méi)有中心過(guò)水冷卻孔且斜度小，拔長(cháng)過(guò)程中芯棒長(cháng)時(shí)間受熱膨脹,且芯棒受壓后產(chǎn)生變形，極易與壞料“抱死”不動(dòng)，使芯棒無(wú)法進(jìn)退不能完成后續拔長(cháng)工序”。當坯料長(cháng)度超過(guò)5m時(shí)，拔長(cháng)時(shí)芯棒在坯料中的進(jìn)退及砧子的壓料位置難以***控制，容易壓空。

    由于鍛件外型復雜、規格巨大，需采用大鍛造量芯棒拔長(cháng)工序，以提高拔長(cháng)效率。若成型過(guò)程產(chǎn)生坯料彎曲變形，則芯棒很難再次進(jìn)入坯料，修整工序將很難繼續進(jìn)行。鍛件同軸度及內外表面質(zhì)量對后期加工過(guò)程的影響也較大。另外，拔長(cháng)過(guò)程中隨坯料壁厚減薄溫降加快，鍛造溫度大幅降低時(shí)易出現表面裂紋，必須增加鍛造火次。再者鍛件內孔尺寸大且壁厚薄,拔長(cháng)后期較難收口，管模端部容易呈現“喇叭口”缺陷。

3 工藝技術(shù)創(chuàng )新

    為了克服芯棒長(cháng)度短導致的拔長(cháng)操作困難，并有效避免坯料與芯棒“抱死”不動(dòng)的問(wèn)題，在拔長(cháng)操作前，適當提高芯棒使用前的預熱溫度，以降低芯棒進(jìn)入壞料后的膨脹程度。拔長(cháng)過(guò)程采用分段成型的方法，即先拔長(cháng)管模一端至4.5 m，然后掉頭拔長(cháng)另外一端至***終工藝尺寸。這種成形方法有效彌補了芯棒長(cháng)度小于鍛件總長(cháng)的不足。拔長(cháng)前期須使用大壓下量、大角度翻轉，暫不收口以保證快速拔長(cháng)和芯棒順利進(jìn)退。***后階段采用“退芯棒”方案，當出現“抱死”現象時(shí)，用錯砧點(diǎn)擴方法使鍛件內孔與芯棒產(chǎn)生空隙松動(dòng)，沿管模圓周方向點(diǎn)擴一周，利用芯棒和管模內壁的微小間隙退出芯棒。

 管模鍛件具有壁薄的特點(diǎn),芯棒拔長(cháng)時(shí)拔長(cháng)效率遠低于普通長(cháng)套類(lèi)鍛件,預拔長(cháng)制坯后必須分多火次成型。隨坯料壁厚減薄，應不斷減少壓下量和翻轉角度，以避免不對稱(chēng)變形而產(chǎn)生彎曲，保證鍛件同軸度及表面質(zhì)量。在拔長(cháng)后期收口階段，根據金屬流動(dòng)規律，制定芯棒端頭拔梢度方案，沿管模端部旋轉輕壓，使端部金屬逐漸緊貼芯棒外壁，有效消除“喇叭口”缺陷。

4 生產(chǎn)驗證

    制造過(guò)程中，采用多火次分段成型、***后階段“退芯棒”拔長(cháng)、錯砧點(diǎn)擴、芯棒端頭拔梢度等工藝技術(shù)，有效確保了鍛件成型質(zhì)量。兩件管模經(jīng)外形尺寸、超聲檢測及性能檢驗，均滿(mǎn)足用戶(hù)技術(shù)協(xié)議要求。

5 結論

    (1)利用短芯棒,采用多火次分段成型方案執行薄壁長(cháng)套類(lèi)管模鍛件拔長(cháng)工序,具有工藝技術(shù)可行性。

    (2)提高芯棒預熱溫度、采用錯砧點(diǎn)擴和拔長(cháng)階段大鍛造量等工藝方法能有效解決鍛造過(guò)程中芯棒與坯料“抱死"不動(dòng)的問(wèn)題。