异形块的近净成型工艺

张晓东

(海军工程大学舰船与海洋学院，湖北430032)

异形块是某堆顶组件的关键锻件之一，不仅性能要求严格且形状比较复杂。其形状一端为Y形，另一端为扁方，异形块Y形下部角度为120°。因其形状复杂，属于异形件，且尺寸又较大，如采用传统自由锻方式生产，将一端压成圆柱形，另一端压成扁方，此方法原材料利用率低，机加工余量大，且机加工完成后圆柱端内部金属纤维流线形差，影响其力学性能，缩短其使用寿命。异形块零件图如图1所示。

图1 产品零件图Figure 1 Product parts drawing

表1 40CrNi2Mo的化学成分(质量分数，%)Table 1 Chemical composition of 40CrNi2Mo steel(mass fraction，%)

为了解决传统锻造工艺方法存在的问题，本文研究一种新的锻造成型方法，利用专用模具和成形圆棒，根据仿形技术原理，将异形块的一端Y形锻造出来，有效减少锻件余量，保证其内部金属纤维流向。

1 技术要求

异形块材质为40CrNi2Mo，其化学成分如表1所示。

力学性能要求见表2，取样方向为纵向。

表2 力学性能Table 2 Mechanical properties

图2 传统工艺方案锻件图Figure 2 Traditional process plan of forgings

图3 工装示意图Figure 3 Sketch map of tooling

2 锻造工艺方案

2.1 传统锻造工艺方案

(1)采用传统自由锻方式生产，将一端压成圆柱形，另一端压成扁方，锻件图如图2所示。

图4 新工艺方案锻件图Figure 4 New process plan of forgings

表2 新方案变形过程Table 2 The deformation process of the new scheme

(2)锻件重5.0 t×2，2件连锻，采用15 t真空精炼钢锭锻造，锻造温度1250～750℃。

(3)根据零件形状，其工艺流程应该为两次镦粗和拔长。具体锻造变形过程为：第一火，压钳把，倒棱，错水口。钢锭加热要烧均匀，压钳把时要保证钳把不要偏心，以避免在后续锻造过程中钢锭轴心发生偏斜。第二火，钢锭带帽镦粗最大圆∅1500 mm，再拔长至∅1000 mm。……