以研究某航空發動機噴油嘴產品為例,介紹了多向鍛造技術,采用多向鍛造工藝,通過側向和垂直方向聯合擠壓成形技術生產出來的產品完全滿足要求,使復雜變截面鍛件成形工藝取得了新的技術突破。
多向鍛造技術是在普通鍛造的基礎上,利用來自不同方向的幾個沖頭對鍛件毛坯進行擠壓、穿孔,從而在一次加熱和壓機一次行程中完成復雜鍛件,特別是對于截面變化大、外形帶復雜凸臺以及中空的復雜鍛件的一種有效成形方法。
多向鍛造結合了普通鍛造與擠壓的特點,其在三向壓應力的作用下使材料塑性提高、變形均勻、組織致密、流線完整、易于消除缺陷、鍛件力學性能和耐腐蝕性能提高。同時,利用多向鍛造生產的產品形狀復雜,成形精度高,具有坯料形狀簡單、制坯成本低、復雜零件可一次成形、工序少、火次少、節材降耗的優點,是生產高性價比的復雜產品的重要成形方法,特別是核電、航空航天領域生產難變形、復雜零件的最為關鍵的制造技術,如核電高壓閥門、飛機起落架、套筒、火箭套管、渦輪盤及發動機噴油嘴等高附加值且成形難度較大的產品。
1.由于該產品截面變化非常大,最大截面與最小截面比例將近16倍,假設選擇利用現有普通鍛造工藝制造,在材料規格的選擇上顯得非常困難。如果按照最大截面選擇材料規格,則長度太短無法拔桿制坯;如果按照最小截面選擇材料規格,則長度太長,制坯過程由于高徑比太大而很容易失穩導致法蘭部位無法正常鐓粗成形。
2.采用多向鍛造進行研制, 選擇材料規格為φ33mm×250mm, 重量1.9kg,材料利用率約95%,首先通過水平沖頭向前擠壓進行聚料制坯,合理分配法蘭與桿部的重量比例。在聚料的過程中,由于是在垂直合模的情況下移動水平沖頭聚料,所以盡管選擇的材料規格比普通鍛造小,但在水平沖頭運行過程中由于垂直夾緊力的作用,棒材始終保持平穩向前運行直至聚料完成,沒有發生偏斜或歪倒等失穩現象。
經上述發現,采用多向鍛造生產該產品,組織更加均勻,晶粒更加細小,與國外已穩定批產該產品質量水平相當,甚至有所超越,達到國際水平。同時,采用多向鍛造生產該產品,在不降低塑性的同時,強度有所提高,特別是屈服強度提升效果明顯,極大提升了該產品的使用安全。