本方先容了一种薄形锻件的铸造工艺及模具计划，处置锻件产物及格率和材料行使率低等百般技巧题目，升高临盆制形成本。行使金属塑性成形仿真软件DEFORM-3D，对工艺停止仿真剖析，仿真停止灵验的考证了工艺计划。用基于摹拟考证的工艺和计划的模具停止临盆试制，轴承座锻件产物的尺寸及功用全面到达了计划请求。

伴有着我国都会化的迅速进展，很多都会发端建设都会轻轨路线，以缓和呈现的交通拥挤局势。国内某公司与加拿大庞巴迪正在协做研讨开拓速率更快、效率更高的轻轨机车。轴承座（图1）属于个中有代表性的锻件，投影面积大而锻件大部份厚度特别薄。轴承座在铸造临盆过程中会存在百般技巧题目，如头尾两端成形痛苦及切边变形等。通过向例的铸造工艺和模具计划很难完成低成本和高及格率的技巧请求。本文先容了一种铸形成形工艺和模具计划，胜利处置了薄形锻件难成形的铸造工艺痛苦。

轴承座的铸造工艺性剖析

我公司承制的某型号轴承座（图1），锻件重11.6kg，材质为16MnDR。轴承座为周详模锻件，尺寸精度请求较高、板滞加工余量少，仅在锻件背弧和内孔装置轴承部位有2.5mm机加余量，其余部位均为非加工面。

图1锻件简图及三维外型

⑴产物特征。

锻件投影面大、腹板薄、截面改变大。锻件的宽容体尺寸为.2mm×.9mm×60mm，投影面积到达.20cm2。全部锻件形状构造酷似“腕龙”，从新到脊椎再到尾部长达mm，厚度仅为18mm。“腕龙”的足和肚子部位厚度从18mm赶紧改变到60mm。头部和尾巴两端截面面积从mm2改变到化到mm2，中央最大截面面积mm2。

⑵铸造难点。

在铸形成形过程中，由于腹部薄，投影面过大，金属滚动过程中冷却速渡过快，致使金属滚动痛苦，型腔不易布满，特别是头尾两端间隔远轻易呈现缺肉局势。

轴承座主轴方位上截面形态改变猛烈，轻易呈现充生气，折叠以及行使率低等题目。需正当筛选坯料规格和计划模具构造，正当分派坯料，升高锻件成形力，提升锻件及格率和材料行使率。

⑶铸造工艺过程。

下料→中频感触加热→自如锻出坯→模锻（蜿蜒-模锻）→热切边→油压机热校订→抛丸→热处置（正火）→抛丸→终检（板滞功用、硬度、金相、探伤等）。

模具计划

装备吨位确实定

冲突压力机的铸形成形力谋划可按下式谋划：

式中：α—与模锻方法相关的系数，开式模锻该值为4；F—螺旋压力机公称压力(N)；S锻—囊括毛边在内的锻件在分模面上的投影面积(mm2)；V锻—锻件体积(mm3)；σs—锻件在终锻温度下的屈从极限(MPa)，一般可用同温度下的强度极限σb取代。

上式实用于袭击一次成形所需的装备吨位，若采取2～3次袭击成形，则应按谋划值缩小1/2。

σs按终锻温度℃取值55MPa；S锻=mm2；V锻≈mm3；把参数代入公式，经谋划，F≈kN。锻件在冲突压力机上需停止蜿蜒一锤和模锻两锤成形，是以铸形成形力F实践=F/2=kNkN，可采用t冲突压力机。

模具计划

⑴滚挤模计划。

锻件的截面通过简化，将自如锻的坯料的形状优化成相像纺锤体形态，中央坯料直径为φmm，两端直径最小为φ32mm，总长mm。计划了如图2所示的滚挤模，保证坯料的一致性和出坯速率。

图2滚挤模的三维外型

⑵蜿蜒模计划。

锻件呈“腕龙”形态，头尾脊线角度为°。蜿蜒模的形态和角度尺寸按照热锻件的脊线改变停止计划，蜿蜒模在锻模的侧边。将自如锻制好的坯料压扁后放入蜿蜒模，蜿蜒后的坯料可直接放入终锻模膛。

图3蜿蜒模的二维示企图

⑶终锻模计划。

轴承座产物的开拓，终锻锻模计划需求处置紧要的铸造难点为锻件的头尾两端布满。

1)锻件终锻模的型腔尺寸按锻件图加放萎缩率便可。

2)锻件的腹板投影面大且厚度薄，响应在模具上即是模膛宽况且浅，按向例的计划，料轻易从型腔跑到仓部，形成材料行使率低下。按图4所示计划阻力墙构造，使得坯料在模锻初始阶段变形滚动遭到四面阻力墙侧壁的束缚，提升坯料向外滚动的阻力，迫使金属往两端滚动布满模膛。

图4锻模的阻力墙示企图

摹拟剖析

行使金属塑性成形仿真软件DEFORM-3D，对工艺和模具停止仿真剖析。将φmm×mm的坯料加热到0℃，通过第一工位铸形成所需的毛坯经蜿蜒后，放入终锻模具型腔中，通过高低模的挤压成形。摹拟初始前提配置以下：材料为AISI-，模具材料为AISI-H-13；坯料温度为℃；装备筛选t冲突压力机。目标属性：坯料为塑性体，模具为刚性体；冲突系数为0.3；热传播系数：坯料与空气换热系数取为0.02N·(mm·s·℃)-1，模具与坯料之间的热传播系数取为11N·(mm·s·℃)-1，模具与空气换热粗心不计。

图5为轴承座成形的速率场摹拟停止，锻件两端的速率场显示坯料在遭到阻力墙侧壁的束缚后，向两端的滚动速率增大。锻件的布满境况卓越，模具构造计划餍足计划请求。

图5轴承座成形的速率场及布满境况

工艺试制

按照摹拟停止，采取1t自如锤锻和t冲突压力机团结铸造临盆工艺。棒料通过自如锻滚挤后压扁，在蜿蜒模子腔内通过一锤蜿蜒，终锻模子腔两锤锻打胜利。切边后停止油压机热校订。

铸造轴承座时采取φmm×mm圆棒料，下料分量14.6kg，材料行使率到达79.5％，产物及格率到达99%以上。模具投入行使后，该锻件曾经投入批量临盆考证，尺寸餍足图纸请求，锻件精度高，原料平静。图6为切边工序停止后的产物什物和锻件正火后的显微机关（细块状的铁素体+珠光体）相片。表1为锻件的板滞功用。

表1锻件板滞功用

实验项目

抗拉强度Rm（MPa）

屈从强度Rp0.2（MPa）

蔓延率A（%）

-40℃冲锋韧性Akv（J）

硬度（HB)

章程

～

≥

≥22

≥31

～

实验停止

32

34

(a)产物什物

(b)显微机关相片

图6切边后的产物什物和显微机关相片

锻件开拓早期呈现了一些原料题目，紧要弊端是锻件未布满，紧要产生在锻件两端和叉口部位（图7）。前期遵照向例计划计划计划桥仓部，形成了材料行使率低和及格率较低的境况。通过计划优化，计划了阻力墙构造的模具，极大的提升了产物及格率和材料行使率。

图7轴承座未布满地位

论断

⑴采取自如锻滚挤和模锻相连合的工艺可一火成形精度请求高的轴承座锻件；

⑵采取数值摹拟法子也许灵验帮忙铸造工艺的计划，提升计划效率，提升产物开拓胜利率；

⑶采取阻力坎的桥部计划，锻件成形成效好，未呈现充生气、穿筋等弊端，尺寸到达请求，原料平静。

——本文选自《铸造与冲压》年第17期