[发明专利]电液锤锤杆的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于锻压设备技术领域，特别是涉及一种电液锤锤杆的制造方法。

背景技术

电液锤是近年来发展起来的取代蒸汽锤的新一代节能设备。由于其具有节能降耗、不污染环境的优点，已经被国内外许多专业锻造厂家使用。但电液锤（特别是自由锻锤）有一个致命的弱点，就是锤杆使用寿命大大低于蒸汽锤锤杆的使用寿命。

由于电液锤是利用柔性锻造的原理，将锤杆直径设计的比较细（一般在φ70～90mm左右），比原蒸汽锤粗锤杆直径小一倍，重量减轻2/3左右。原设计者初衷的想法是让锤杆变细，减少杆件的刚性，增加它的柔性（即外强内韧），选择了价格昂贵的高强度材料（如12Cr2Ni4MoV、34CrNi3Mo）制作。即使这样在锻造使用过程中仍然发生频繁折断现象，严重影响了生产。

就锤杆的破坏形式而言，疲劳破坏是电液锤锤杆主要失效形式。生产过程中，受非对称循环应力作用的锤杆（如偏心打击）或重击时锤杆产生侧向弯曲，垂直应力和水平应力将同时作用在锤杆内部。虽然受力的最大值小于材料的强度极限，但锤杆表面的加工缺陷或内部的非金属夹杂物将导致金属表面或内部产生应力集中，出现局部屈服或滑移，形成三种形式的疲劳裂纹源：表面疲劳裂纹、内部疲劳裂纹以及危险截面疲劳裂纹。这三种疲劳裂纹发展的最终

结果是使锤杆断裂失效。断裂多发生在锤头上方与电液锤联接板根部这段锤杆的中间部位。就其原因而言，由于锤杆在工作过程中，受力情况比较复杂，应力变化剧烈，特别是在锤头加速下落冲击金属使其变形，在使金属变形的同时，锤杆自身受到极大的反作用力，工作中锤杆沿轴向连续地往复运动，承受着周期性的冲击载荷，当锤杆落到下使点时锤杆受力最大，杆身挠度e也为最大。

因此，要求电液锤杆力学性能均匀，内在质量优良，并且具有较好的热强性。连续往复垂直运动中的锤杆，不但承受极大的压应力，并且还受到几乎与压应力等值的拉应力。在锤击阶段，应力波峰值的大小主要取决于冲击速度和锻件和锻件被击瞬间的力学特性，以及锤杆锤头（模锻）的几何尺寸和物理力学性质。

传统制造锤杆的工艺流程为：下料—加热—自由锻拔长—热处理（正火+调质处理）—机加工出成品，选用12Cr2Ni4MoV或34CrNi3Mo为材料，以上工艺得到的锤杆平均打击次数不足6.5万次就发生疲劳断裂。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够显著提高电液锤锤杆使用寿命的的电液锤锤杆制造方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：设计的电液锤锤杆的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）选材，选用电渣钢冶炼制得的锻材作为锻件毛坯，对该锻件毛坯的表面进行剥皮后再进行探伤，此步骤能够很好的保证优质的锻件毛坯进入下一步骤。

（2）加热，将锻件毛坯放入加热炉中进行加热，加热温度为1200±10℃，此温度能够保证锻件毛坯不会过热、过烧；

（3）锻造，在自由锻锤上将加热后的锻件毛坯锻压成规定形状和尺寸的半成品，保证总锻造比≥3，始锻温度为1180±10℃，终锻温度≥850℃，锻后进行三镦三拔，采用三镦三拔工艺后，合金的粗大晶粒通过晶粒内部的滑移、孪生，晶粒转动等机制变得细小均匀；

（4）锻后热处理，正火处理，在锻后热处理炉中加热至880±10℃，并保温3.5～4小时后出炉空冷，正火处理后使得锻件毛坯晶粒细化和碳化物分布均匀化；

（5）粗加工并保证锤杆表面粗造度Ra3.2，在装配密封件处的活塞外圆上加工符合尺寸的凹槽，然后将活塞头加热到350～400℃，保温2小时后对凹槽进行堆焊锡青铜，焊平为止；

传统的一般是先堆焊铜合金（锡青铜Sn-Cu），再划线加工密封槽沟，该堆焊工艺浪费大量昂贵的铜焊丝。经分析铜合金层在活塞表面仅为1mm，它在锤杆工件中起保护液压缸，防止内表面的磨损。而上述锤杆活塞加工方法：将锤杆活塞外圆（即在装配密封件的沟槽位置）加工深为3mm左右的沟槽，然后将活塞头预热（加热到350～400℃，保温2小时）进行堆焊锡青铜，焊平为止，由此生产成本降低10%。

  （6）探伤并作相应的调质处理，如果探伤发现超标缺陷，采用油淬调质，使表面硬度为36～40HRC；如果探伤后符合要求，则采用水淬加K油冷却，中温回火加快冷，后去应力回火。淬火后应及时回火，回火时间间隔≤2小时，使表面硬度为36～40HRC；调质中锤杆的机械性能要求：Rm≥900Mpa，Rel≥785 

MPa，A5≥14%，Z≥40%，Ak≥55J。

（7）半精加工，按规格在未堆焊锡青铜的活塞外圆上加工凹槽；

（8）精磨，将锤杆精磨到图纸尺寸并留出氮化层量；