通過有效控制坯料的加熱溫度，改進輥鍛坯型和預鍛型腔的設計，確保了終鍛成形的質量，空氣對擊錘生產線生產的曲軸鍛件各項技術指標均達國內上游水平。

對擊錘是我國曲軸鍛造生產領域的新生力量，主要分為蒸（空）氣對擊錘和電液對擊錘兩種。對擊錘系無砧座錘，在錘基礎與錘身之間安裝有減震裝置，對地面和廠房沒有任何沖擊。對擊錘的最大特點是設備投資少，只占熱模鍛壓力機的50%左右，而且結構簡單，維修費用低。同傳統的蒸汽模鍛錘相比，對擊錘具有機械化程度高、工作環境好等優勢。

目前，國內共有兩條對擊錘鍛造生產線，一條是丹東五一八廠的GH3200型電液對擊錘生產線，另一條是我公司的DG38型空氣對擊錘生產線，均從德國引進，年產量可達12萬支左右。這兩條生產線在進口前并不是用于生產曲軸的，而是用于生產汽車前軸的。對擊錘的設備特點是上下錘頭等速對擊，考慮安全操作的因素，不可能排布多型腔，只能單型腔鍛造。對于形狀復雜的曲軸鍛件如何在對擊錘上生產，成為我公司急需解決的課題。

經過近兩年的試生產，我公司成功地利用對擊錘生產線開發出了5種重型卡車曲軸，均投入了批量生產。下面以產量最大、生產經驗最為成熟的康明斯曲軸為例，介紹對擊錘曲軸鍛造生產線的工藝流程及特點。

根據對擊錘的特點,我們制定了如下的生產工藝流程，并配備了相應的設備（見表1）。

關鍵工藝的規劃

1、坯料加熱溫度的控制

坯料的加熱溫度對于鍛件成形至關重要。加熱溫度過低，則直接影響鍛件的填充，加劇模具的磨損，影響模具的使用壽命；加熱溫度過高，則終鍛后鍛件晶粒急劇長大，鍛件的機械性能及內部質量受到影響。目前，絕大部分曲軸材料為非調質鋼，鍛后靠控溫冷卻來滿足晶粒度和機械性能的要求。控溫冷卻是將校正后的熱鍛件入爐急冷至650℃，再經過90min 的緩冷至500℃，然后快冷出爐。鍛件的內部質量最終如何，在很大程度上取決于熱鍛件的入爐溫度。大量的試驗數據表明，入爐溫度在850℃時，晶粒度可達5級以上，強度指標和塑性指標比較平衡，抗拉強度和延伸率均可滿足工藝要求。要想保證850℃的入爐溫度，坯料的加熱溫度就應嚴格控制在1190℃±20℃。這樣，在終鍛成形后鍛件溫度可保持在1000～1050℃之間，晶粒的長大速度不致于太快，對切邊和校正工序的完成也不會造成影響。為此，我們在感應爐爐膛內和爐門處安裝了紅外線測溫裝置，嚴格監控坯料的加熱溫度。

入氮氣實施氣體保護，有效地保證了鍛件的表面質量。

2、制坯和預鍛的設計

我公司空氣對擊錘生產線配備的預鍛設備是1600t液壓機。作為曲軸的預鍛，其設備功率相差較懸殊，只能用于壓彎和局部變形，絕大部分的金屬變形靠終鍛型腔來完成。要想最大限度地減輕終鍛型腔的負荷，輥鍛坯型和預鍛型腔的設計十分關鍵。

●輥鍛坯型的設計

輥鍛是對擊錘生產線最重要的一道工序。由于預鍛設備能力有限，坯料的變形主要靠輥鍛來完成。目前，國內生產的六缸曲軸8個平衡塊的居多。如圖1所示，這8個平衡塊分布在1、2、5、6、7、8、11、12處的8個曲臂上，5、6、7、8處的4個曲臂是用料最集中的地方。 而坯料直徑主要是根據此區域的平均截面積來選取。輥鍛模與錘鍛模的閉式輥鍛型腔的作用不同，前者只能減小截面積,而后者既可增加也可減小截面積。因此，采用輥鍛模制坯時，需以最大的計算面積來選擇坯料，這也是對擊錘與蒸汽模鍛錘的不同之處。曲軸輥鍛坯型筒圖如圖2所示。

輥鍛工序采用EUMUCO 輥鍛機，其兩輥軸之間的軸距可在較大范圍內調整。由于這個特點，我們在開發4種軸向尺寸相近的曲軸產品時，一套輥鍛模就可滿足要求。對于不同的坯料直徑（φ60～φ170），適當調整軸距即可。

需要注意的是，在鍛造生產開始前，對輥鍛模要進行烤模預熱。否則，在輥鍛坯料時模具會吸收大量的熱量，使坯料急劇降溫，影響終鍛時鍛件的填充和模具的使用壽命。

●預鍛模的設計

預鍛是輥鍛和終鍛成形之間不可缺少的一道工序。預鍛的效果如何將直接影響鍛件的填充質量和終鍛型腔的使用壽命。康明斯曲軸的平衡塊型腔深且窄，這對預鍛模的設計提出了更高的要求。

當曲臂5～8的平均截面積為直徑160時，往往平衡塊的截面積都在直徑185以上，不足的金屬則需要從鄰近的連桿頸或主軸頸補充，大量的金屬在型腔內呈軸向流動。連桿頸預鍛坯型如圖3所示，主軸頸預鍛坯型如圖4所示。為了保證金屬軸向流動順暢，預鍛模的凸臺不能設計的太高。降低凸臺高度的另一個好處是可以儲備一部分金屬，在終鍛時幫助填充平衡塊。

3、終鍛成形

對擊錘的一個顯著特點是上下錘頭導向性好，不易錯模。因此，在設計型腔尺寸時，加工余量的選擇（單邊加工余量3.5～4mm）比蒸汽模鍛錘要小，但比熱模鍛壓力機的加工余量要大些，精度相對也較差。

由于導向性好，模具在鍛擊時側向力較小，鍛件的粘模傾向也較小，還有機械手配合抓起鍛件，這樣出模角可以選取的盡量小些。例如，對于平衡塊比較淺的鍛件出模角選3°，康明斯曲軸的平衡塊深且窄，出模角選擇5°。即使這樣，比蒸汽模鍛錘的7°出模角還是提高了40%左右，減小了加工余量。

對擊錘無砧座，有良好的減震裝置，鍛擊時對模具的沖擊相對蒸汽模鍛錘要小一些。因此，模具的熱處理硬度可以適當提高，以HB321～377為宜。

模具的潤滑采用石墨潤滑乳。將潤滑乳與水以1∶5～1∶10的比例攪拌后，用噴槍向模具噴灑，極少出現粘模現象。

4、其它工序

在切邊工序中，為了解決1000t機械壓力機設備功率偏小的問題，除了嚴格控制切邊溫度外，還將切邊刃口設計成階梯型。形成一定的落差可以避免刃口平面同時接觸飛邊，降低切邊時的設備功率。

扭擰工序僅適應于斯太爾曲軸。其它曲軸均采取立體分模, 在終鍛模上直接將120°分布的連桿頸鍛出。

控溫冷卻線是將850～900℃的熱校之后的鍛件進行兩個工步的急冷，降至650℃時入緩冷區進行緩冷，保證曲軸內外均溫，使鐵素體均勻析出，從而得到均勻的晶粒度和硬度，滿足了產品的機械性能和金相組織的要求。

總結

目前，國內多數鍛造企業仍然采用蒸汽模鍛錘。和蒸汽模鍛錘生產線相比，對擊錘鍛造生產線明顯的優勢是配備齊全的制坯設備，材料利用率高，生產節拍快，產品精度高，加工余量小，工作環境得到改善。而熱模鍛壓力機生產線較對擊錘生產線而言，其生產節拍更快，為60～75s/件，每小時可生產48～60件；對擊錘的生產節拍為90～120s/件，每小時可生產30～40件。而且熱模鍛壓力機加工精度高、加工余量小，但是投資大、成本高，是對擊錘投資的一倍左右，一般企業難以承受。

我公司經過對工藝流程的不斷改進和優化，并采取倍尺采購鋼材的方式，材料的各項利用率指標明顯提高，鍛件各項技術指標均達國內上游水平，尤其是鍛件表面質量得到客戶和業內同行的認可。

表2是將國內不同廠家在蒸汽模鍛錘上生產的67種曲軸鍛件，以及國內外熱模鍛壓力機企業生產的20多種多缸曲軸鍛件統計后，同我公司5種不同曲軸產品在幾項重要指標上的數據比較。

可以看出，對擊錘生產的鍛件除了精化程度略低于熱模鍛壓力機，其余幾項指標均高于熱模鍛壓力機。實踐表明，我公司引進的對擊錘生產線達到了很好的生產效果。