文/董雙文，王茂林，趙磊·北京歐立華科技發(fā)展有限公司

除鱗系統(tǒng)在模鍛中的應(yīng)用

文/董雙文，王茂林，趙磊·北京歐立華科技發(fā)展有限公司

隨著裝備制造業(yè)工藝技術(shù)的發(fā)展，特別是汽車工業(yè)零件制造工藝的發(fā)展，汽車零部件中模鍛件使用量越來越大，使得模鍛件生產(chǎn)利潤(rùn)高度依賴于能耗和材料的利用率。對(duì)模鍛件除了機(jī)械性能和工藝要求外，對(duì)表面質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格。去除鍛件表面氧化皮也就成為了一個(gè)很重要的課題。

鍛造過程中氧化皮在模鍛前就需要除掉，機(jī)械除鱗、鐓粗等除鱗方法，屬于老一代除鱗技術(shù)，除鱗率很低，很難達(dá)到鍛造工藝的要求，模鍛件高壓水除鱗新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

工業(yè)材料方面的持續(xù)不斷發(fā)展，對(duì)裝備不斷地提出新的要求，同時(shí)也對(duì)流體除鱗裝置提出了更高的要求。這些新要求主要表現(xiàn)在新合金的鱗皮（氧化皮）的粘性更強(qiáng)，以及對(duì)溫度變化過程的影響。通過除鱗系統(tǒng)的使用，使得大批量的模鍛生產(chǎn)過程成為可能?，F(xiàn)代化除鱗裝置已同鍛壓生產(chǎn)線融為一體，沒有它們將會(huì)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)過程產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。

鍛件高壓水除鱗解決的難題

圖1 除鱗前后對(duì)鍛件表面質(zhì)量的影響

從表面看來，高壓水除鱗僅僅是利用液力等將坯料表面的鱗皮清除掉，但對(duì)于不同的坯料，由于材質(zhì)、形狀、大小和工藝等的差別，除鱗的過程可能完全不同。德國(guó)SGGT公司作為一家專門從事流體除鱗技術(shù)的公司，從鱗皮（氧化皮）的生長(zhǎng)機(jī)理及過程的研究角度出發(fā)，確立了成熟的高壓水鍛件除鱗系統(tǒng)，對(duì)各種鍛件的除鱗積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并在世界的各大鍛造企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，解決了除鱗系統(tǒng)中的很多難題。

鍛件高壓水除鱗系統(tǒng)，是在鍛坯加熱完成后送入除鱗箱進(jìn)行除鱗，然后進(jìn)入鍛機(jī)。高壓水除鱗這種工藝可以靈活實(shí)現(xiàn)異形鍛坯和鋼錠的除鱗；具有降低坯料預(yù)制尺寸，減少物料損耗；避免鱗皮嵌入鍛件內(nèi)部，提高鍛件品質(zhì)；明顯提高鍛件表面質(zhì)量，大幅度降低后續(xù)加工處理難度；減少模具磨損，提高設(shè)備使用率；設(shè)備自動(dòng)化水平高，可靠耐用；設(shè)備投入短期便可收回成本，效益明顯等優(yōu)點(diǎn)。高壓水除鱗能夠解決各種因氧化皮造成的產(chǎn)品質(zhì)量問題。除鱗前后對(duì)鍛件表面質(zhì)量的影響，如圖1所示。

鍛件高壓水除鱗帶來的經(jīng)濟(jì)效益

很好的除鱗系統(tǒng)可以從多個(gè)角度為用戶帶來經(jīng)濟(jì)效益，投入產(chǎn)出比很高，好的產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)于提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是很有幫助的。一般一套系統(tǒng)投入使用后，一年內(nèi)即可通過直接的回報(bào)收回投入，同時(shí)，帶來更多質(zhì)量提高等間接的效益。

減少鍛件坯料原材料消耗

由于鱗皮有時(shí)很硬，有一部分硬度會(huì)超過陶瓷，在模鍛之前若未清除，會(huì)被軋入鍛件的表面，形成不同深度的凹坑，表面的不均勻程度增大，為了保證后續(xù)的機(jī)加工，必須留出很大的富余量，加工完必須保證露出的是合格的機(jī)加工面，如若采用除鱗技術(shù)，坯料原材料消耗量將減少2%～3%。

現(xiàn)在我們以國(guó)內(nèi)某鍛造企業(yè)為GE公司制造連桿鍛件為實(shí)例(某時(shí)間段）進(jìn)行估算，坯料為φ120mm，長(zhǎng)1100mm，重約98.2kg，生產(chǎn)節(jié)拍為60件/h，生產(chǎn)線每天工作20h，每年工作300天，那么應(yīng)用高壓水除鱗系統(tǒng)每年可以節(jié)約的原材料大約有：98.2kg×60件/h×20h×300天×1.5%＝530.28t。

這里我們按照1.5%的節(jié)約量計(jì)算，那么一個(gè)曲軸是此連桿的幾倍重量，我們保守計(jì)算，節(jié)省量如果是5倍的話，一年可節(jié)省的總量是530×5=2650t，每噸鋼材價(jià)格按4000元計(jì)算，可節(jié)省一千余萬(wàn)元。當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)通過對(duì)工藝的調(diào)整和優(yōu)化是可以實(shí)現(xiàn)的。

減少后續(xù)機(jī)加工工作量

由于鍛件的機(jī)加工面需要一定的尺寸精度，多余的不平整一定要去除。因而不除鱗加大了機(jī)加工量。鍛造生產(chǎn)線配套高壓水除鱗系統(tǒng)后，提高了鍛件的表面質(zhì)量，從而減少了后續(xù)機(jī)加工的加工余量，同時(shí)提高了工廠的生產(chǎn)效率。此部分的潛在成本是不可忽視的，它既包括了工時(shí)也包括了材料的損耗。

減少鍛坯加熱的能耗

上面我們做了大約的計(jì)算，應(yīng)用高壓水除鱗系統(tǒng)每年可以幫助這條鍛造GE連桿生產(chǎn)線節(jié)約530多噸的原材料，相當(dāng)于這條生產(chǎn)線5天的原材料總量，而我們這條線配的中頻加熱爐的功率為7000kW，5天的耗電量約為：7000kW×20h/天×5天＝700MW·h，即應(yīng)用高壓水除鱗系統(tǒng)每年可節(jié)約700MW·h左右的電能。如果整個(gè)工廠按5倍計(jì)算的話，電能的節(jié)省將達(dá)3500MW·h。

減少對(duì)模具的磨損

由于部分鱗皮的硬度很高，而且不均勻分布，加快了模具的磨損，而模具的制造成本是很高的，模具的損耗增加了生產(chǎn)的成本。德國(guó)SGGT公司長(zhǎng)期專注于鋼坯表面氧化鱗皮的研究，包括對(duì)氧化鱗皮的生成及去除原理研究，鋼坯在加熱的過程中鐵元素和其他合金元素經(jīng)氧化后形成合金晶體附著在鋼坯表面包含在氧化鱗皮中，其硬度很高，在鍛壓前不將這部分氧化鱗皮去除掉會(huì)對(duì)模具造成不必要的磨損，降低了模具的使用壽命及工作效率。

避免鱗皮被鍛入鍛坯內(nèi)部，提高鍛件品質(zhì)

坯料在進(jìn)入鍛造工序前，經(jīng)過高壓水除鱗工序，鋼坯表面99%的鱗皮將被去除掉，這極大地提高了鍛件的表面質(zhì)量和鍛件的產(chǎn)品品質(zhì)。

鍛件高壓水除鱗的應(yīng)用

德國(guó)SGGT公司開發(fā)的高壓水除鱗系統(tǒng)已應(yīng)用到不同的鍛造企業(yè)，并針對(duì)小型鍛件、中型鍛件、大型鍛件及專用鍛件設(shè)計(jì)了不同的除鱗系統(tǒng)。下面結(jié)合實(shí)例來說明高壓水除鱗系統(tǒng)在不同鍛件中的應(yīng)用：

圖2 微小除鱗系統(tǒng)

圖3 大型工件除鱗系統(tǒng)

⑴ 適用于制造輕型到中等重量汽車部件坯料尺寸的微小除鱗系統(tǒng)，如圖2所示。

⑵ 適用于制造重型件、法蘭和管件的大型工件除鱗系統(tǒng)，如圖3所示。

結(jié)束語(yǔ)

在世界鍛造領(lǐng)域，高壓水除鱗已經(jīng)是鍛件制造（尤其是熱模鍛）的一個(gè)重要工序，它可以提高鍛件產(chǎn)品質(zhì)量，還可降低坯料預(yù)制尺寸，減少模具磨損，大幅降低后序加工處理難度和機(jī)加工量等，直接或間接的為企業(yè)降低了大量的生產(chǎn)成本。