挖掘机斗齿锻造加工工艺的制作方法

本发明涉及挖掘机技术领域，特别是涉及一种挖掘机斗齿锻造加工工艺。

背景技术：

斗齿是挖掘机等工程机械的切削部件，安装于挖掘机铲斗的前缘，工作时，通过斗齿实现切削。斗齿作为切削部件，直接影响着松土、挖土的效果，直接影响着工程机械的效率，因此，对斗齿的强度、韧性、硬度、耐磨性均有较高要求，其内部组织不得有气泡、缩孔、疏松、砂岩等缺陷。现有的斗齿一般采用铸造加工，由于铸态疏松等缺陷，其质量较差，在工作过程中，磨损速度快，容易断裂，需要频繁更换斗齿，造成维护成本高，工作效率低。在铸造过程中，斗齿需要经过压蜡(射蜡制蜡模)、修蜡、蜡检、组树(蜡模组树)、制壳(先沾浆、淋沙、再沾浆、最后模壳风干)、脱蜡(蒸汽脱蜡)、模壳焙烧、化性分析、浇注(在模壳内浇注钢水)、震动脱壳、铸件与浇棒切割分离、磨浇口、初检(毛胚检)、抛丸清理、机加工、抛光等工序，并且融化钢水时使用煤作为燃料，不仅产生大量烟尘，而且在燃烧过程中还会形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有机化合物及烟尘等有害物质，污染环境，加工的成本也很高。

因此，行业内一直致力于采用锻造工艺加工斗齿，但是由于斗齿的特殊外形结构，虽然提出了多种方案，但是在实际生产中一直没有取得较好的效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种挖掘机斗齿锻造加工工艺，其通过预锻、终锻两部锻造，实现了通过锻造加工斗齿，提高了斗齿的机械性能，加工效率高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种挖掘机斗齿锻造加工工艺，其将圆钢按尺寸下料后加热至锻造所需的温度，然后将圆钢水平放入预锻型腔锻打后翻转90°再次进行锻打，所述预锻型腔为一端厚一端薄的扁平状，将预锻后的坯料较薄的一端向下竖直放入终锻型腔中，楔形冲头向下对坯料进行劈挤锻打，经过4～5次锻打后坯料成型为锻造毛坯，然后将锻造毛坯进行机加工和热处理。

所述圆钢为20CrMnTiH钢材。

所述锻造所需的温度为1100±50℃。

终锻为开式锻造，终锻型腔的边缘设置有飞边槽，终锻成型后通过切边模具进行切边。

预锻和终锻使用的设备为模锻锤或电液锤。

所述楔形冲头伸入锻造毛坯的长度为锻造毛坯总长度的40%～50%，所述锻造毛坯侧面最小壁厚为13mm。

所述锻造毛坯外侧面左右两侧的拔模角为7°，前后两侧的拔模角为4°，所述锻造毛坯内侧面左右两侧的拔模角为14°，前后两侧的拔模角为3°。

所述机加工包括打磨、钻孔、抛光。

所述锻造毛坯钻孔后进行热处理，热处理时，锻造毛坯加热至880℃～900℃，保温3小时，然后将其靠近齿尖的一半浸入水中，待另一半温度降至780℃～800℃时，将锻造毛坯整体浸入水中，120秒后取出锻造毛坯。

本发明的有益效果是：一种挖掘机斗齿锻造加工工艺，其将圆钢按尺寸下料后加热至锻造所需的温度，然后将圆钢水平放入预锻型腔锻打后翻转90°再次进行锻打，所述预锻型腔为一端厚一端薄的扁平状，将预锻后的坯料较薄的一端向下竖直放入终锻型腔中，楔形冲头向下对坯料进行劈挤锻打，经过4～5次锻打后坯料成型为锻造毛坯，然后将锻造毛坯进行机加工和热处理，本发明通过预锻将坯料加工成和斗齿形状接近的楔形，然后在终锻时通过楔形冲头的劈挤锻造斗齿根部的凹槽成型，成型效果好，脱模容易，加工效率高，并且斗齿的机械性能远远优于铸造所加工的产品，通过对预锻型腔、终锻型腔的优化，机加工余量很小，加工成本低，能耗小，不污染环境。

附图说明

图1 是本发明的锻造模具下模的爆炸示意图。

图2是本发明的坯料经过预锻后的结构示意图。

图3是本发明的终锻模具一个方向的剖视图。

图4是本发明的终锻模具另一个方向的剖视图。

图5是本发明的锻造毛坯的结构示意图。

附图标记说明：

1——下模 2——上模

3——预锻型腔 4——模芯

5——锻造毛坯 51——耳部凸台

52——尖部凹槽 6——飞边槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。

如图1至图5所示，本实施例的挖掘机斗齿锻造加工工艺，其将直径90mm的圆钢按305mm的长度下料，放入加热炉中加热至锻造所需的温度，使用比色卡和红外线测量仪检测温度，使该温度为1100±50℃。然后用夹车将圆钢水平放入预锻型腔3，锻打一次后翻转90°再次一次进行锻打，如图1所示，预锻型腔3为一端厚一端薄的扁平状，预锻后，坯料的形状如图2所示，然后将预锻后的坯料较薄的一端向下竖直放入终锻型腔中。本发明的预锻模具和终锻模具合并在一套模具中，下模1固定在模锻锤或电液锤的砧台上，上模2上下运动，上模2设置有楔形冲头。终锻时，楔形冲头向下对坯料进行劈挤锻打，经过4～5次锻打后坯料成型为锻造毛坯5，然后将锻造毛坯5进行机加工和热处理。本发明通过预锻将坯料加工成和斗齿形状接近的楔形，然后在终锻时通过楔形冲头的劈挤锻造斗齿根部的凹槽成型，成型效果好，脱模容易，加工效率高。

另外，与铸造加工的斗齿相比，通过本加工工艺加工的斗齿机械性能优越，通过拉伸试验，本发明加工的斗齿的抗拉强度为1500Mpa，屈服强度为1250 Mpa，断后伸长率为12%，断面收缩率为45%，而铸造加工的斗齿抗拉强度为1300Mpa，屈服强度为1200 Mpa，断后伸长率为5%，断面收缩率为36%。

本发明通过对预锻型腔3、终锻型腔的优化，后续的机加工余量很小，只需要进行打磨、钻孔、抛光，加工成本低，加工过程使用电能且能耗小，不污染环境。

进一步的，本发明采用的圆钢为20CrMnTiH钢材，该材料淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部。

如图 1所示，下模1设置有圆形的模芯4，终锻型腔设置于模芯4，当模具损坏时可以只更换模芯4，降低了模具的成本。 终锻采用开式锻造，终锻型腔的边缘设置有飞边槽6，终锻成型后通过切边模具进行切边。

如图3所示，上模2的楔形冲头伸入锻造毛坯5的长度为锻造毛坯5总长度的40%～50%，所述锻造毛坯5侧面最小壁厚为13mm。

如图3、图4所示，所述锻造毛坯5外侧面左右两侧的拔模角为7°，前后两侧的拔模角为4°，所述锻造毛坯5内侧面左右两侧的拔模角为14°，前后两侧的拔模角为3°，终锻后脱模容易。

进一步的，所述机加工包括打磨、钻孔、抛光。

如图5所示，锻造毛坯5上部两侧设置有向外凸出的耳部凸台51，机加工时在耳部凸台51进行钻孔，向外凸出的耳部凸台51增强了该位置的强度。锻造毛坯5的齿尖位置四个棱角设置有尖部凹槽52，从而减小尖部的截面积，使得尖部工作时具有更的切削能力。

本发明的锻造毛坯5钻孔后进行热处理，热处理时采用两步淬火，锻造毛坯5加热至880℃～900℃，保温3小时，然后将其靠近齿尖的一半浸入水中，待另一半温度降至780℃～800℃时，将锻造毛坯5整体浸入水中，120秒后取出锻造毛坯，从而使得齿尖位置耐磨性更好，而斗齿根部位置韧性更好，不易断裂。回火时温度为500℃，保温3小时，然后自然冷却。通过本发明的热处理，锻造毛坯5的齿尖部分的硬度在49～53HRC，锻造毛坯5的根部部分硬度在43～48HRC。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。