1170大型刮煤板鍛件是從德國弓}進的礦用大型采煤輸送機傳遞運動和動力的關(guān)重件和易損件，其進口價格昂貴。對于其的生產(chǎn)，國內(nèi)為數(shù)不多的國產(chǎn)化鍛造廠家都難以降低制造成本。生產(chǎn)實踐表明，采用鑄鍛復合塑性成形工藝和優(yōu)化鍛模設(shè)計，可實現(xiàn)大型刮煤板鍛造使用性能、工藝性能和經(jīng)濟性的有機統(tǒng)一。
1、1170大型刮煤板鑄鍛工藝性分析
    1170大型刮煤板的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的模鍛成形一般有以下2種方法.一種是自身制坯鍛造工藝，主要工藝過程為下料(原材料為軋材或型材，下料重量為88 kg)一加熱一模鍛（在lOt以上模鍛錘上或在10000噸以上電動螺旋壓力機上制坯和終鍛）一切邊一校正一熱處理。另一種是聯(lián)合鍛造工藝，主要工藝過程為下料（原材料為軋材或型材，下料重量為88 kg)一加熱一制坯（在自由鍛錘上或在輥鍛機上進行）一加熱一模鍛（在10t以上模鍛錘上或在10000t以上電動螺旋壓力機上終鍛，一切邊-校正一熱處理。不論那種方法，模鍛件的質(zhì)量好，但缺點比較突出：如成形設(shè)備需大噸位的10噸以上模鍛錘或10000t以上電動螺旋壓力機，在國內(nèi)能鍛造該刮煤板的廠家屈指可數(shù)：模塊尺寸大，鍛件打擊力大，模具使用壽命低，模鍛成形能力較強，鍛件材料利用率為77%，鍛造工藝性差，鍛件成本較高。
    采用鑄鍛復合塑性成形工藝是實現(xiàn)1170大型刮煤板使用性能、工藝性能和經(jīng)濟性有機統(tǒng)一的有效途徑之一。鑄鍛復合塑性成形可充分發(fā)揮鍛造和鑄造的雙重優(yōu)勢，克服傳統(tǒng)模鍛的固有缺點，可獲得所需形狀、尺寸和質(zhì)量的鑄鍛件。其工藝過程為：坯料熔煉一鑄造一鑄坯一加熱一模鍛（在3t或St模鍛錘上終鍛）一切邊一校正-熱處理。其中鑄坯毛坯圖如圖2所示。如何保證鑄鍛件不同部位具有不同的鍛造比或具有不同的變形程度，是保證1170大型刮煤板鑄鍛復合塑性成形能否在3t或5t模鍛錘上模鍛成形以及能獲得所需形狀、尺寸和質(zhì)量的關(guān)鍵點。
    鍛造比的大小是消除鑄件的鑄態(tài)組織、破碎并改善碳化物及非金屬夾雜物在鋼中的分布、形成纖維組織、焊合內(nèi)部孔隙而均勻提高關(guān)鍵部位金屬密度和力學性能的關(guān)鍵。如圖3所示的是1170大型刮煤板鑄鍛復合塑性成形的不同部位具有不同的鍛造比或具有不同的變形程度的坐標網(wǎng)格變形圖�？梢钥闯觯�鑄坯兩端的形狀和尺寸與鍛件的形狀和尺寸完全相同（模鍛時不變形），鑄坯中心部分的形狀和尺寸與鍛件的形狀和尺寸相似（模鍛時大變形，以鐓粗式模鍛成形為主），鑄坯兩端與中心部分過渡部分的形狀和尺寸與鍛件的形狀和尺寸相近（模鍛時變形量介于以上兩者之間，以鐓粗式模鍛成形為主）．以保證微小模鍛變形或不變形部分小無鍛造比，變形大的部分要比變形小的部分鍛造比要大，關(guān)鍵部位的鍛造比要比非關(guān)鍵部位的鍛造比要大，以保證所需鑄鍛件的形狀、尺寸和質(zhì)量，同時可大幅度地減小鍛造變性能量，實現(xiàn)小錘干大活。
    從圖3也可以看出，事實上．1170大型刮煤板鑄鍛復合塑性威形工藝所獲得的鑄鍛件的基本概念是：大型刮煤板零件兩端在工作服役時的受力最小、力學性能要求最低，模鍛變形時無變形無鍛造比，零件兩
端相當于鋼廠未經(jīng)過壓力加工的鑄坯，是傳統(tǒng)意義上的鑄鋼件：零件中間部分在工作服役時的受力最大、力學性能要求最高．模鍛變形時變形大鍛造比大，零件中間部分相當于原材料軋材或型材又一次經(jīng)過了壓力加工，是傳統(tǒng)意義上的模鍛件；零件兩端與中間過渡處在工作服役時的受力和力學性能要求介于兩端與中間之間．模鍛變形時的變形程度和鍛造比也介于上述兩者之間，零件兩端與中間過渡處相當于鋼廠經(jīng)過壓力加工的原材料軋材或型材，是介于傳統(tǒng)鑄鋼件和傳統(tǒng)模鍛件之間的鑄鍛件。1170大型刮煤板中間部分的使用性能決定了其整體零件的使用性能。通過基礎(chǔ)理論論研究、實驗研究和裝機實踐都可以證明：鑄鍛復合塑性成形工藝只要保證鑄鍛件中間部分形狀、尺寸和質(zhì)量，即可達到1170大型刮煤板零件與傳統(tǒng)模鍛相同或相近的質(zhì)量和力學性能。
2、大型刮煤板鍛模設(shè)計
    優(yōu)化設(shè)計的1170大型刮煤板鍛模結(jié)構(gòu)如圖4所示，設(shè)計要點如下。
    (1)鍛模整體結(jié)構(gòu)設(shè)計為平衡式導向鎖扣，1個縱向排列兩端敞開式、中間閉合式的終鍛模膛和1個校正平臺。鍛模結(jié)構(gòu)緊湊，鍛模強度足夠，制造成本低，操作簡單，鍛造效率高，使用壽命高。其模鍛的工作過程為：先將加熱合理的鑄造坯料在終鍛模膛內(nèi)直接局部終鍛，在切邊以后加墊塊再將鍛件校正。
    (2)優(yōu)化鍛模熱鍛件圖設(shè)計。在鍛件厚度方向不加收縮率而且在冷鍛件圖厚度方向上降低2 mm而采用過壓補償法，其它尺寸按傳統(tǒng)獨立設(shè)計，以防止鍛造不足，可有效減少鍛造打擊次數(shù)：定位準確和操作方便，將鍛件較復雜部分置于上模，模膛充填成形效果好，操作簡單。
    (3)終鍛模膛兩端為縱向排列敞開式，鑄鍛件的飛邊外的長度方向的形狀與尺寸與鍛件基本相同，即不參與成形，此部分為原鑄件的形狀、尺寸與性質(zhì)，鑄鍛件的飛邊以內(nèi)長度方向的形狀與尺寸是重點模鍛部分，直接影響零件整體的質(zhì)量、可靠性和使用壽命。
    (4)鍛模模膛為1個終鍛模膛，終鍛成形部分以鐓粗式成形為主壓入式成形為輔，局部鍛造，保證鑄鍛件成形具有順序成形模鍛法的特點：在終鍛過程中，以成形最難成形的部分為主，以成形相對容易的部分為輔，可有效減小鍛造變形能量，有利于模膛充填成形。傳統(tǒng)模鍛需16t模鍛錘或16000t電動螺旋壓力機的特大型成形設(shè)備，現(xiàn)只需3t或5t模鍛錘模鍛成形，可實現(xiàn)小錘干大活。
    (5)由于鍛件形狀特點和各部分的變形程度不同，其各部分的終鍛溫度不同和切邊引起的不均勻變形，導致變形各部分的變形程度不同，因此應增加校正工序，但因鑄鍛件受溫度影響的熱脹冷縮程度過大，校正工序不適宜在傳統(tǒng)的終鍛模膛內(nèi)進行，而是在鍛模左側(cè)平臺上校正（熱鑄鍛件上部中間加墊塊，保證鑄鍛件校正部分上下面保持平行），校正鑄鍛件中間長度為820 mm．該平臺既有增強鍛模強度的作用，又有校正的作用。
3、結(jié)論
    (1) 1170大型刮煤板國產(chǎn)化鍛造獲得的鑄鍛件質(zhì)量和使用壽命與傳統(tǒng)模鍛件的質(zhì)量和使用壽命相同或相近，實現(xiàn)了小錘干大活，達到了使用性能、工藝性能和經(jīng)濟性的有機統(tǒng)一。
    (2) 1170大型刮煤板鍛模設(shè)計是一種新設(shè)計，鍛模結(jié)構(gòu)新穎、簡單緊湊又使用強度足夠，鍛模模膛數(shù)量少，制造成本低，操作簡單，鍛造效率高，使用壽命高，鍛造變形能量小。
    (3) 1170大型刮煤板國產(chǎn)化鍛造的成功，標志著我廠具有了國產(chǎn)化鍛造生產(chǎn)1170大型刮煤板的能力，打破了多年依賴國外進口的被動局面，獲得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。