一、任务来源

目前国内松土器支角的下料方式依旧是板材数控火焰切割下料，生产制造工艺与国外存在这相当大的差距，而且产品的机械性能相对于国外而言比较低，松土器支角的前头应力集中点较多，进而在使用的过程中经常出现断裂现象，造成了原材料的浪费。为提高国内工程机械松土器支角的生产工艺技术水平，为市场提供更多更好的低成本、高机械性能的工程机械松土器支角，提高材料的利用率，同时也为了满足国内外工程机械配件市场的的需求，公司在通过充分的市场调研和消化吸收国外的先进技术和管理经验的基础上，确立自主研制开发工程机械松土器支角新工艺。我公司研制的推土机松土器支角新工艺是支角整体采用锻造生产成毛坯，后续经过少量加工 ，达到配合使用的精度，以降低生产成本、提高材料的利用率，改善产品的机械性能，力争填补国内空白，并且使公司在质量及价格方面在国际上同类产品更具有竞争力，扩大市场占有率。

二、技术方案论证

意大利的ITR公司、西班牙的BYG公司已开始进行松土器支角工艺的改进，产品的机械性能得到了提高，材料的利用率高，成本低，在国际配件市场中份额较大。

国内推土机松土器支角原有旧工艺要通过数控火焰板材下料、探伤、铣边、钻孔、热处理、探伤、抛丸、喷漆等加工工序才能满足产品的技术要求，而且产品通过数控火焰下料，材料的纤维组织得到了破坏，材料的机械性能降低，在使用的过程中，松土器支角头部很容易产生应力集中断裂，进而造成整个支角报废，造成材料的浪费。改进后的新工艺是把支角整体锻造出来，支角采用耐磨性较高的材料30CrMnMoB，新工艺不仅提高了产品的机械性能，而且大大提高了材料的利用率，降低了制造成本。

因此我公司通过消化吸收国外技术，自主研发工程机械松土器支角新工艺，通过材料、设备和工艺改进，提高了生产效率，采用支角整体锻造工艺，提高了产品的机械性能、材料的利用率，降低了生产成本。

三、技术特征

1、整体锻造支角，保证锻造后的纤维组织随着支角外形的改变而改变，同时内部晶粒细化，致密度更好。

2、整体锻造后的支角能保证热处理后硬度及机械性能。

3、制定锻造工艺，保证锻造后的非加工部位尺寸精度。

四、应用技术领域和技术特点、性能指标

1、应用技术领域

本项目属于松土器支角工艺的改进，产品主要应用于推土机领域。

2、技术特点

① 结构的变化：

   支角采用整体锻造，后端齿杆直接锻造成型无需后续加工，前端支角只进行少量加工即可，支角整体采用耐磨性较高的材料30CrMnMoB，这样既保证了易磨损部件支角的高耐磨度，同时又降低了齿杆部分的加工成本，在提高整体机械性能的基础上从加工成本上降低了生产成本。

②支角整体锻造工艺。

锻造工艺：直接采用连铸方坯加热经5T模锻锤整体锻造出来，后端齿杆直接锻造成型，前端齿尖部留有少量加工余量，进行后续加工。

3、性能指标

本产品主要用于工程机械推土机部分的易损件，要求具有足够的硬度、韧性及耐磨性，以抵抗磨损、变形和开裂，达到的主要指标要求如下：

 

抗拉强度 （MPa）	延伸率      %	表面硬度 HRC	U型冲击功J/cm2	晶粒度 级
≥1500	≥7	46-52	≥40	5-8

 

五、国内外同类技术发展水平分析

国内生产工程机械松土器支角的厂家都是采用通过板材气割、铣边、钻孔、热处理等加工工艺来满足性能要求，如宣化工程机械厂、上海彭浦工程机械厂，黄河工程机械厂等，山推胜方公司通过松土器支角整天锻造工艺不仅提高了产品的机械性能，而且降低了生产成本，在推动松土器支角前进的基础上迈出了总要的一步。

意大利的ITR公司、西班牙的BYG公司已在20世纪80年代后期已开始采用整体锻造工艺，国内仍采用经板材数控下料加工的原始工艺进行生产，材料的纤维组织遭到破坏，机械性能降低，材料的利用率低，通过改进后的松土器支角整体锻造工艺和国际接轨，不仅提高了松土器的机械性能，材料的利用率，而且缩短了和国外的差距。

六、产品研发过程及质量保证

1．产品研发过程：

（1）课题的提出；

为了降低生产材料的成本，提高推土机松土器支角的机械性能，减少断裂，生产出低成本高耐磨性的推土机松土器支角来满足国际市场的需求，我公司提出研制开发松土器支角整体锻造工艺。

（2）原材料的选择；

原来松土器支角的材质为30CrMo,采用数控整体下料，改进后的材质为30CrMnMoB，机械性能比30CrMo材质的好，材料的淬透性好，90mm的钢板可以淬透，晶粒度高，锻造后的支角纤维组织更加致密。

（3）松土器的热处理：制定合理的淬火、回火温度和保温时间，保证产品热处理后的机械性能、金相组织、硬度、淬透层、晶粒度。

2、生产工艺设计：

松土器支角生产工艺过程：

    支角：锻造→正火→倒角→钻孔→淬火回火→抛丸→喷漆→成品

    我公司有推土机松土器支角多年的制造和设计经验，对国内外各种推土机松土器支角的设计原理、锻造技术、材质、冷加工和热处理有很深的研究，为松土器支角的整体锻造和机加工的设计积累了丰富的经验，现已经进行小批量的试制，进行了山推主机和配件市场的检验，受到国内外用户的好评。

具体的生产工艺流程如下:

支角

① 支角锻造工序

a 按锻造下料作业指导书进行坯料的准备

b 按锻造作业指导书进行制坯、预锻、精锻、切边、校型等锻造工艺

c 首件完工后，按毛坯图纸进行检测。

②、正火工序

 按热处理正火作业指导书进行正火

③、倒角工序

a 按倒角作业指导书进行加工

b首件完工后，按铣坡口检查指导书进行进行检测

④、镗孔工序

a 按镗孔作业指导书进行加工

b首件完工后，按镗孔检查指导书进行进行检测

⑤、热处理淬火回火工序

    a 按热处理作业指导书制定热处理工艺参数，包括热处理淬火回火温度，水温、冷却时间、保温时间等

b 按检查指导书对首件进行检查，包括硬度、尺寸、孔距等

c 按检查指导书对首件进行剖检，包括剖面硬度分布、v型冲击功、抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率等机械性能指标

⑥、抛丸

按抛丸作业指导书抛丸

⑦喷漆包装

按喷漆包装作业指导书进行包装入库

3、 推土机松土器支角设计原理及结构方案

  （1）工作原理

推土机松土器支角是是推土机松土器的部件，主要通过松土器液压油缸来调节支角的方向，来满足松动泥土、沙石的工矿要求。

  （2）松土器支角的具体结构方案

松土器支角的具体结构如下图所示：

4 、质量保证

公司已通过了ISO9001：2008质量控制体系，针对产品每一步的工序都有专职检查人员，制定了产品工序间的作业指导书和检查指导书，引进日本小松的5S管理，成立了QC小组。确保了在管理上对技术工艺的严格控制。

在技术上，公司研发人员针对每一步的工艺技术进行论证，同时结合产品检测数据对工艺进行可行性的改革，力争产品技术水平和工艺的先进性。

公司还购买配套的专业检测仪器多重保证产品的质量，检测仪器如下：

 

检测类别	检测仪器
化学分析	光谱分析仪
硬度检测	里氏硬度计、洛氏硬度计
游标卡尺	检测尺寸
温度检测	远红外线测温仪
冷却检测	流量计和压力计
水温检测	热电偶自动控温设备

 

七、产品生产的关键技术及创新点

1.关键技术

①支角头部的设计

支角头部分直接锻造成型，只进行少量的加工就能满足产品的要求。为保证锻造后支角的内部纤维组织不受破坏，锻造时尽量能满足支角头进行少量加工的要求，控制好锻造温度。

②支角齿杆端的设计

支角齿杆端，支角锻造成型，无需后续加工，所以锻造时要达到产品成品的精度要求，同时，控制好锻造温度。

2.关键工艺

① 锻造工艺的确定

支角头部是受力最集中的部分，结构尺寸最小，最容易断裂，钢板气割时纤维组织受到破坏，纤维方向改变，降低了材料的性能，改为锻造后保证了内部的纤维组织方向，组织更致密，机械性能得到了很大程度的提高。

② 正火工艺

锻造后的支角采用正火工艺，保证了支角内部的晶粒组织更加细化，为后续的热处理做好准备。

③ 无损伤探伤工艺

为保证锻件在进行机加工和热处理后，达到设计的性能要求，对内部进行探伤以保证性能满洲设计要求。

3.产品的主要创新点

①、支角采用整体锻造，内部纤维组织流向随着齿杆外形的改变而改变，提高了支角各方面的机械性能，韧性、抗冲击性，耐磨性都得到了很大的提高。

    ②、支角采用整体锻造，相较于以前的整体下料工艺，材料利用率由原来的60%提高到90%以上。

③、支角采用整体锻造，提高了各方面的机械性能，使得支角使用寿命提高了4倍左右。

八、与国内外产品性能对比

1．技术成熟程度

国外已见企业采用相似工艺来生产工程机械松土器支角，国内其他企业仍然都采用传统工艺加工。到目前为止，采用新工艺生产的工程机械松土器支角已供国内山推股份、意大利ITR，西班牙BYG公司，产品远销东南亚、欧洲、美洲等地。经过市场验证，新产品得到了客户的认可，使用性能良好。产品的使用寿命比以前传统加工工艺支角高出5-10倍。

2．与国际企业产品对比分析：

通过技术攻关，将我公司产品和国外同类产品进行对比测试，测试结果如下：

生产厂家	抗拉强度 MPa	延伸率 %	硬度 HRC	冲击功 J/cm2
西班牙BYG	1500*	8	46	50
意大利的ITR	1620*	8.5	48	62
山推胜方	1783*	8.6	51	71.3

通过表中数据可以看出，我公司产品各项机械性能指标均大于国外同类生产企业，产品韧性好，不易断裂，性能指标已达到国际先进水平。

九、还需解决的问题及今后研究的方向

项目开发成功后，不仅降低了原材料的成本，产品的性能提高显著，市场占有率不断扩大，已经为国内多家主机厂配套，产品远销国内外，并受到用户的好评。但产品还有不足之处需要我们改进，

（1） 锻造毛坯加工余量的控制，控制好毛坯的尺寸，减少后续的机加工，降低生产成本，提高效率。

（2）进行更深一步的技术攻关，设计出强度更高更耐磨的松土器支角。