來聽聽專業(yè)人士說說大型軸類鍛件的鍛造工藝
2018-10-24 16:53
admin
大型軸類鍛件，一般都是由鋼錠直接鍛造而成。鍛件的質(zhì)量越大，鋼錠的噸位也越大。鋼錠在澆鑄過程中，中心區(qū)的非金屬夾雜物、偏析、縮孔和密集性疏松等缺陷嚴(yán)重。為了獲得滿足要求的鍛件質(zhì)量，必須通過鍛造的方法來消除鋼錠內(nèi)部的缺陷。但在實際生產(chǎn)過程中，大型軸類鍛件的超聲波探傷合格率往往較低。例如我公司在生產(chǎn)一批直徑Φ800mm，長度為9000mm的輥時，采用了傳統(tǒng)鍛造工藝?yán)碚摰钠?/span>通平砧拔長工序，結(jié)果有40％的輥都因輥身中心部位存在大量軸向密集缺陷或縱向裂紋而達(dá)不到超聲波探傷要求。究其原因，除了鑄造鋼錠方面缺陷以外，鍛造工藝也有需要改進(jìn)之處。而近年來對大型鍛件鍛造進(jìn)行的大量研究和模擬試驗表明，傳統(tǒng)鍛造工藝?yán)碚摰钠胀ㄆ秸璋伍L工序?qū)Υ笮湾懠腻懲感宰饔?/span>并不理想，這也是大型軸類鍛件超聲波探傷合格率不高的主要原因。
1.上下普通平砧拔長工藝分析
大型軸類鍛件的傳統(tǒng)鍛造工藝如下：鋼錠倒棱鐓粗后用上下普通平砧拔長。其主要變形階段是采用上下普通平砧拔長工序來實現(xiàn)的。因此，拔長工藝及工藝參數(shù)的選擇對軸類鍛件的質(zhì)量至關(guān)重要。其中相對進(jìn)給量e=L/H是一個很重要的指標(biāo)，其對鍛件質(zhì)量有很大的影響。在上下兩砧間滿砧拔長時，相對進(jìn)給量應(yīng)該控制在0.5-0.8之間。
拔長時，如果相對進(jìn)給量＜0.5，鋼錠（或坯料）心部變形小于表層，尤其是相對進(jìn)給量越小（如e為0.2～0.25），則只有表層變形，心部不變形，形成“雙鼓形”（見附圖），在坯料心部出現(xiàn)橫向拉應(yīng)力，中心缺陷不能焊合，塑性較低的地方甚至?xí)纬尚碌牧鸭y，或者使鋼錠中的缺陷進(jìn)一步擴大，影響內(nèi)部質(zhì)量。若相對進(jìn)給量＞0.8，坯料的寬展大于拔長，不僅降低了拔長的效率，而且還會因反復(fù)鍛壓，在坯料內(nèi)部形成縱向裂紋。
從滿足相對進(jìn)給量的要求來看，由于鍛件尺寸的增大和技術(shù)條件的提高，特別是對超聲波探傷要求較嚴(yán)的鍛件生產(chǎn)，增加了制造技術(shù)的困難。如果砧寬度尺寸不夠大，即使是滿砧進(jìn)給，其相對進(jìn)給量仍較小，鋼錠心部不易鍛透，內(nèi)部疏松等缺陷不能被焊合，勢必影響到鍛件的超聲波探傷，橫向和縱向力學(xué)性能達(dá)不到質(zhì)量要求。
可見，若想消除鋼錠心部缺陷，提高大型軸類鍛件的探傷合格率，還應(yīng)從鍛造工藝入手，加大上下平砧的寬度，增加鍛透性。
2.軸類鍛件的WHF鍛造法
WHF鍛造法就是采用比普通平砧寬的專用上下寬平砧，在高溫下對坯料進(jìn)行強力壓下拔長的鍛造方法。其可使大鋼錠的心部產(chǎn)生大的應(yīng)變而發(fā)生塑性變形，并鍛合心部的縮孔和疏松等缺陷。WHF鍛造法在操作時，砧寬和坯徑之比最佳值應(yīng)選為0.67～0.77。坯料的每次進(jìn)給量一般要達(dá)到砧寬的90％以上。在坯料直徑小于Φ1300mm時進(jìn)給量也不得小于砧寬的70％。否則，在變形量不大的情況下，和普通平砧變形一樣，達(dá)不到WHF的效果。
實施WHF鍛造法時，坯料的加熱溫度要比通常鍛造工序高20～30℃，使其容易產(chǎn)生塑性變形。保溫時間為一般鍛件的1.3～1.5倍，視其坯料截面尺寸和高溫擴散的要求而定。保溫時間長，使坯料里外溫差小，在強力壓下時，外部不易產(chǎn)生裂紋，心部也能發(fā)生大的應(yīng)變，鍛合缺陷。上下砧寬B與坯料直徑D的比應(yīng)滿足0.5≤B/D≤0.8。從鍛造的成本考慮，上下寬平砧不宜制造過多。可按鍛件主截面大小，配置兩三種即可。寬平砧的圓角也要適當(dāng)加大，防止大壓下量后產(chǎn)生折傷。操作時每次壓下量為壓下前直徑的15％～20％，最佳取20％。若壓下量小，則心部發(fā)生的應(yīng)變也小。嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定的壓下量，還可起到鋼錠中心與鍛件中心基本相重合的作用。
上述工藝?yán)碚摷安僮鞣椒ㄋa(chǎn)生的效果，已在我廠的大直徑軸類鍛件生產(chǎn)中得到了證實。該類鍛件的探傷合格率由過去的60％提高到了95.3％，充分說明了WHF鍛造法鍛造大直徑軸類鍛件提高成品率的有效性。
3.結(jié)論
（1）用常規(guī)鍛造工藝鍛造大型軸類鍛件時，鍛件心部易產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，拉應(yīng)力與夾雜物交互作用，會在鍛件內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。鋼錠心部的組織缺陷也不能得到有效鍛合。
（2）用WHF鍛造法鍛造大型軸類鍛件，并選用合理的工藝參數(shù)，可有效提高鋼錠的鍛透性，形成防止裂紋產(chǎn)生的變形機制。生產(chǎn)實踐表明，WHF鍛造法可以建立這種變形機制，顯著提高大型軸類鍛件的成品率。該工藝?yán)碚撚糜诖笮湾懠纳a(chǎn)與修復(fù)中，都有非常好的效果。
