更新時間:2021-05-11 11:16:46
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大型活塞桿鍛件是某型艦船用調距槳裝置的重要部件 ,材料為42CrMo鋼,其中間為直徑l410mm大法蘭 ,兩端為410mm的臺階,總長僅l714mm,截面尺寸變化較大。在工作中受扭轉 、沖擊等載荷 ,技術要求高。
活塞桿的制造工藝流程為 :電爐冶煉(EF)一 真空精煉 (LFV)一鍛造一鍛后熱處理一粗加工一超聲檢測一淬火、回火一取樣并標識一實驗一超聲檢測一最終加工一尺寸檢驗一標識、發貨。
1 冶煉
冶煉采用EF+LFV的工藝路線。該材料為常規材料 ,但因技術要求較高,應在化學成分驗收范圍內調整冶煉內控化學成分 ,配料時配優質廢鋼、料頭、生鐵 ,嚴禁配入土鐵 、混帶泥沙等 ,并配人足量的生鐵 ,確保一定的配碳量。澆注時確保鎮靜時間 ,嚴格控制注溫注速 。澆注完畢后及時加入足量的保溫覆蓋劑 ,確保帽口收縮質量 良好 , 嚴格按工藝要求時間脫模紅送 ,以保證鋼錠質量。
2 鍛造
該產品為中間有凸臺的臺階軸 ,但因截面變化較大 ,且長度較短 ,如采用傳統鐓粗拔長的成型方法 ,不僅鍛造成 型困難 ,而且中間凸臺不易鍛透 ,產品內部質量不能得到保證。因此鍛造時選用首先鐓粗 、拔長下料 ,再用漏盤局部鐓粗中間凸臺的成型方式 ,這樣既便于鍛造成型,又滿足無損檢測要求。
3 熱處理
活塞桿鍛造完后進行粗加工,并做超聲檢測,以確定是否有影響熱處理的缺陷 ,無損檢測合格后方可進行調質熱處理 。熱處理前檢查產品所有棱角是否倒鈍,尖角處是否圓滑過渡 ,以避免淬火時應力在尖角處集中而開裂 。由于活塞桿要求做切向、縱向力學性能試驗 ,且端部在 1/2厚度處取樣,為了獲得較好的淬火效果,熱處理前將活塞桿內孔預先加工出來 ,以增加淬火時產品與淬火介質的接觸面積 。制定熱處理參數時 ,考慮到產品截面變化較大,且42CrMo鋼材料直接水淬可能產生裂紋 ,因此采取先空冷少許時間 ,再水淬油冷的方法。淬火過程中先后開啟水循環、油循環,并充分竄動產品,以使產品淬火過程冷卻均勻。
4 研制
結果活塞桿鍛件制造過程中經化學成分檢測、力學性能試驗 、金相檢驗、超聲檢測 ,其結果均符合 技術要求。
5 分析討論
由以上研制結果可以看出,活塞桿的實際化學成分不僅滿足驗收要求 ,且 P、S等雜質元素 、 影響力學性能的 C、cr、Ni等元素均得到了有效控制 ,為項目研制成功奠定了基礎。力學性能 、金相檢驗 、超聲檢測均滿足技術要求 ,硬度較均勻 ,而由于中間凸臺處取樣位置靠近表面 ,因此結果較端頭位置略高。鍛造時采用上下漏盤局部鐓粗 中 間凸臺并在熱處理前將內孔加工出來的制造方法合理可行 ,可以使中間凸臺部分鍛造比達到4.3,并且可保證大截面產品獲得較高的晶粒度 。
6 結論
(1)活塞桿凸臺用上、下漏盤鐓鍛成型的方案 ,解決了中間凸臺難以鍛透的難題 ,這是活塞桿中間凸臺處力學性能 、晶粒度合格的關鍵。 (2)活塞桿熱處理前將內孔 加工出來 ,并采用空水一油的冷卻方式是合理可行的。其增加了熱處理時淬火介質與產品的接觸面積 ,保證了淬火后力學性能一次合格。
在活塞桿鍛件的研制過程中,優化化學成分配比,選擇合理的鍛造成型方法 ,淬火時勻速冷卻,使得活塞桿鍛件的各項指標均滿足技術要求 。
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