[發(fā)明專利]一種大型鋼質(zhì)軸類鍛件的鍛造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010215674.5
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN101920304A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏琴香;宋阿生;程秀全;黃蘇;黎明;周馳;宗偉奇;梁衛(wèi)良
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: B21K1/06
• 分類號: B21K1/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛(wèi)東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼質(zhì)軸類鍛件的加工方法，特別是涉及一種大型鋼質(zhì)軸類鍛件的鍛造工藝流程。

背景技術(shù)

大型軸類鍛件一般是指重量為五噸以上的鍛件，鋼錠材質(zhì)一般為中碳鋼，而鋼錠中不可避免地存在一些疏松、氣泡等缺陷，這些缺陷的存在將嚴重降低零件的強度，因此最終合格零件中不允許存在這些缺陷。大型軸類鍛件的加工流程一般為“鍛造——粗車——探傷——熱處理”，探傷的目的就是檢查工件鍛造之后是否還存在上述缺陷。如果在探傷過程中發(fā)現(xiàn)存在內(nèi)部缺陷，必須對鍛件進行重新鍛打，通過墩粗、拔長這些工序以及增大鍛造比的方法來消除內(nèi)部裂紋或洞穴。可以歸納為“先成形零件形狀再檢查材料質(zhì)量”的流程，而為了保證重新鍛打后能夠得到合格的零件，必須在最初確定坯料尺寸時留有充足的余量，以保證重鍛后的最終尺寸不會小于實際零件的要求。

在上述鍛造工序中，由于要滿足鍛件始鍛溫度及終鍛溫度的要求，一般分為5～6次加熱分別對鍛件進行整體拔長及分段成形，但整體拔長時的單次變形量都比較小，往往不能達到完全消除內(nèi)部缺陷的效果，即使有些分段成形鍛造工步的單次變形量較大，也只能對所加工的那些段具有較好的消除內(nèi)部缺陷的功能，而在單次變形量不足的某些段上便存在缺陷導(dǎo)致強度不足。因此探傷過程必不可少，重新鍛打也時常進行，這樣不僅造成了材料浪費，還消耗更多的加工工時。例如某鑄鍛廠以前加工的一款大型軸類鍛件采用35號鋼標準十噸八角鋼錠開坯，平均直徑為850mm，倒棱滾圓工步的變形量為12％，之后的兩次整體拔長的單次變形量分別為16％和24％，再分成三段分別成形，最終直徑為350mm的大端的單次變形量為27％，直徑為335mm的小端的單次變形量為30％，中間直徑為325mm的較細段的單次變形量為32.2％。鍛后采用射線無損探傷發(fā)現(xiàn)，在該大型軸類鍛件的中間段和小端沒有缺陷，而大端常存在內(nèi)部缺陷。雖然在鍛件的大端進行了四次鍛打，但最大單次變形量為27％，這樣的變形量往往不足以消除材料的內(nèi)部缺陷，當原始缺陷尺寸較小時可以消除，而原始缺陷尺寸較大時則難以消除，因此一旦鍛后仍存在缺陷，就必須進行重新鍛打。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種在零件成型前消除材料的內(nèi)部缺陷的大型鋼質(zhì)軸類鍛件的鍛造方法。

本發(fā)明將原來“先成形零件形狀再檢查材料質(zhì)量”的流程改為“先保證材料質(zhì)量再成形零件形狀”，即最初的整體拔長工步采用較大的單次變形量，目的是消除材料的內(nèi)部缺陷，然后再按零件圖紙尺寸要求鍛造零件的外形。本發(fā)明在利用有限元分析軟件DEFORM-3D進行數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，并經(jīng)過大量試驗，創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn)，采用含碳量為0.3％～0.4％的中碳鋼標準十噸八角鋼錠鍛造成形時要消除材料的內(nèi)部缺陷，單次變形量應(yīng)達到28.5％以上，因此本發(fā)明將倒棱滾圓后的第一次整體拔長的變形量確定為29％～31％，這樣就可以消除整個工件內(nèi)部的缺陷，然后再按零件圖紙尺寸要求進行鍛造成形，并保證最終成形時的變形量不小于20％，以提高材料的力學性能。經(jīng)過這樣的鍛造工藝流程后，最終進行探傷時發(fā)現(xiàn)零件已消除內(nèi)部缺陷。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種大型軸類鍛件的鍛造方法，包括如下步驟：

(1)倒棱滾圓：在始鍛溫度下，在鍛錘上對含碳量為0.3％～0.4％的中碳鋼標準十噸鋼錠進行倒棱滾圓，在800℃以上的終鍛溫度達到變形量10％；

(2)首次整體拔長：將鍛件加熱到始鍛溫度，在鍛錘上用平砧進行拔長，在900℃的有效孔洞焊合溫度以上達到變形量29～31％％，消除鍛件內(nèi)部缺陷；

(3)再次整體拔長：將鍛件加熱到始鍛溫度，在鍛錘上用平砧進行拔長，在800℃的終鍛溫度以上達到變形量15-20％

(4)分段鍛造成形：將鍛件加熱到始鍛溫度，在鍛錘上用平砧進行分段成形，在800℃的終鍛溫度以上達到零件所需要的尺寸，并使分段成形各段的變形量不小于20％。

為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，所述始鍛溫度優(yōu)選為1200-1250℃。

用平砧對含碳量為0.3％～0.4％的中碳鋼標準十噸鋼錠進行倒棱滾圓。

所述分段成形各段的變形量優(yōu)選為20-26％。

與傳統(tǒng)大型軸類鍛件的鍛造流程相比，采用本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、提高了鍛件整體拔長時的單次變形量，有效地消除材料的內(nèi)部缺陷，避免了重新鍛打所造成的浪費；

2、重新分配了各個鍛造工步的變形量，使得各工步變形量更為合理，降低了個別工步的較大變形量，有利于降低鍛造變形力，從而減輕對機床造成的損傷，并實現(xiàn)理想的鍛件材料力學性能。

附圖說明