大型活塞桿鍛件是某類船舶螺距控制螺旋槳裝置的重要組成部分,材質為42crmo鋼,中間直徑為l410mm**藍色,兩端為410mm台階,總長度僅為l714mm,截面尺寸變化較大。 在受扭轉、衝擊等載荷的工作中,技術要求很高。
活塞桿的製造工藝流程如下:電爐冶煉(EF)-真空精煉(LFV)-鍛造-鍛造後熱處理-粗加工-超聲波檢測-淬火,回火-取樣鑑定-實驗-超聲波檢測-最終加工-尺寸檢驗-鑑定出貨。
1 冶煉 冶煉採用EF+LFV的工藝路線。 該材料為常規材料,但由於技術要求較高,冶煉內控化學成分應在化學成分驗收範圍內進行調整,配料配備精良的廢鋼、料頭、生鐵等,嚴禁摻入土鐵、混合泥沙等,並配入足量的生鐵,以保證一定的碳分布。 澆注時間,嚴格控制注射溫度和注射速度。 確保帽口收縮質量好,嚴格按照工藝要求送出脫模時間,保證鑄錠質量。
2.鍛造 該產品為中間有凸台的階梯軸,但由於截面變化大,且長度較短,如果採用傳統的鐓粗粗拉成形方法,不僅鍛件難以成形,而且中間凸台不易鍛造,產品的內在質量無法保證。 因此,在鍛造時,先選擇鐓粗加長材料的成形方法,然後用漏板鐓粗中間凸台,這樣便於鍛造成形,滿足無損檢測的要求。
3 熱處理
活塞桿鍛造後,進行粗加工,並做超聲波檢測,以確定是否有影響熱處理的缺陷,無損檢測合格後方可進行調質熱處理。 鍛件熱處理前,應檢查產品各稜角是否鈍,尖角是否平整過渡,避免淬火時尖角處應力集中和開裂。 由於要求活塞桿做切向和縱向力學效能測試,端部取樣厚度為1 2,為了獲得更好的淬火效果,在熱處理前對活塞桿的內孔進行預處理,以增加淬火時產品與淬火介質的接觸面積。 在制定熱處理引數時,考慮到產品截面變化較大,42CRMO鋼材直接水淬可能引起裂紋,採用短時間風冷的方法,然後採用水淬油冷。 在淬火過程中,先後開啟水迴圈和油迴圈,使產品充分引導,使產品在淬火過程中冷卻均勻。
4 發展。 結果活塞桿鍛件在製造過程中經化學成分測試、力學效能測試、金相檢查和超聲波檢測等檢查,結果均符合技術要求。
5 分析與討論
從以上開發結果可以看出,活塞桿的實際化學成分不僅滿足驗收要求,而且P、S等雜質元素,以及影響物理效能的C、Cr、Ni等元素也得到了有效控制,為專案的成功開發奠定了基礎。 力學效能、金相檢驗、超聲波檢測均符合技術要求,鍛件硬度較均勻,且由於中間凸台處的取樣位置靠近表面,結果略高於端部位置。 鍛造時,採用上下漏盤區域性鐓粗中間凸台,熱處理前對內孔進行加工的製造方法合理可行,中間凸台部分的鍛造比可達43、並能保證大截面產品獲得高晶粒尺寸。
6 結論。 (1)活塞桿凸台採用上下漏盤鐓粗鍛而成,解決了中凸台難以鍛造的問題,是活塞桿中凸臺力學效能和晶粒尺寸的關鍵。
2)活塞桿熱處理前對內孔進行加工是合理可行的,採用空水、空油的冷卻方式。它增加了熱處理時淬火介質與製品的接觸面積,可使淬火後的力學效能一次合格。
在活塞桿鍛件的發展過程中,優化化學成分配比,選擇合理的鍛造方法,在淬火時使活塞桿鍛件以均勻的速度冷卻,使活塞桿鍛件的各項指標符合技術要求。