大型活塞杆锻件是某类船舶螺距控制螺旋桨装置的重要组成部分,材质为42crmo钢,中间直径为l410mm**蓝色,两端为410mm台阶,总长度仅为l714mm,截面尺寸变化较大。 在受扭转、冲击等载荷的工作中,技术要求很高。
活塞杆的制造工艺流程如下:电炉冶炼(EF)-真空精炼(LFV)-锻造-锻造后热处理-粗加工-超声波检测-淬火,回火-取样鉴定-实验-超声波检测-最终加工-尺寸检验-鉴定出货。
1 冶炼 冶炼采用EF+LFV的工艺路线。 该材料为常规材料,但由于技术要求较高,冶炼内控化学成分应在化学成分验收范围内进行调整,配料配备精良的废钢、料头、生铁等,严禁掺入土铁、混合泥沙等,并配入足量的生铁,以保证一定的碳分布。 浇注时间,严格控制注射温度和注射速度。 确保帽口收缩质量好,严格按照工艺要求送出脱模时间,保证铸锭质量。
2.锻造 该产品为中间有凸台的阶梯轴,但由于截面变化大,且长度较短,如果采用传统的镦粗粗拉成形方法,不仅锻件难以成形,而且中间凸台不易锻造,产品的内在质量无法保证。 因此,在锻造时,先选择镦粗加长材料的成形方法,然后用漏板镦粗中间凸台,这样便于锻造成形,满足无损检测的要求。
3 热处理
活塞杆锻造后,进行粗加工,并做超声波检测,以确定是否有影响热处理的缺陷,无损检测合格后方可进行调质热处理。 锻件热处理前,应检查产品各棱角是否钝,尖角是否平整过渡,避免淬火时尖角处应力集中和开裂。 由于要求活塞杆做切向和纵向力学性能测试,端部取样厚度为1 2,为了获得更好的淬火效果,在热处理前对活塞杆的内孔进行预处理,以增加淬火时产品与淬火介质的接触面积。 在制定热处理参数时,考虑到产品截面变化较大,42CRMO钢材直接水淬可能引起裂纹,采用短时间风冷的方法,然后采用水淬油冷。 在淬火过程中,先后打开水循环和油循环,使产品充分引导,使产品在淬火过程中冷却均匀。
4 发展。 结果活塞杆锻件在制造过程中经化学成分测试、力学性能测试、金相检查和超声波检测等检查,结果均符合技术要求。
5 分析与讨论
从以上开发结果可以看出,活塞杆的实际化学成分不仅满足验收要求,而且P、S等杂质元素,以及影响物理性能的C、Cr、Ni等元素也得到了有效控制,为项目的成功开发奠定了基础。 力学性能、金相检验、超声波检测均符合技术要求,锻件硬度较均匀,且由于中间凸台处的取样位置靠近表面,结果略高于端部位置。 锻造时,采用上下漏盘局部镦粗中间凸台,热处理前对内孔进行加工的制造方法合理可行,中间凸台部分的锻造比可达43、并能保证大截面产品获得高晶粒尺寸。
6 结论。 (1)活塞杆凸台采用上下漏盘镦粗锻而成,解决了中凸台难以锻造的问题,是活塞杆中凸台力学性能和晶粒尺寸的关键。
2)活塞杆热处理前对内孔进行加工是合理可行的,采用空水、空油的冷却方式。它增加了热处理时淬火介质与制品的接触面积,可使淬火后的力学性能一次合格。
在活塞杆锻件的发展过程中,优化化学成分配比,选择合理的锻造方法,在淬火时使活塞杆锻件以均匀的速度冷却,使活塞杆锻件的各项指标符合技术要求。