CN111889613A - 一种全纤维大型锥面轴坯料锻造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明的内容提出一种全纤维大型锥面轴坯料锻造工艺，包括：S001：采用经过电弧炉冶炼和炉外精炼以及经过真空脱气冶炼的钢锭作为锻件的原材料；S002：将刚锭在加热炉中加热至1250±10℃后保温一段时间；S003：对加热好的钢锭进行强压墩粗；S004：对锻件进行径向强压，压下量30％，再将锻件旋转90°后进行径向强压；S005：重复S003至S004中的加工内容，将钢锭入炉加热至1100℃保温；S006：将加热保温好的锻件下压成八方体，每次压下量为18％，再每次旋转90°后继续进行压下拔长，在拔长过程中，从设计锥面大端面开始，砧子在前移过程中径向增加单边下压量，直至锻件外形接近所设计的锥形体，终锻温度800℃时完成锻造；S007：将锻件过冷至450℃，装炉进行正火加回火锻后热处理。
Description
技术领域
本发明属于锥面轴锻造工艺领域，特别是涉及一种全纤维大型锥面轴坯料锻造工艺。
背景技术
目前国内外对带锥型轴需求量大，全纤维组织大型锥面轴目前国内是按台阶轴锻造出锻件，该圆锥形部分大截面端与小截面端直径差值较大，如果按大截面端加放锻造余量作为该部分整体锻造尺寸，则锻件毛坯重量远大于按锥形加放余量的锻件毛坯重量，这就造成锻制时原材料消耗很大，后经过机加加工大量切削成型圆锥形部分，切断纤维，工作量大，工时长还伤机加工设备。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓解上述问题。
本发明的内容提出一种全纤维大型锥面轴坯料锻造工艺，包括以下步骤：
S001：采用经过电弧炉冶炼和炉外精炼以及经过真空脱气冶炼的钢锭作为锻件的原材料；
S002：将刚锭在加热炉中加热至1250±10℃后保温一段时间；
S003：对加热好的钢锭进行强压墩粗，墩粗锻造比＞2时停锻；
S004：对锻件进行径向强压，压下量30％，再将锻件旋转90°后进行径向强压，直至锻件转动一圈；
S005：重复S003至S004中的加工内容，将钢锭入炉加热至1100℃保温；
S006：将加热保温好的锻件下压成八方体，每次压下量为18％，再每次旋转90°后继续进行压下拔长，在拔长过程中，从设计锥面大端面开始，砧子在前移过程中径向增加单边下压量，直至锻件外形接近所设计的锥形体，终锻温度800℃时完成锻造；
S007：将锻件过冷至450℃，装炉进行正火加回火锻后热处理。
在S001中，对有害元素和有害气体的含量进行控制，其中：S≤0.020，P≤0.015，H≤2ppm，O≤30ppmm，N≤65ppm，Cu≤0.20。
在S002中，将常温钢锭装入温度低于500℃的加热炉保温5小时，随后按每小时60℃升温至650℃保温4小时，再按每小时60℃升温至850℃保温5小时，最后按每小时80℃升温速度升温至1250℃均温2小时，再保温10小时。
在S004中，对锻件每次径向强压之间停锻180秒。
在S006中，在对锻件拔长的过程中，从设计锥面大端面开始，按砧子每前移100mm，径向单边压下增加量△h＝100×tgα毫米，其中α为锥面斜度。
在S006中，在终锻前对锻件进行校直和修圆。
在S007中，将终锻温度800℃的锻件用鼓风机快速均匀强冷至450℃后，将锻件装入热处理炉保温5小时，按每小时80℃升温至880℃保温8小时，出炉至热处理区强制均匀快冷至320℃，入炉保温7小时，再按每小时60℃升温至650℃，保温60小时停炉，最后按每小时不大于30℃冷却至200℃以下出炉，入坑堆冷至常温结束。
本发明的全纤维大型锥面轴坯料加工工艺利用现有设备解决了全纤维组织大型锥面主轴进形锻造的难题，可大幅减少锻造余量，从而大幅降低原材料的消耗，同时也大大缩短了锻造后续机加工工时，为企业降低锻件制造成本挖掘出一个可行性方案。本发明适用于机械行业不同材质全纤维组织大型锥面轴的锻造。
具体实施方式
以所需锥面轴的锥面斜度为5°为例，根据本发明的全纤维大型锥面轴坯料加工工艺：
S001：采用经过电弧炉冶炼和炉外精炼以及经过真空脱气冶炼的钢锭作为锻件的原材料，在以上精炼和冶炼过程中，保证钢锭中：S≤0.020，P≤0.015，H≤2ppm，O≤30ppmm，N≤65ppm，Cu≤0.20。
S002：将1.2-1.3倍锥面轴质量的钢锭在加热炉中加热至1250±10℃后保温12小时；具体地，将常温钢锭装入温度低于500℃的加热炉保温5小时，随后按每小时60℃升温至650℃保温4小时，再按每小时60℃升温至850℃保温5小时，最后按每小时80℃升温速度升温至1250℃均温2小时，再保温10小时。
S003：对加热好的钢锭进行强压墩粗，墩粗锻造比＞2时停锻。钢锭原高度约为1900mm，墩粗至950mm以下高度即可停锻。
S004：对锻件进行径向强压，压下量30％，再将锻件旋转90°后进行径向强压，对锻件每次径向强压之间停锻180秒，直至锻件外表面滚动一周。
S005：重复S003至S004中的加工内容，将钢锭入炉加热至1100℃保温；锻件晶粒细化后在第一火次两次镦粗和拔长过程中控制了压下量合和锻造比，初坯完成时，已使坯料完全均匀的形成了全纤维组织方向。由于控制了压下量，又控制了温度场和砧宽比，完全压实和焊合了材料本身存在的缩孔、疏松等原始缺陷。
S006：将加热保温好的锻件下压成八方体，每次压下量为18％，再每次旋转90°后继续进行压下拔长，在拔长过程中，从设计锥面大端面开始，砧子在前移过程中径向增加单边下压量，直至锻件外形接近所设计的锥形体，终锻温度800℃时完成锻造；且在终锻前对锻件进行校直和修圆。
在对锻件拔长的过程中，从设计锥面大端面开始，按砧子每前移100mm，径向单边压下增加量△h＝100×tg5毫米。
S005和S006之间的第二火次直接整体锻造，避免了传统方式切断纤维组织的缺陷，同时控制温度场和压下量，既保证了材料内部缺陷的焊合，又避免了大压下量超过金属塑性变形极限而造成组织内部微裂纹的出现。
S007：将锻件过冷至450℃，装炉进行正火加回火锻后热处理。总的锻造过程比传统锻造方法减少了台阶，减少了火次，经济效益可观，锻造的轴具有全纤维组织结构，完全消除了由切削加工切断纤维，机加工工序切屑量减少，减小对机加设备的伤害，减少机加设备的保养次数。其中，将终锻温度800℃的锻件用鼓风机快速均匀强冷至450℃，再将锻件装入热处理炉保温5小时，按每小时80℃升温至880℃保温8小时，出炉至热处理区强制均匀快冷至320℃，入炉保温7小时，再按每小时60℃升温至650℃，保温60小时停炉，最后按每小时不大于30℃冷却至200℃以下出炉，入坑堆冷至常温结束。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种全纤维大型锥面轴坯料锻造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S001：采用经过电弧炉冶炼和炉外精炼以及经过真空脱气冶炼的钢锭作为锻件的原材料；
S002：将钢锭在加热炉中加热至1250±10℃后保温一段时间；
S003：对加热好的钢锭进行强压墩粗，墩粗锻造比＞2时停锻；
S004：对锻件进行径向强压，压下量30％，再将锻件旋转90°后进行径向强压，直至锻件转动一圈；
S005：重复S003至S004中的加工内容，将钢锭入炉加热至1100℃保温；
S006：将加热保温好的锻件下压成八方体，每次压下量为18％，再每次旋转90°后继续进行压下拔长，在拔长过程中，从设计锥面大端面开始，砧子在前移过程中径向增加单边下压量，直至锻件外形接近所设计的锥形体，终锻温度800℃时完成锻造；
S007：将锻件过冷至450℃，装炉进行正火加回火锻后热处理。
2.根据权利要求1所述的全纤维大型锥面轴坯料锻造工艺，其特征在于，在S001中，对有害元素和有害气体的含量进行控制，其中：S≤0.020，P≤0.015，H≤2ppm，O≤30ppmm，N≤65ppm，Cu≤0.20。
3.根据权利要求1所述的全纤维大型锥面轴坯料锻造工艺，其特征在于，在S002中，将常温钢锭装入温度低于500℃的加热炉保温5小时，随后按每小时60℃升温至650℃保温4小时，再按每小时60℃升温至850℃保温5小时，最后按每小时80℃升温速度升温至1250℃均温2小时，再保温10小时。
4.根据权利要求1所述的全纤维大型锥面轴坯料锻造工艺，其特征在于，在S004中，对锻件每次径向强压之间停锻180秒。
5.根据权利要求1所述的全纤维大型锥面轴坯料锻造工艺，其特征在于，在S006中，在对锻件拔长的过程中，从设计锥面大端面开始，按砧子每前移100mm，径向单边压下增加量△h＝100×tgα毫米，其中α为锥面斜度。
6.根据权利要求1所述的全纤维大型锥面轴坯料锻造工艺，其特征在于，在S006中，在终锻前对锻件进行校直和修整。
7.根据权利要求1所述的全纤维大型锥面轴坯料锻造工艺，其特征在于，在S007中，将终锻温度800℃的锻件用鼓风机快速均匀强冷至450℃后，将锻件装入热处理炉保温5小时，按每小时80℃升温至880℃保温8小时，出炉至热处理区强制均匀快冷至320℃，入炉保温7小时，再按每小时60℃升温至650℃，保温60小时停炉，最后按每小时不大于30℃冷却至200℃以下出炉，入坑堆冷至常温结束。
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