大型环类锻件双介质淬火的应用研究.pdf

《大型铸锻件
HEAVY CASTING AND FORGING
January 2013
3新的生产方法
(3)将D、A、M部分压成扁方,将法兰及开档
各部分以及四个扁方压至工艺尺寸,见图2(c)。
新的生产方法主要依靠专用工装来扭拐成
(4)用砧子踩住B拐,用专用工装扭C拐,使
形。我们将四个扁方锻造成A、B垂直,C、D垂C拐与B拐成45°,见图2(d)。
直,B与C方向相同的四个扁方,然后用专用工装
扭C扁方,使之与B扁方成45°角。此种生产方
结论
法锻造过程简单,操作方便,扭拐的角度容易控
新的生产工艺主要使用专用工装来成形曲轴
制,是较为理想的生产该种曲轴的锻造方法。
的角度,此种锻造方法简化了生产工序,降低了曲
锻造过程如图2所示。
轴的生产难度,使曲轴这种形状复杂,操作困难的
(1)将法兰I和轴颈Ⅱ压至八方,其余部分产品变得简单,且较传统的生产工艺,钢锭利用率
压成方,见图2(a)。
也进一步提高,降低了生产成本,是该种曲轴生产
(2)将号印部分压成扁方,其余部分不动,见的较为理想的锻造方法。
图2(b)
编辑李韦萤
大型环类锻件双介质淬火的应用研究
朱明
(中国第…重型机械集团公司股份公司,黑龙江161042)
摘要:为适应现有设备,并防止工件出现淬裂现象,采用水-空间隙淬火方法生产出合格的滚圈锻件。
关键词:环类锻件;热处理工艺;变形
中图分类号:TG156文献标识码:B
The Application of Double Medium Quenching an
Deformation Control for Large Rting Forgings
Abstract: In order to adapt the existing equipment and avoid the quenching crack on parts, the qualified rolled
ring forging is manufactured by water-air gap quenching method
Key words: ring forging; heat treatment; deformation
我公司承制的电铲产品中的滚圈锻件为大型
表1滚的化学成分(质量分数,%)
环类锻件,产品材质为PH130,锻件外径为
Table 1 Chemical composition of
rolled ring (mass fraction, %)
4220m。按以往的生产模式,应釆用油冷或
Mr
P
水淬油冷的方式进行调质。由于产品直径较大
0.32-0.390.17~0.3710.50-0.80≤0.035
采用公司现有设备无法进行油冷。若采用单纯的
水冷淬火,由于含碳量较高,锻件容易在淬火的过
程中发生开裂。故决定采用水空双介质淬火的方2热处理难点及措施
式完成锻件的调质任务。
2.1热处理难点
滚閤的主要技术要求
锻件为大型环类锻件,壁厚相对较薄,锻件高
度较小直径较大,含碳量较高,且有调质硬度要
滚圈锻件粗加工尺寸为内径3940mm、外径求。由于滚圈锻件直径较大,以我单位现有设备
420m、高度165m,属大型环形锻件。锻件要无法对此类锻件进行油冷处理,若采用常规水冷
求调质硬度为187~229HBW,锻件壁厚140mm,淬火则会面临淬裂的风险,且在调质过程中极易
锻件钢号为PH130。具体化学成分见表1。
发生变形。
收稿日期;2012-05-30
2.2措施
《大型铸锻件》
January 2013
HEAVY CASTING ANDFORGING
(1)防止锻件开裂:在淬火过程中锻件表面
1000
和心部冷却速度不一致,产生较大的热应力,内外
800
表
温差越大,则热应力越大。锻件在淬火过程中表
面和心部发生相变的先后顺序不一样,由于相变
伴随着体积变化,则在淬火过程中也会产生组织
中
应力。在热应力和组织应力的影响下,锻件会发
生一定程度的变形,甚至开裂。由于含碳量较高
56789101
时间/mn
的锻件塑韧性较差,在调质过程中开裂的风险更
图1直径200mm的37Mni钢件水冷冷却曲线
大,所以很多锻件都采用空冷或者油冷的方式进
Figure 1 Water cooling curve of 37 Mnsi steel
行冷却。若要采用水冷的方式进行淬火,则需要
with diameter 200 mm
尽力减小淬火过程中的应力,若能减小锻件的内
010
外温差,则可减小锻件的热应力。同时还要保证
锻件的冷却速度,尽可能获得更好的淬火效果。
0-10
锻件入水后,表面温度会急剧下降,锻件心部温度
冷ain,至冷ain
下降缓慢,锻件内外温差会越来越大。若在水冷
一段时间后再空冷,由于心部温度较高,锻件的表
水3oi
空冷
面温度会上升,内外温差逐渐减小。如此反复进
时间h
行,可使锻件内外温差维持在安全范围之内,防止
图2热处理工艺曲线
锻件调质时因应力过大而开裂。
Figure 2 Heat treatment process curve
(2)防止热处理变形:在保证热处理硬度的出水空冷,减小锻件内外温差。
前提下,适当增大工件的热处理余量,尤其是内控
空冷3min后,锻件经过两次水冷间隙冷却,
的热处理余量:采用三件滚圈合锻的方案,増加锻内外温差已经很小,且水温已升高到80℃左右,
件高度,调质后再机加工分开,以此来防止锻件调可以考虑水冷时间长些,确保锻件组织转变充分。
质变形
3.2回火温度
锻件要求硬度为220~260HBW,考虑水罕
热处理工艺制定
间隙冷却效果不如水冷效果,故将回火温度初步
滚圈调质采用水-空双介质冷却方式。
定为550℃,若硬度超上限则补充回火即可。最
3.1冷却时间选择
终热处理工艺方案如图2所示。
锻件首次人水时表面温度会迅速下降,并产
实际效果
生相变,首次入水后冷却至表面完成相变且温度
低于最终回火温度为宜。从图1可以看出,锻件
在执行间隙淬火工艺时,实际的测温结果与
入水3min后表面温度在450℃左右,心部降温至预期结果基本一致,参数变化不大。调质工艺执
800℃,内外温差较大。若水冷4min以上,锻件行完毕后,选择锻件上、下端面各打磨8个点进行
表面温度就会下降至400℃以下,进入冷硬温度硬度检测,结果均在240~260HBW之间,达到了
范围,淬裂危险性也增加了。
图纸要求的硬度指标。在后续尺寸交检时,锻件形
完成首次入水后立即出水空冷。由于心部温状尺寸均合格,未发生明显的变形,锻件合格发出。
度较高,表面温度会因返热而上升,初步估测出水
3min后锻件内外温差减小,表面返温速度会战5结论
小,但考虑到生产现场综合因素的不确定性,初步
通过水空间隙淬火的方法对含碳量较高的大
制定第一次出水空冷时间为3min,并在现场用红型环类锻件进行