FM法在曲軸鍛造中的應(yīng)用

劉志華 葉妮佳 馬 謙 王玉紅 馬廷威

(1. 渤海石油裝備巨龍鋼管南京公司，江蘇210061；2.中冶京誠(營口)裝備技術(shù)有限公司，遼寧115004)

曲軸是機械傳動的重要部件之一，隨著安裝曲軸設(shè)備的更新發(fā)展，曲軸的性能要求也不斷提高，從而使得曲軸的生產(chǎn)難度越來越大。曲軸的工作環(huán)境特殊，承擔(dān)著設(shè)備的轉(zhuǎn)動帶來的震動、沖擊和大扭矩力等載荷，因此要求曲軸具有良好的力學(xué)性能。本文通過使用FM法，成功鍛造出了曲軸，并通過了檢驗。

1 曲軸毛坯

圖1為曲軸鍛造毛坯圖，材質(zhì)為35鋼，鍛后正回火后交貨。通過計算毛坯的重量為46 020 kg，根據(jù)我單位的實際情況采用76 t鋼錠鍛造生產(chǎn)，利用率為60.6%，設(shè)備采用80 MN液壓機，鍛比為3.3。

圖1 曲軸毛坯圖Figure 1 The blank drawing of crankshaft

2 制造工藝

2.1 工藝路線

由于曲軸性能要求很嚴(yán)格，所以在鋼錠冶煉時應(yīng)盡可能降低S、P等有害夾雜含量，采用真空冶煉，真空澆注，以提高鋼錠的純凈度，減少鋼錠的偏析、縮孔等缺陷。

工藝路線：電爐(真空冶煉)→鑄錠(真空澆注)→熱送鍛造廠→鍛造→鍛后熱處理→探傷→交貨。

2.2 鍛造工藝

本鍛件用76 t鋼錠生產(chǎn)。為了保證鍛合鋼錠內(nèi)部的孔洞與疏松，破碎鋼錠中的鑄態(tài)組織，使鋼錠內(nèi)部能夠被完全壓實并得到致密的組織，我們結(jié)合公司現(xiàn)有附具情況，決定采用1 200 mm上平砧和平臺進行FM法鍛造。

第一火次：壓鉗口，倒棱，去錠底。

第二火次：鐓粗鋼錠至高1 500 mm，直徑約2 500 mm。應(yīng)用FM法拔方□1 700 mm，道次壓下量見表1。滿砧進給，每道次結(jié)束后翻轉(zhuǎn)90°再壓。

表1 道次制度表Table 1 Pass system table

第三火次：歸圓至?1 700 mm，拔長Ⅳ+Ⅴ到扁方1 500 mm×1 100 mm。

第四火次：如圖2，坯料順時針旋轉(zhuǎn)45°，拔長Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ到扁方1 500 mm×1 100 mm，拔長各段至鍛件尺寸，精整出成品。

2.3 生產(chǎn)中注意的幾個問題

圖2 分料圖Figure 2 The division diagram

該曲軸為兩拐曲軸，看似簡單，但性能要求較高，鍛造的時候也比較困難，主要注意以下問題：

(1)壓下的時候一定按照道次壓下表中的數(shù)據(jù)進行壓下，保證對大型鋼錠的心部壓實。

(2)鍛造過程中砧與砧之間的搭接量應(yīng)在100 mm左右。如果在砧與砧之間沒有搭接量，則該區(qū)域就得不到充分壓實。

(3)在鍛制第四火時要注意中間Ⅲ部分的分料。在鍛制Ⅰ、Ⅱ部分之前，要注意把Ⅳ、Ⅴ的底部平面處先與砧面平行，然后利用操作機控制機構(gòu)翻轉(zhuǎn)45°，注意鍛件的翻轉(zhuǎn)方向正確。

(4)拐的倒角部分容易鍛不出來，操作時注意勤測量。

(5)鍛制Ⅲ部分時注意防止產(chǎn)生折疊。

(6)在壓實結(jié)束的時候換成650 mm寬的平砧進行分料鍛造精整。

(7)加熱的時候要均勻，防止出現(xiàn)陰陽面。

(8)鍛造過程中若出現(xiàn)裂紋要及時吹氧清理或留出余量，防止出現(xiàn)廢品。

3 鍛件檢驗

鍛后熱處理出爐后進行尺寸檢查，其余部分符合鍛件圖紙要求，只有Ⅳ的倒角部分有一點沒有鍛出來。與廠家協(xié)商后決定采用打磨、補焊和熱處理的方式解決。補焊后去應(yīng)力退火工藝如圖3所示。探傷檢驗結(jié)果證明鍛件內(nèi)部質(zhì)量良好，完全滿足廠家的技術(shù)要求。

圖3 補焊去應(yīng)力退火Figure 3 Annealing for stress relief after repair welding

4 結(jié)論

通過雙真空冶煉保證了鋼錠的冶金質(zhì)量。采用FM法鍛造，減少了大鋼錠內(nèi)部的缺陷，提高了鍛件的內(nèi)部質(zhì)量。通過操作機翻轉(zhuǎn)達到翻轉(zhuǎn)角度的目的，減少了生產(chǎn)工序，降低了生產(chǎn)難度。生產(chǎn)出來的曲軸鍛件滿足廠家技術(shù)需求。

[1] 謝懿.實用鍛壓技術(shù)手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[2] 肖廣林.曲軸坯42CrMoA鍛造工藝探索[J].天津冶金，2007(1)：23-24.