滾道式行星輪鍛件研發(fā)

文/吳杏格，陳志芳·太原重工股份有限公司

滾道式行星輪鍛件是我公司訂貨的增速器齒輪箱產(chǎn)品，我分公司承攬該產(chǎn)品原材料各項檢測、毛坯鍛造、鍛后預(yù)備熱處理以及粗加工等工作。齒輪箱的行星輪結(jié)構(gòu)通常是通過過盈抱緊軸承外圈的。但此種結(jié)構(gòu)軸承外圈存在一定的蠕動現(xiàn)象，而滾道式行星輪結(jié)構(gòu)無軸承外圈，可完全避免外圈蠕動的現(xiàn)象，同時可以增加行星輪的整體剛度，提高齒輪箱壽命。滾道式行星輪鍛件在服役過程中，兼顧行星輪和軸承壁的雙重作用受力，受力載荷交變復(fù)雜，因此對滾道式行星輪鍛件的原材料及各項性能等都提出十分嚴苛的要求，尤其是鍛件超聲波探傷要求更為嚴格，增加了我們的生產(chǎn)難度。

主要開發(fā)內(nèi)容：⑴根據(jù)技術(shù)要求對原材料進行檢測，確定合格的原材料。⑵根據(jù)圖紙、技術(shù)要求等制定出合理可行的鍛造工藝及鍛后熱處理工藝，并對本體取樣進行力學(xué)、金相等檢測，以確定工藝的合理性。

產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)及指標

⑴化學(xué)成分見表1。

⑵純凈度檢驗。

取樣方法及取樣位置按GB/T 226-1991 執(zhí)行，酸浸按GB/T 1979-2001，高倍夾雜取樣按GB/T 10561-2005 執(zhí)行，高倍取樣按每熔煉爐在鋼錠開坯后位于鋼錠冒口端及底部的直徑1/2 處、半徑1/2處各取1 個高倍試樣。

⑶鍛件鍛造比≥6。

⑷鍛件交貨狀態(tài)：鍛后高溫正火+高溫回火+粗加工，硬度171 ～229HBW，晶粒度≥6 級，不得有嚴重混晶（級差≤1.5 級）及嚴重的帶狀組織（帶狀組織≤2 級），且晶粒度、組織、帶狀的檢測試樣應(yīng)在行星輪零件的外環(huán)和內(nèi)環(huán)同時取樣。

表1 17CrNiMo6FD 材料化學(xué)成分(%)

表2 17CrNiMo6 化學(xué)成分成品分析(%)

表3 高倍檢測

表4 低倍檢測

⑸按照JB/T 5000.15-2007 進行超聲波探傷，要求采用兩端面和外圓360°方向雙向探傷，齒部區(qū)域Ⅰ級，其他部位Ⅱ級檢，零件虛線內(nèi)孔區(qū)域更為嚴格，不允許有密集缺陷。

開發(fā)設(shè)計方案

對原材料的控制

為保證鍛件質(zhì)量，我們從原材料庫中篩選，對選用原材料進行取樣，委托理化做的材料化學(xué)成分、高低倍檢測，符合要求后投料生產(chǎn)。取樣過程邀請用戶監(jiān)造進行見證，檢測結(jié)果見表2、表3、表4。

工藝制定及鍛造

根據(jù)圖紙及技術(shù)要求制定合理的鍛造工藝，為保證鍛件致密度，鍛件質(zhì)量達到產(chǎn)品要求，我們采用兩次鐓拔成形。1250t 水壓機鍛件（圖1）采用坯料直接兩次鐓拔成形，考慮到錘上鍛件尺寸小（圖2），實現(xiàn)直接進行兩次鐓粗拔長比較困難，我們特制定統(tǒng)一開坯工藝，開坯后下料鐓粗成形。總鍛造比≥6.0，鍛造工藝如圖3 所示。

在實際生產(chǎn)中，開坯和鍛造過程都嚴格控制高溫保溫時間和始、終鍛溫度，鍛造全程用手持式紅外線測溫儀檢測控制鍛造溫度，嚴格按照工藝執(zhí)行。

⑴熱處理。

滾道式行星輪產(chǎn)品要求對其本體內(nèi)外環(huán)取晶粒度及帶狀試樣，并且原材料機械性能試樣也本體取樣，為滿足要求，我們特制定如下正火+回火工藝，對滾道式行星輪產(chǎn)品進行同爐整批次處理。工藝如圖4所示。

⑵取樣及檢測。

熱處理后按要求對滾道式行星輪的外環(huán)和內(nèi)環(huán)同時取樣進行晶粒度、組織、帶狀的檢測，如圖5 所示，檢測結(jié)果全部合格。機械性能檢測結(jié)果見表5，晶粒度組織見表6。

⑶UT 探傷。

滾道式鍛件粗加工后，按要求對行星輪兩端面和外圓360°方向雙向進行超聲波UT 探傷，經(jīng)檢測合格，產(chǎn)品交貨。

表5 原材料機械性能檢測結(jié)果

表6 晶粒度組織

交貨后用戶對滾道式行星輪鍛件進行后續(xù)的滲碳淬火熱處理及機加工成成品，裝配后進行加載試驗（圖6），通過長時間的滿載運行、多次變速變扭、超載等試驗，試驗后行星輪齒面接觸良好，內(nèi)孔跑合痕跡良好（圖7），通過拆解檢查，磁粉探傷檢查行星輪內(nèi)孔，無裂紋，滾道式行星輪試驗達到了預(yù)期效果。

項目關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

滾道式行星輪內(nèi)孔完全按照軸承外圈的滾道進行加工制造，對其鍛件的原材料及各項性能等都提出十分嚴格的要求，因此除了對原材料嚴格把控之外，還需對產(chǎn)品工藝優(yōu)化細化。鍛造過程中采用兩次鐓拔，錘上執(zhí)行全部工序困難，火次多、工人勞動強度大，鍛后鍛件表面質(zhì)量較差，造成后續(xù)檢驗和粗加工困難，為此我們采用了水壓機統(tǒng)一開坯鐓拔后，再下料鍛造成形，雖然延長了生產(chǎn)周期，但是生產(chǎn)效率高、鍛件表面質(zhì)量好，保證了產(chǎn)品的合格率。

結(jié)束語

滾道式行星輪鍛件除了對原材料嚴格把控之外，還需對產(chǎn)品工藝優(yōu)化細化，要嚴格保證鍛件致密度、變形均勻性和良好的表面質(zhì)量。滾道式行星輪鍛件的鍛制成功，也將進一步提高我分公司的市場競爭力，以創(chuàng)造更大的經(jīng)濟和社會效益。