提高后軸頸荒形生產(chǎn)穩(wěn)定性的研究

文／姚彥軍，王凱·陜西宏遠航空鍛造有限責(zé)任公司

沈娟·駐某軍代表室

1Cr12Ni2WMoVNb 是一種高溫耐蝕不銹鋼，主要由Cr、Ni、Mo、V、Nb 等合金元素組成。其化學(xué)成分符合GJB 2294A 標(biāo)準(zhǔn)，具有優(yōu)異的耐蝕性和高溫強度，廣泛應(yīng)用于航空航天、核電、風(fēng)電等領(lǐng)域。

該材料具有出色的抗氧化性能，能夠在高溫環(huán)境始終保持質(zhì)量較好的表面狀態(tài)。它在爐內(nèi)加熱器、高溫燃燒室和高溫加熱元件等應(yīng)用中得到廣泛使用。該合金的氧化膜具有很強的附著力和穩(wěn)定性，能夠提供有效的保護。

本文采用1Cr12Ni2WMoVNb 材料研制的后軸頸產(chǎn)品(圖1)，相當(dāng)于T 形鍛件，該產(chǎn)品需要中間工序制坯，為解決制坯工序成形問題，采用以下兩種試驗來完成。

項目研制過程

第一次方案

⑴試驗用料。

供應(yīng)投料2 件鍛件用料，編制專用試驗工藝進行生產(chǎn)。

⑵試驗方案。

①設(shè)計專用胎模：采用鍛件模擬方法，對模鍛成形進行分析，編制專用試制工藝，經(jīng)投料生產(chǎn)毛坯，不再進行退火和機加工，鍛后直接進行模鍛。

②對生產(chǎn)棒料采用機加方法分料后鍛荒。

對鍛造工藝荒形采用按原工藝拔長至荒形尺寸，再在專用胎模上鐓粗至荒形一火完成尺寸，確保頭部和干部同軸度滿足鍛件生產(chǎn)需求。

③試制結(jié)束后對試驗件進行熱處理并解剖進行全面理化測試。

④理化合格后進行相關(guān)工藝評審，工藝評審后確定批產(chǎn)生產(chǎn)方案。設(shè)計專用胎模并編制專用工藝，以及荒形周轉(zhuǎn)工作。

⑤對模鍛后續(xù)理化結(jié)果收集和對比。

第一次實施情況

經(jīng)與現(xiàn)場生產(chǎn)人員溝通，采用專用胎模生產(chǎn)；制作專用胎模，采用專用模具方式進行生產(chǎn)。其中投料明細見表1，生產(chǎn)明細見表2，第一次機性、硬度檢查結(jié)果對比見表3 和表4，理化按標(biāo)準(zhǔn)進行，低倍、高倍、斷口、晶粒度見表5。

表1 投料明細

表2 生產(chǎn)明細

表3 第一次機性結(jié)果對比

表4 第一次硬度結(jié)果對比

表5 低倍、高倍、斷口、晶粒度

第一次實施存在的問題：

⑴胎模鍛造首先需要在錘上采用手工墊鐵或掐脖工具分料，存在分料偏差，頭部和干部分料不均勻現(xiàn)象。

⑵拔長后再上專用胎模鐓粗，頭部變形和干部變形與原始鍛造方案不一致。

⑶胎模鐓粗后不容易出模，沒用設(shè)計頂出裝置。

⑷模鍛前對荒形需要進行退火和機加工；與原始生產(chǎn)方案優(yōu)化不大，僅進行頭部和干部糾偏。

第二次方案

⑴試驗用料。

用批產(chǎn)已投料29 件鍛件中2 件進行試制，按專用試驗工藝卡片生產(chǎn)。

⑵試驗方案。

①設(shè)計專用型砧模擬圖：采用荒形模擬方法，對模鍛成形進行分析，編制專用試制工藝，投料生產(chǎn)毛坯，不再進行退火和機加工，鍛后直接進行模鍛。

與現(xiàn)有的生產(chǎn)任務(wù)對接，勘查前期上次狀態(tài)。通過完成該項產(chǎn)品的科研試制生產(chǎn)任務(wù)，對后軸頸生產(chǎn)中使用專用模型進行結(jié)果評估。(圖2)

圖2 型砧模擬圖

②對生產(chǎn)棒料采用機加方法分料后鍛荒(圖3)。

圖3 鍛荒

③對鍛造工藝荒形采用按原工藝拔長至荒形尺寸，再在專用胎模上鐓粗至荒形一火完成尺寸，確保頭部和干部同軸度滿足鍛件生產(chǎn)需求；

④試制結(jié)束后對試驗件進行熱處理并解剖進行全面理化測試；

⑤理化合格后進行相關(guān)工藝評審，工藝評審后確定批產(chǎn)生產(chǎn)方案。設(shè)計專用胎模并編制專用工藝，以及荒形周轉(zhuǎn)工作。

⑥對模鍛后續(xù)理化結(jié)果收集和對比。

第二次實施情況：

⑴經(jīng)與現(xiàn)場生產(chǎn)人員溝通，采用專用模具(圖4)生產(chǎn)投料制作。

圖4 專用模具

⑵編制專用試制工藝，對原工藝調(diào)整如下。投料明細見表6，生產(chǎn)明細見表7。理化按標(biāo)準(zhǔn)進行，機性、低倍、高倍、斷口、晶粒度、硬度檢查見表8、9。

表6 投料明細

表7 生產(chǎn)明細

表8 機性、晶粒度、硬度檢查第二次結(jié)果

表9 低倍、高倍、斷口檢查第二次結(jié)果

①下料后對原棒材采用機加的方法進行分料。(圖6)

②對原工藝中的桿部用料減少φ180mm×25mm，重量：5.0kg。

③成形采用專用模具進行干部拔長。

④退火工序和機加工序刪除不再進行。

⑤理化解剖力學(xué)性能和內(nèi)部組織均滿足鍛件最終要求。

結(jié)論

⑴對前期生產(chǎn)的技術(shù)方案進行研討，技術(shù)人員提出采用型模鍛造，設(shè)計專用型模鍛造至模鍛所需的荒形機加后的尺寸，打磨后直接模鍛成形，編制專用試制工藝及批次生產(chǎn)相結(jié)合的辦法，簡化生產(chǎn)流程，最終提出采用專用型胎模鍛造的方法。

⑵對后軸頸荒形的生產(chǎn)工藝工步進行優(yōu)化，兩批分別2 件＋4 件，批次均合格轉(zhuǎn)到模鍛，生產(chǎn)理化檢測合格。簡化了工藝生產(chǎn)流程，刪除多余工序(退火＋機加)。

⑶兩次試驗對比可得平均縮短2/3 生產(chǎn)周期，降低下料規(guī)格消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本、能源；降低鍛件加工難度，提升產(chǎn)品的交付合格率。