长轴类大锻件自由锻造工艺探讨

长轴类大锻件自由锻造工艺探讨

周长振

中车大连机车车辆有限公司      辽宁大连     116045

摘要：长轴类大锻件是国家产业发展不可或缺的重要组成部分，对促进国民经济又好又快发展具有重要作用。因此，提升大直径轴类零件的锻造技术，可以减少制造成本、减少能源消耗，进而提升其加工质量。本文从长轴类大锻件的常规加工改进出发，揭示其自由锻成形的特征，为实现长轴大锻件的自由锻成形奠定基础，为国家产业发展做出贡献。

关键词：长轴类大锻件；自由锻造；锻造工艺

螺旋桨轴是一种典型的长轴类件，通常安装在机械的重要部件上，在工作过程中承受着巨大的载荷和复杂的载荷，不能出现气孔等缺陷。它的品质必须符合以下三个条件：一是从根本上解决了铸锭内的冶金缺陷；二是得到了尺寸均一、晶粒细小的晶粒；三是对锻造过程中的机械性能进行了定向、定量化分配。大锻件因其大尺寸、高品质等特点，难以满足其高质量需求。此外，大锻件以钢锭为原料，经过熔炼、铸锭、凝固、煅烧、热处理等工序，是大型锻件制造的重要组成部分。所以，锻造不仅仅是为了满足产品的外形，更重要的是，它还可以减少或消除内部缺陷，从而提升产品的整体性能。

1.长轴类大型锻件的重要性

长轴类件通常是机械中最重要的部分，其工作时承载能力强，结构复杂，所以不能有孔洞，而且要满足一定的性能。大型锻件通常是以铸锭为原料，经过一系列的锻造、热处理，最终获得所需的构件。钢铁铸锭以冶炼和注锭为主，其结晶特点及冶炼特点导致铸锭中不可避免地存在气孔、偏析、夹杂等缺陷，并伴随铸锭质量的提高而增多。要生产出符合需求的产品，我们必须在以下三个领域取得突破：第一，要解决铸锭自身存在的冶金问题。第二，为了得到尺寸相对均一的细小颗粒，第三，要对锻造过程中零件的机械特性进行量化、有方向性的分配。为了保证生产过程中工人的生命和生命的健康，长轴大规格锻造产品的生产和加工，必须保证其产品的质量。由于其使用工具简单，灵活性大，普适性高等优势，能够弥补常规锻造技术存在的不足，提升了传统锻造技术的不足。通过改善长轴式大锻件的加工技术，通过对其进行热处理，获得尺寸相对均一的细晶结构，制备出满足设计需求的构件，降低乃至消除其自身的内在缺陷，提升其整体性能，以适应国家产业发展对长轴型大锻件的需求，推动国家产业健康、良性、高效运行。

2.长轴类大型锻件的自由锻造工艺

2.1拔长类型选择

拉长是长轴大锻的主要工序之一，其对锻造质量的影响也相当大，因此应尽量提高拉长的效率，同时保证大锻件的品质。平砧拔长所需的力量要比90° V形砧台低30%左右，而且制作也相对容易一些。所以，在选用拔长式时，应结合具体的装备条件。在采用平砧进行拉伸时，首先要将圆断面的毛坯锻造成长方形，接着将长方形的毛坯拉出到规定的长度，再将其锻造成八角形，最后将其轧成圆的形状。在实际应用中，应结合具体的应用设备状况，将上砧固定在动力头上，为非移动的平砧，下砧可按生产需求进行调节更换，从而选用适合长轴锻成型的锻造加工方式。

2.2明确钢锭的锻打火次

合适的锻造温度区间，保证了在该温度区间中，材料的塑性相对较高，而形变阻力相对较低，并满足所要求的结构与性能。在此基础上，要尽可能地使锻造的温度区间变得更大，从而使锻点火次数更少，降低能量消耗，从而更好地实现更好的操作。在实际生产中，一般采用“两轻一重”的施工方法，并尽量避免在同一部位重复锤打，以减少因拉伸过度引起的拉伸应力过大而引起的裂纹。通过对每次锻打的合理安排，保证了对材料的内在缺陷的去除，将材料和时间的消耗降到最低，同时对各工序的变形量进行了合理的配置，从而降低了锻件的变形性。由此，按照所要求的成型零件的外形及火焰分布情况，编制了副轴的工序卡。

2.3确定锻造温度范围

锻造温度区间为起始锻到终锻温度区间。为降低锻造火次，增加产量，选择较宽的锻造温度区间。为了防止金属的过热和过烧，起始锻造的起始温度通常在固态线上低于100-200℃。为确保锻造后的再结晶完成和锻造中获得细小的晶粒，最终锻造温度通常比材料的再结晶温度高50-100℃。为防止锻件中的相变诱发开裂，碳钢及低合金化的锻件温域通常基于铁-碳平衡相图确定。在高合金钢中，由于合金成分的作用，开始锻点降低、终锻温度升高、锻造温度减小。

2.4确保送货量

端面收缩又称“端面窝心”，是加工过程中的一种常见的加工质量问题，在拉拔过程中，只需将原材料的头部切掉即可消除该问题。其原因是拉深过程中，一次拉深过少，导致表层材料发生形变，而中间部分没有发生变形，或变形过少。预防方法为：在毛坯末端进行成形时，要确保有充分的受压时间和充分的压缩。因而，在锻造过程中，末端的压坯长度必须大于或等于其半径或边长0.3倍，以便在第一火锻造钢锭末端时选用280毫米的送料量，第二火锻造端部选用235毫米的送料量。在随后四道火下，端头送刀的数量与锻造端面不同，均为21

0毫米，这样就能达到端头的加工长度。

为确保大锻成形后的成形面平整性，端头进给量应比砧台宽度小0.75倍。为了确保高效运行，选择了首火的相对送进比0.75，剩余火选择了0.7的相关送进。大锻件的锻造一般都是使用宽顶锻造的方式来进行，但在拉拔过程中，会使用大型的冲击能源装置，从而提高了设备的投入。采用“宅砧锻造”方式，将其锻造成符合装备要求的击打能量。与此同时，在毛坯末端发生变形时，要保证足够的被压长度和较大的压缩量，减少因拉深过小造成的表层金属的变形，以此来确保大尺寸锻造件的质量，保证工程的正常进行和工人的生命财产。

结束语：

综上所述，对于长轴大锻，应根据企业的具体需求和具体的热处理条件，制订相应的锻造工艺。结合工程实例，研究了大规格锻件横断面内的受力与温度，并对其锻造、拉深效果进行了研究。实验表明，在小型装备条件下，通过选择适当的铸锭和适当的平砧压方、倒棱滚圆和拉长等工艺，可获得大吨级长轴类锻件。采用合适的锻造技术可以消除铸锭内松和缩松等不良现象，实现对其进行锻造后的调质，提高其综合性能。利用其工具简单，灵活性大，普适性好等优势，推动长轴大锻技术的发展。

参考文献

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