科普文章,大型锻钢件常见锻造方法及工艺流程介绍

我们都讲盖房子要先把地基打好,我们只有先把锻钢件基本的锻造方法及工艺流程掌握,才能更好去突破和研发新工艺,所以认识大型锻钢件的典型锻造方法及工艺流程是有必要的。

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科普文章,大型锻钢件常见锻造方法及工艺流程介绍综述

大型锻钢件一般是指钢锭重量≥150t,且单个锻件重≥90t的产品,其代表牌号一般为25Cr2Ni4MoV、30Cr2Ni4MoV、40Cr3MoV、45Cr4NiMoV、12Cr2Mo1、12Cr2Mo1V、20MnNiMo等牌号的锻件材料。大型锻钢件一般用来制造电力、造船、冶金、石油化学等工业设备的主要部件。因为要作为主要部件,所以大型锻钢件的使用性能和质量要求一般都极为严格,而对性能和质量起决定性作用的,就是锻钢件的锻造方法及工艺。

锻造过程

 

在我国,有关大型锻钢件的加工工艺标准有三项,分别为GB/T 37464-2019《大型锻钢件的淬火与回火》、GB/T 37558-2019《大型锻钢件的锻后热处理》、GB/T 37559-2019《大型锻钢件的正火与退火》。这三部标准对于指导大型锻钢件的加工工艺起着重大作用,不过,拜恩工程师也发现有关大型锻钢件典型锻造方法及工艺流程的介绍资料不多。我们都讲盖房子要先把地基打好,我们只有先把锻钢件基本的锻造方法及工艺流程掌握,才能更好去突破和研发新工艺,所以认识大型锻钢件的典型锻造方法及工艺流程是有必要的。

工艺流程

 

对于大型锻钢件,锻造的主要目的是成形和改善材料内部缺陷和组织,以保证锻件形状尺寸和提高内部质量。常见的典型锻造法一共有四种,分别为宽平砧高温强压法(WHF 锻造法)、中心压实法、中心无拉应力锻造法(FM 锻造法)、宽大砧压实锻造法(KD 锻造法)。工艺流程根据锻件种类,分别为大型轴类工艺流程、筒类锻件工艺流程、饼类锻件工艺流程。下面是相关方法或流程的详细介绍。

 

 

宽平砧高温强压法(WHF 锻造法)

 

宽平砧高温强压法(WHF 锻造法)是一种在宽平砧上利用高温大变形条件,使钢锭中的孔隙性缺陷锻合的锻造工艺方法。加工时,推荐采用砧宽比 0.6~0.8、压下率约 20%时较为合理。在此参数下锻压,坯料内应力、应变分布较合理,中心,孔穴和疏松组织将被有效压实。两次压下部分的中间应有 10%左右的砧宽搭接量,并在翻转施压时注意错砧,以达到钢坯均匀压实的

目的。

 

中心压实法

中心 压实法是将钢锭倒棱后,锻成方截面坯,然后加热到 1220℃~1250℃(始锻温度)保温后,从炉中取出,采用表面空冷、鼓风或者喷雾冷却到 720℃~780℃(终锻温度),钢锭表层形成一层“硬壳”,这时钢锭心部温度仍保持 1050℃~1100℃,内外温差约为 230℃~270℃,用窄平砧沿钢锭纵向加压,借助表层低温硬壳的包紧作用,达到显著压实心部的目的。

 

中心无拉应力锻造法(FM 锻造法)

中心无拉应力锻造法(FM 锻造法)是下砧为宽平砧,上砧为窄砧。坯料在不对称的平砧间变形,在锻坯内部产生不对称变形,各部位应力状态也发生改变。在坯料变形时,形成拉应力的部位移至坯料下方,而中心部位受压应力作用,对锻合钢锭内部孔隙类缺陷效果显著。FM 锻造法推荐工艺参数为上砧砧宽比 0.6,压下率 14%~15%。

 

宽大砧压实锻造法(KD 锻造法)

宽大砧压实锻造法(KD 锻造法)的上下砧均为 V 型砧。利用钢锭在长时间的高温条件下有足够的塑性,能在有限的设备上,用宽砧大压下率进行锻造,采用上、下 V 型砧锻造有利于锻件表面金属塑性的提高,增加心部的三向压应力状态,保证锻件的同心度,进而有效地锻合钢锭内部缺陷。这里的工艺参数推荐上、下 V 型砧开角α=135°,采用砧宽比 0.4~0.8(最佳为 0.6)、压下率约 20%时较为合理。锻造时应注意错砧,90°翻转,保证锻件心部均匀压实,拔长效率高。

锻造方法

 

不同锻钢件的工艺流程介绍

 

1.大型轴类锻件工艺流程为:压钳口→主变形→分料→出成品。主变形可选用宽平砧高温强压法、中心压实法、中心无拉应力锻造法、宽大砧压实锻造法,或其他适合的锻造方法,以确保锻件有充足的锻造比及保证整个截面得到充分锻透。若锻件截面尺寸较大,可通过增加镦粗拔长次数增加锻造比,或采用其他方法增加锻造比。

 

2.大型筒类锻件工艺流程一般为:下料→镦粗→冲孔→扩孔。对于较长的大型筒类锻件,冲孔后可增加芯轴拔长工序。为了确保锻件有充足的锻造比,在下料前可通过增加拔长或者镦粗拔长增加锻造比,或采用其他方法增加锻造比。

 

3.大型饼类锻件工艺流程一般为:压钳口→主变形→下料→镦粗、展压。饼类锻件主变形可参照大型轴类锻件工艺流程,饼类空心锻件镦粗、展压后应增加冲孔工序。饼类锻件展压时,可通过合理的展压方式,以确保饼类锻件的压实效果和变形均匀。

桶型锻钢件

 

以上就是大型锻钢件的常见锻造方法及工艺流程介绍。大型锻钢件在制造中质量保证技术非常重要,但是大型锻钢件属于典型的多品种,小批量生产,所以很多时候,企业对其锻造生产难以实现自动化加工,而大型锻钢件的锻造工艺又是一个系统的过程,这还要求我们掌握锻造设备及附具操作工艺,钢锭性能符合要求、锻造过程的风险控制等,所以我们需要根据实际的生产经营、企业内部质量要求、科研成果,合理选择锻造变形方案和各火次变形量的分配。

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