一種馬氏體時效鋼盤軸一體化鍛件的成形方法及步驟

博主:adminadmin 2022-11-03 14:00:07 條評論
摘要:技術領域本發明屬于鍛造技術領域,涉及一種馬氏體時效鋼盤軸一體化鍛件的成形方法。背景技術:航空傳動部件用材主要為馬氏體時效型超高強度鋼,馬氏體時效鋼是鋼中強度最高的鋼類,同強度級別相當的其它超高強度鋼相比韌性較高,是現有材料中具有最高強韌性...

  技術領域本發明屬于鍛造技術領域,涉及一種馬氏體時效鋼盤軸一體化鍛件的成形方法。

一種馬氏體時效鋼盤軸一體化鍛件的成形方法及步驟

  背景技術:

  航空傳動部件用材主要為馬氏體時效型超高強度鋼,馬氏體時效鋼是鋼中強度最高的鋼類,同強度級別相當的其它超高強度鋼相比韌性較高,是現有材料中具有最高強韌性配比的鋼種,常用于航空發動機風扇軸和低壓渦輪軸等部件的制造。目前航空傳動部件用鍛件均為盤軸一體化成形,這樣可避免分體成形再焊接帶來的組織不均勻、應力集中等問題,但增加了鍛件的成形、以及冶金難度。為保障鍛件再結晶的充分進行,傳統的馬氏體時效鋼盤軸一體化鍛件終鍛溫度選擇在820~870℃,均為多火次成形(鐓盤部1火、拔桿1-2火),為避免盤部(相比于桿部有效厚度小)長時間空燒問題,常采用先拔桿部、后鐓盤部的工藝思路。傳統工藝最大的弊端在于將鍛件鐓盤與拔桿工序分火次進行,這樣以來就存在鍛件局部空燒問題,而空燒較容易帶來鍛件晶粒粗大,強度、塑性指標不合格等冶金問題,并且拔桿后鍛件長度大為增加,給后續火次鍛件加熱及鐓盤部工序帶來很大的工藝困難。

  技術實現要素:

  本發明要解決的技術問題是:傳統工藝將鍛件鐓盤與拔桿工序分火次進行,存在鍛件局部空燒問題。本發明的技術方案是:為實現1火次完成盤軸一體化鍛件成形,避免鍛件局部空燒,并降低鍛件生產工藝難度,采取的技術方案是:將傳統馬氏體時效鋼鍛件終鍛溫度由820~870℃調整至750℃,并改變傳統先拔桿后鐓盤工藝為先鐓盤后拔桿,再在鍛件變形過程中采取有效保護措施,確保在滿足終鍛溫度的前提下一火次完成鍛件成形。具體鍛造方法包括如下步驟:步驟1:棒料加熱,選擇1020~1100℃的鍛件加熱溫度,終鍛溫度設定為750℃;在棒料加熱過程中采用高溫棉進行包套,減少棒料出爐后轉移以及鍛造過程中的熱損失;步驟2:鐓盤-拔桿工序,坯料出爐后選用先鐓盤部、后拔桿部的成形思路,鐓盤在專用胎模中完成,完成后鍛件出胎模迅速用保溫棉將盤部包套,并調轉鍛件方向,夾持盤部進行拔桿;步驟3:拔桿保溫措施:在步驟2中的拔桿過程中,對鍛件不間斷地覆蓋保溫棉,以減少鍛件與錘砧之間的熱傳導及鍛件向空間的熱輻射;步驟4:快鍛打圓,經大變形拔桿后利用設備的快鍛功能進行桿部整形打圓,連續的快速持續變形可基本維持鍛件表面溫度。步驟5:完成鍛造工序。經過以上技術方案可實現在750℃的終鍛溫度以上完成馬氏體時效鋼盤軸一體化鍛件的變形過程,由于1火次成形避免了鍛件局部空燒,不但提高了鍛件組織均勻性,組織還更為細小,保證了鍛件的冶金質量。本發明有益效果是:通過調整鍛件終端溫度,改變傳統先拔桿后鐓盤的工藝為先鐓盤后拔桿,鍛造過程中采取有效保溫措施并發揮設備快鍛功能,實現了大型盤軸一體化鍛件1火成形,不僅避免了鍛件的局部空燒,提高了鍛件組織均勻性及性能水平,還大大減少了成形火次,取得了明顯的節能效益,同時還避免了先拔桿后鐓盤過程中,鍛件過長導致的坯料加熱和鐓盤困難。本發明的工藝方案可操作性強,適于推廣,使盤軸一體化鍛件特別是長度超過2000mm的大型盤軸一體化鍛件制備工藝得到了明顯改進。具體實施方式下面通過具體實施例對本發明進行進一步的詳細說明:某型航空發動機低壓渦輪軸鍛件用材為C250超高強度鋼,鍛件長度2115mm,盤部直徑φ410mm,桿部直徑φ150,鍛件重量370Kg,下料重量413Kg,棒料選用φ250×1080規格。該鍛件加熱溫度為1040℃,鍛件終鍛溫度設為750℃,棒料保溫100min后出爐用保溫棉進行快速包套,包套后回爐加熱至保溫時間,加熱完成后于專用胎模進行鐓盤,完成鐓盤后迅速取出鍛件并用保溫棉將盤部進行包套,夾持盤部進行桿部拔長,桿部拔長時不斷利用事先備好的長條形保溫棉覆蓋鍛件,保證壓力變形過程中錘砧與鍛件之間始終墊有保溫棉,減少鍛件表面熱損失,大變形完成后利用2500t壓力機快鍛功能進行桿部整形打圓,整個鍛造過程用時約14min,鍛件終端溫度783℃,滿足終鍛溫度要求.經上述1火成形工藝制備的低壓渦輪軸鍛件經標準化熱處理后進行理化性能檢測,檢測結果均符合相關技術要求,鍛件組織均勻,整體晶粒度處于6~7級,未出現傳統多火次工藝制備的鍛件局部晶粒度超標(低于6級)問題,該工藝開創了大型盤軸一體化鍛件1火成型的先例,實現了提升鍛件質量的同時提高生產效率,同時由于大大減少了鍛造火次,取得了明顯的節能效益。

  技術特征:

  1.一種馬氏體時效鋼盤軸一體化鍛件的成形方法,包括如下步驟:步驟1:棒料加熱,選擇1020~1100℃的鍛件加熱溫度,終鍛溫度設定為750℃;在棒料加熱過程中采用高溫棉進行包套,減少棒料出爐后轉移以及鍛造過程中的熱損失;步驟2:鐓盤-拔桿工序,坯料出爐后選用先鐓盤部、后拔桿部的成形思路,鐓盤在專用胎模中完成,完成后鍛件出胎模迅速用保溫棉將盤部包套,并調轉鍛件方向,夾持盤部進行拔桿;步驟3:拔桿保溫措施:在步驟2中的拔桿過程中,對鍛件不間斷地覆蓋保溫棉,以減少鍛件與錘砧之間的熱傳導及鍛件向空間的熱輻射;步驟4:快鍛打圓,經大變形拔桿后利用設備的快鍛功能進行桿部整形打圓,連續的快速持續變形可基本維持鍛件表面溫度;步驟5:完成鍛造工序。

  技術總結

  本發明公開了一種馬氏體時效鋼盤軸一體化鍛件的成形方法,為實現1火次完成盤軸一體化鍛件成形,避免鍛件局部空燒,并降低鍛件生產工藝難度,采取的技術方案是:將傳統馬氏體時效鋼鍛件終鍛溫度由820~870℃調整至750℃,并改變傳統先拔桿后鐓盤工藝為先鐓盤后拔桿,再在鍛件變形過程中采取有效保護措施,確保在滿足終鍛溫度的前提下一火次完成鍛件成形。本發明的工藝方案可操作性強,適于推廣,使盤軸一體化鍛件特別是長度超過2000mm的大型盤軸一體化鍛件制備工藝得到了明顯改進。

  技術研發人員:李增樂;鄧瑞剛;冀勝利;黨群;甄小輝;惠斌;

  受保護的技術使用者:陜西宏遠航空鍛造有限責任公司;

  文檔號碼:201410752967

  技術研發日:2014.12.10

  技術公布日:2016.07.06