42CrMo軸承套圈毛坯的鑄輾復(fù)合工藝

王明禮

(洛陽(yáng)LYC軸承有限公司 技術(shù)中心，河南 洛陽(yáng) 471039)

目前，軸承行業(yè)多采用42CrMo鋼制環(huán)形鍛件作為特大型軸承套圈的毛坯，軸承環(huán)形鍛件的加工工藝流程為：煉鋼→鑄錠→切除鑄錠帽口和尾部→鑄錠加熱→鍛造→鐓餅→擴(kuò)孔→二次加熱→輾擴(kuò)。鍛件毛坯的加工工序多，成本高。為減少毛坯的加工工序，降低生產(chǎn)成本，采用鑄環(huán)件+輾擴(kuò)的鑄輾復(fù)合成形工藝代替原工藝。采用常規(guī)的冶煉和澆注工藝澆注成環(huán)形鑄件，再將環(huán)形鑄件輾擴(kuò)加工成軸承套圈的毛坯，然后對(duì)其進(jìn)行正火和調(diào)質(zhì)處理，使其獲得能夠符合技術(shù)要求的力學(xué)性能。

1 工藝流程

采用鑄輾復(fù)合工藝生產(chǎn)特大型軸承套圈毛坯的加工工藝流程為：冶煉→鑄造(鑄成環(huán)形鑄件)→鑄環(huán)件加熱→輾擴(kuò)→正火→車(chē)加工→調(diào)質(zhì)處理。

1.1 冶煉

(1)冶煉方法：電弧爐冶煉。

(2)加料系數(shù)：1.184(每噸鑄件需要加廢鐵料的比例，不含合金元素量)。

(3)合金元素配比：Mo 5 kg/t，Cr 18 kg/t，Si 5.5 kg/t，Mn 12 kg/t，Al 1.2～1.5 kg/t。

(4)冶煉溫度：1 680～1 700 ℃。

(5)冶煉時(shí)間：3.5～4 h。

(6)爐料充分熔化后進(jìn)行爐前快速分析，測(cè)量并調(diào)整鋼液的化學(xué)成分，鋼液的化學(xué)成分應(yīng)符合表1的要求。

表1 ZG42CrMo鋼液的化學(xué)成分 w，%

(7)鋼液化學(xué)成分調(diào)整合格后，將冶煉爐中的鋼液倒入鋼包中。

(8)將漂浮在鋼包上面的渣清除，然后采用便攜式測(cè)溫儀測(cè)量鋼水溫度，將鋼液溫度靜置到1 550～1 560 ℃，冶煉的鋼水澆鑄前鎮(zhèn)靜時(shí)間不低于3 min。

1.2 鑄造

(1)型砂配方：水玻璃7%～9%，膨潤(rùn)土1%～1.5%，其余為石英砂。

(2)型砂混制工藝：用混砂機(jī)混制，干石英砂加膨潤(rùn)土后，干混8～10 min，然后加入水玻璃，混合10～15 min,出砂造型。

(3)造型：型砂混合好后應(yīng)立即按工藝要求造型，以免型砂硬化。

(4)澆注溫度：1 550～1 560 ℃。

(5)澆注速度：65～70 kg/s。

(6)澆注時(shí)間：約15 s(根據(jù)鑄件大小而定)。

(7)保溫時(shí)間:鑄件帶砂型保溫22 h。

(8)待鑄環(huán)件冷卻到400～500 ℃時(shí)切割澆冒口。

1.3 輾擴(kuò)

將鑄環(huán)件加熱至1 150 ℃，加熱速度為150℃/h，保溫時(shí)間4～5 h后進(jìn)行輾擴(kuò)，輾環(huán)機(jī)軸向軋制力為0～200 t，徑向軋制力為0～250 t。

1.4 正火

為細(xì)化輾擴(kuò)件的組織，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行正火處理，正火工藝為：以30～70 ℃/h的加熱速度升溫至(650±5) ℃，保溫1 h，再以50～100 ℃/h的速度升溫至860～880 ℃，保溫8～9 h后出爐風(fēng)冷，工藝曲線如圖1所示。

圖1 正火工藝曲線

1.5 調(diào)質(zhì)

為了確保特大型軸承的力學(xué)性能，對(duì)輾擴(kuò)件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)處理的工藝路線為：以30～70 ℃/h的加熱速度升溫至(650±5) ℃，保溫1 h，再以50～100 ℃/h的速度升溫至(840±5) ℃，保溫2.5 h后出爐淬火。淬火后及時(shí)(2 h內(nèi))進(jìn)行回火，工件在回火爐中以30～70 ℃/h的加熱速度升溫至(580±5) ℃，保溫6 h出爐空冷。工藝曲線如圖2所示。

圖2 調(diào)質(zhì)工藝曲線

2 技術(shù)要求及檢驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證鑄輾復(fù)合工藝生產(chǎn)的42CrMo特大型軸承套圈毛坯的力學(xué)性能是否能夠滿足技術(shù)要求，將經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后的鑄輾復(fù)合件進(jìn)行解剖，解剖后對(duì)其力學(xué)性能和沖擊功進(jìn)行檢測(cè)。

JB/T5000.6 —1998《重型機(jī)械通用技術(shù)條件(鑄鋼件)》、JB/T6396—2006《大型合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》、Q/LYCC(B)0014《風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承用42CrMo鋼制環(huán)鍛件訂貨技術(shù)條件》對(duì)力學(xué)性能和沖擊功的要求及鑄輾復(fù)合件的力學(xué)性能和沖擊功檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，采用鑄輾復(fù)合工藝生產(chǎn)的套圈毛坯件的力學(xué)性能、沖擊功以及硬度等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均超出了JB/T 6396—2006和Q/LYCC(B)0014的技術(shù)要求。

表2 鑄鍛件檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及鑄輾復(fù)合件性能參數(shù)

3 結(jié)束語(yǔ)

試驗(yàn)結(jié)果表明，采用鑄輾復(fù)合工藝生產(chǎn)42CrMo特大型軸承套圈毛坯是完全可行的，鑄輾復(fù)合新工藝減少了鍛造、鐓餅、擴(kuò)孔、二次加熱等生產(chǎn)工序，使生產(chǎn)成本大幅降低。