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(yuǎn)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(qiáng)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(qiáng)的附著力和穩(wěn)定性，能夠提供有效的保護(hù)。

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(wèn)題，采用以下兩種試驗(yàn)來(lái)完成。

項(xiàng)目研制過(guò)程

第一次方案

⑴試驗(yàn)用料。

供應(yīng)投料2 件鍛件用料，編制專(zhuān)用試驗(yàn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)。

⑵試驗(yàn)方案。

①設(shè)計(jì)專(zhuān)用胎模：采用鍛件模擬方法，對(duì)模鍛成形進(jìn)行分析，編制專(zhuān)用試制工藝，經(jīng)投料生產(chǎn)毛坯，不再進(jìn)行退火和機(jī)加工，鍛后直接進(jìn)行模鍛。

②對(duì)生產(chǎn)棒料采用機(jī)加方法分料后鍛荒。

對(duì)鍛造工藝荒形采用按原工藝拔長(zhǎng)至荒形尺寸，再在專(zhuān)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(mǎn)足鍛件生產(chǎn)需求。

③試制結(jié)束后對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行熱處理并解剖進(jìn)行全面理化測(cè)試。

④理化合格后進(jìn)行相關(guān)工藝評(píng)審，工藝評(píng)審后確定批產(chǎn)生產(chǎn)方案。設(shè)計(jì)專(zhuān)用胎模并編制專(zhuān)用工藝，以及荒形周轉(zhuǎn)工作。

⑤對(duì)模鍛后續(xù)理化結(jié)果收集和對(duì)比。

第一次實(shí)施情況

經(jīng)與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員溝通，采用專(zhuān)用胎模生產(chǎn)；制作專(zhuān)用胎模，采用專(zhuān)用模具方式進(jìn)行生產(chǎn)。其中投料明細(xì)見(jiàn)表1，生產(chǎn)明細(xì)見(jiàn)表2，第一次機(jī)性、硬度檢查結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表3 和表4，理化按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，低倍、高倍、斷口、晶粒度見(jiàn)表5。

表1 投料明細(xì)

表2 生產(chǎn)明細(xì)

表3 第一次機(jī)性結(jié)果對(duì)比

表4 第一次硬度結(jié)果對(duì)比

表5 低倍、高倍、斷口、晶粒度

第一次實(shí)施存在的問(wèn)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(zhǎng)后再上專(zhuān)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(méi)用設(shè)計(jì)頂出裝置。

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

第二次方案

⑴試驗(yàn)用料。

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

⑵試驗(yàn)方案。

①設(shè)計(jì)專(zhuān)用型砧模擬圖：采用荒形模擬方法，對(duì)模鍛成形進(jìn)行分析，編制專(zhuān)用試制工藝，投料生產(chǎn)毛坯，不再進(jìn)行退火和機(jī)加工，鍛后直接進(jìn)行模鍛。

與現(xiàn)有的生產(chǎn)任務(wù)對(duì)接，勘查前期上次狀態(tài)。通過(guò)完成該項(xiàng)產(chǎn)品的科研試制生產(chǎn)任務(wù)，對(duì)后軸頸生產(chǎn)中使用專(zhuān)用模型進(jìn)行結(jié)果評(píng)估。(圖2)

圖2 型砧模擬圖

②對(duì)生產(chǎn)棒料采用機(jī)加方法分料后鍛荒(圖3)。

圖3 鍛荒

③對(duì)鍛造工藝荒形采用按原工藝拔長(zhǎng)至荒形尺寸，再在專(zhuān)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(mǎn)足鍛件生產(chǎn)需求；

④試制結(jié)束后對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行熱處理并解剖進(jìn)行全面理化測(cè)試；

⑤理化合格后進(jìn)行相關(guān)工藝評(píng)審，工藝評(píng)審后確定批產(chǎn)生產(chǎn)方案。設(shè)計(jì)專(zhuān)用胎模并編制專(zhuān)用工藝，以及荒形周轉(zhuǎn)工作。

⑥對(duì)模鍛后續(xù)理化結(jié)果收集和對(duì)比。

第二次實(shí)施情況：

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

圖4 專(zhuān)用模具

⑵編制專(zhuān)用試制工藝，對(duì)原工藝調(diào)整如下。投料明細(xì)見(jiàn)表6，生產(chǎn)明細(xì)見(jiàn)表7。理化按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，機(jī)性、低倍、高倍、斷口、晶粒度、硬度檢查見(jiàn)表8、9。

表6 投料明細(xì)

表7 生產(chǎn)明細(xì)

表8 機(jī)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(duì)原棒材采用機(jī)加的方法進(jìn)行分料。(圖6)

②對(duì)原工藝中的桿部用料減少φ180mm×25mm，重量：5.0kg。

③成形采用專(zhuān)用模具進(jìn)行干部拔長(zhǎng)。

④退火工序和機(jī)加工序刪除不再進(jìn)行。

⑤理化解剖力學(xué)性能和內(nèi)部組織均滿(mǎn)足鍛件最終要求。

結(jié)論

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

⑵對(duì)后軸頸荒形的生產(chǎn)工藝工步進(jìn)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(cè)合格。簡(jiǎn)化了工藝生產(chǎn)流程，刪除多余工序(退火＋機(jī)加)。

⑶兩次試驗(yàn)對(duì)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。