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核心提示：
曲軸是大型氣體壓縮機(jī)的關(guān)鍵零件，由于工況中承受載荷最大，且受力復(fù)雜，因此選用鍛件毛坯生產(chǎn)，該產(chǎn)品市場(chǎng)前景廣闊，有很大的市場(chǎng)需求量。大型氣體壓縮機(jī)曲軸鍛件毛坯作為技術(shù)含量高、附加值也較高的鍛件，其訂貨價(jià)格每噸1.4萬(wàn)元左右,利潤(rùn)率高達(dá)10%～15%。在早期的生產(chǎn)中常因曲軸質(zhì)量達(dá)不到技術(shù)要求，造成鍛件廢品率較高，不能為企業(yè)增加效益，反而造成虧損。為了開(kāi)發(fā)市場(chǎng)，滿(mǎn)足用戶(hù)需求，擴(kuò)大高檔、高附加值鍛件生產(chǎn)的品種，本文對(duì)大型氣體壓縮機(jī)曲軸鍛造工藝進(jìn)行了更深入的研究，試圖尋找出好的鍛造工藝，從而提高曲軸鍛件的合格率，以期取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。
由于大型氣體壓縮機(jī)曲軸在工作中高速旋轉(zhuǎn)，承受較大的彎曲應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，因此對(duì)曲軸內(nèi)部質(zhì)量要求較高，廠(chǎng)家主要有以下檢驗(yàn)項(xiàng)目：力學(xué)性能(僅限于45鋼)、低倍檢驗(yàn)、高倍檢驗(yàn)(非金屬夾雜物、晶粒度等)、超聲波探傷、磁粉探傷等。
大型氣體壓縮機(jī)曲軸質(zhì)量問(wèn)題有：①金相檢驗(yàn)時(shí)常常發(fā)現(xiàn)混晶現(xiàn)象，也就是晶粒粗細(xì)不均，還有晶粒粗大的現(xiàn)象。②超聲波探傷缺陷超標(biāo)。
在高溫塑性變形時(shí)鍛件再結(jié)晶后晶粒的大小決定于溫度、變形程度和變形速度。在一定的鍛造溫度下，存在著一個(gè)臨界變形范圍。鍛造時(shí)，若變形程度處于這個(gè)臨界變形度范圍，鍛件再結(jié)晶后晶粒比較粗大，所以鍛造時(shí)，尤其是最后一火時(shí)的變形程度應(yīng)盡量避免在該范圍內(nèi)。從大型氣體壓縮機(jī)曲軸鍛件生產(chǎn)過(guò)程看，出成品時(shí)燒回頭火，這時(shí)鍛造溫度高，變形量小，是造成晶粒粗大的原因。另外，鍛后熱處理不當(dāng)也是造成混晶、晶粒粗大的另一原因。
造成大型氣壓機(jī)曲軸超聲波探傷超標(biāo)不合格的主要原因有：①鍛造用鋼的純凈度不高，造成鍛件內(nèi)部存在大量夾雜缺陷，以及氣體含量過(guò)高，鍛后熱處理不當(dāng)造成白點(diǎn)缺陷。②鍛造過(guò)程中，心部沒(méi)有充分變形，原始鑄態(tài)組織如疏松、空隙以及偏析沒(méi)有得到改善。前者需用先進(jìn)的冶金工藝來(lái)提高鋼的純凈度，使P、S、H等有害元素盡可能地降低，而后者則需要從事鍛造行業(yè)的工作者不斷地探索新工藝方法來(lái)改善鍛件變形過(guò)程的變形條件。近年來(lái)，在鋼錠質(zhì)量有所提高的前提下，在鍛件生產(chǎn)中已經(jīng)采用了先進(jìn)的工藝方法和一些工藝措施來(lái)提高大型氣壓機(jī)曲軸鍛件的內(nèi)部質(zhì)量。
為了解決大型氣壓機(jī)曲軸鍛件的內(nèi)部質(zhì)量的問(wèn)題，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了如下的改進(jìn)：①提高鐓粗后保溫溫度和保溫時(shí)間，溫度是塑性變形時(shí)內(nèi)部缺陷焊合的必要條件之一，提高加熱溫度并在高溫下較長(zhǎng)時(shí)間保溫，有利于金屬元素的擴(kuò)散、均勻。同時(shí)也為鍛造時(shí)焊合大截面鍛件心部的空隙缺陷創(chuàng)造了有利條件。因此在鐓粗后用寬砧拔長(zhǎng)前嚴(yán)格控制保溫溫度或?qū)⒈貢r(shí)間增加30%～40%，較高的溫度、良好加熱狀態(tài)為鐓粗和寬砧走扁拔長(zhǎng)提供了必要條件。②在拔長(zhǎng)過(guò)程中采用寬砧走扁方中心壓實(shí)的工藝，實(shí)質(zhì)上就是用上下寬平砧按照WHF法壓下程序，根據(jù)具體的變形數(shù)據(jù)，在高溫下對(duì)坯料進(jìn)行拔長(zhǎng)鍛造。每次走扁方變形中的坯料在一個(gè)方向上變形十分充分，保證了內(nèi)部疏松、孔隙充分焊合。③將進(jìn)行寬砧走扁方中心壓實(shí)后的坯料增加一次擴(kuò)氫、正火處理，這樣做的主要目的是將冷卻下來(lái)的坯料進(jìn)行超聲波探傷以保證生產(chǎn)出合格的成品鍛件。如果坯料超聲波探傷合格，將坯料重新入爐加熱，然后鍛成曲軸鍛件，否則，該坯料就改作它用。④在最后一火中嚴(yán)格控制燒回頭火，以防混晶和晶粒粗大的現(xiàn)象出現(xiàn)。⑤制定合理的熱處理工藝消除鍛后產(chǎn)生的混晶和晶粒粗大缺陷，防止白點(diǎn)的產(chǎn)生。
利用一次正火或兩次正火能夠使曲軸的組織和晶粒度級(jí)別達(dá)到交貨技術(shù)條件，有條件的話(huà)鍛后直接進(jìn)行兩次正火處理。選擇控溫均勻的爐子進(jìn)行熱處理可以有效保證曲軸的內(nèi)部質(zhì)量。
由于大型氣體壓縮機(jī)曲軸在工作中高速旋轉(zhuǎn)，承受較大的彎曲應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，因此對(duì)曲軸內(nèi)部質(zhì)量要求較高，廠(chǎng)家主要有以下檢驗(yàn)項(xiàng)目：力學(xué)性能(僅限于45鋼)、低倍檢驗(yàn)、高倍檢驗(yàn)(非金屬夾雜物、晶粒度等)、超聲波探傷、磁粉探傷等。
大型氣體壓縮機(jī)曲軸質(zhì)量問(wèn)題有：①金相檢驗(yàn)時(shí)常常發(fā)現(xiàn)混晶現(xiàn)象，也就是晶粒粗細(xì)不均，還有晶粒粗大的現(xiàn)象。②超聲波探傷缺陷超標(biāo)。
在高溫塑性變形時(shí)鍛件再結(jié)晶后晶粒的大小決定于溫度、變形程度和變形速度。在一定的鍛造溫度下，存在著一個(gè)臨界變形范圍。鍛造時(shí)，若變形程度處于這個(gè)臨界變形度范圍，鍛件再結(jié)晶后晶粒比較粗大，所以鍛造時(shí)，尤其是最后一火時(shí)的變形程度應(yīng)盡量避免在該范圍內(nèi)。從大型氣體壓縮機(jī)曲軸鍛件生產(chǎn)過(guò)程看，出成品時(shí)燒回頭火，這時(shí)鍛造溫度高，變形量小，是造成晶粒粗大的原因。另外，鍛后熱處理不當(dāng)也是造成混晶、晶粒粗大的另一原因。
造成大型氣壓機(jī)曲軸超聲波探傷超標(biāo)不合格的主要原因有：①鍛造用鋼的純凈度不高，造成鍛件內(nèi)部存在大量夾雜缺陷，以及氣體含量過(guò)高，鍛后熱處理不當(dāng)造成白點(diǎn)缺陷。②鍛造過(guò)程中，心部沒(méi)有充分變形，原始鑄態(tài)組織如疏松、空隙以及偏析沒(méi)有得到改善。前者需用先進(jìn)的冶金工藝來(lái)提高鋼的純凈度，使P、S、H等有害元素盡可能地降低，而后者則需要從事鍛造行業(yè)的工作者不斷地探索新工藝方法來(lái)改善鍛件變形過(guò)程的變形條件。近年來(lái)，在鋼錠質(zhì)量有所提高的前提下，在鍛件生產(chǎn)中已經(jīng)采用了先進(jìn)的工藝方法和一些工藝措施來(lái)提高大型氣壓機(jī)曲軸鍛件的內(nèi)部質(zhì)量。
為了解決大型氣壓機(jī)曲軸鍛件的內(nèi)部質(zhì)量的問(wèn)題，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了如下的改進(jìn)：①提高鐓粗后保溫溫度和保溫時(shí)間，溫度是塑性變形時(shí)內(nèi)部缺陷焊合的必要條件之一，提高加熱溫度并在高溫下較長(zhǎng)時(shí)間保溫，有利于金屬元素的擴(kuò)散、均勻。同時(shí)也為鍛造時(shí)焊合大截面鍛件心部的空隙缺陷創(chuàng)造了有利條件。因此在鐓粗后用寬砧拔長(zhǎng)前嚴(yán)格控制保溫溫度或?qū)⒈貢r(shí)間增加30%～40%，較高的溫度、良好加熱狀態(tài)為鐓粗和寬砧走扁拔長(zhǎng)提供了必要條件。②在拔長(zhǎng)過(guò)程中采用寬砧走扁方中心壓實(shí)的工藝，實(shí)質(zhì)上就是用上下寬平砧按照WHF法壓下程序，根據(jù)具體的變形數(shù)據(jù)，在高溫下對(duì)坯料進(jìn)行拔長(zhǎng)鍛造。每次走扁方變形中的坯料在一個(gè)方向上變形十分充分，保證了內(nèi)部疏松、孔隙充分焊合。③將進(jìn)行寬砧走扁方中心壓實(shí)后的坯料增加一次擴(kuò)氫、正火處理，這樣做的主要目的是將冷卻下來(lái)的坯料進(jìn)行超聲波探傷以保證生產(chǎn)出合格的成品鍛件。如果坯料超聲波探傷合格，將坯料重新入爐加熱，然后鍛成曲軸鍛件，否則，該坯料就改作它用。④在最后一火中嚴(yán)格控制燒回頭火，以防混晶和晶粒粗大的現(xiàn)象出現(xiàn)。⑤制定合理的熱處理工藝消除鍛后產(chǎn)生的混晶和晶粒粗大缺陷，防止白點(diǎn)的產(chǎn)生。
利用一次正火或兩次正火能夠使曲軸的組織和晶粒度級(jí)別達(dá)到交貨技術(shù)條件，有條件的話(huà)鍛后直接進(jìn)行兩次正火處理。選擇控溫均勻的爐子進(jìn)行熱處理可以有效保證曲軸的內(nèi)部質(zhì)量。
