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大型短粗轴类锻件在大锻件中占有相当大比例,广泛用作大型设备的关键零部件,对其内部质量要求非常高,由于生产成本极高,一旦报废将造成极大的经济损失。因此,如何生产出高质量的大型锻件成为重型锻造行业的重要研究课题。
新产品RP170-110辊压机挤压辊锻件是典型大型短粗轴类锻件,由于最大直径尺寸达到Φ1750mm,采用传统工艺,用大钢锭在84000kN水压机上一次镦拔锻造已无法完成,必须探寻新工艺以适应更大产品的锻造生产。
本文首先对报废挤压辊锻件采样,利用酸洗、扫描电镜和能谱分析等方法,分析了大型短粗轴类锻件中常见缺陷的形成原因和防治方法,认为采用高温大变形的锻造工艺是锻合孔洞型缺陷、弥散夹杂物的唯一方法,而白点的防治,除了通过冶炼控制氢含量,还需通过锻造过程及锻后热处理等阶段的保温降低氢含量,同时减小加热和冷却过程中引起的内应力。
在分析了一次镦拔锻造成形工艺的缺点后,针对缺陷的防治机理,提出采用两次镦拔工艺在84000kN水压机上锻造RP170-110挤压辊;然后对两次镦拔工艺进行了深入的理论分析。
物理试验需要大量的人力、物力,而且存在一定的局限性。因此,基于上述分析,简要介绍了WHF拔长法主要工艺参数后,针对现有生产条件,采用数值模拟软件Deform-3D对RP170-110挤压辊锻件两次镦拔工艺锻造过程进行模拟,选择了合适的砧宽、压下率和送进量等参数后,制定出两次镦拔工艺,即第一次镦粗+WHF法拔长和第二次镦粗+WHF/FM法拔长,达到优化锻造工艺的目的。
大锻件的锻后热处理是保证锻件质量的关键环节,理论结合实践制定出包括1次前处理、2次预热和2次正火及1次去氢退火的RP170-110挤压辊锻后热处理工艺,达到了细化晶粒,有效减轻或避免晶粒遗传的目的。