21 m長拉桿鍛后熱處理研究

屈文霞　高閱武　劉小福

(中國第二重型機(jī)械集團(tuán)公司鑄鍛公司，四川618013)

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21 m長拉桿鍛后熱處理研究

屈文霞高閱武劉小福

(中國第二重型機(jī)械集團(tuán)公司鑄鍛公司，四川618013)

摘要：通過制定合適的熱處理工藝，采取防止變形的措施，生產(chǎn)出合格的拉桿。

關(guān)鍵詞：拉桿；熱處理工藝；變形

1工藝難點(diǎn)分析

拉桿為壓力機(jī)重要部件，鍛后毛坯尺寸為?950 mm×21 000 mm，材質(zhì)為34CrNi3Mo，毛坯重量102 t。拉桿鍛后毛坯尺寸圖如圖1所示。

圖1　拉桿毛坯尺寸圖

拉桿在鍛后熱處理過程中，存在以下技術(shù)難點(diǎn)：

(1)拉桿為典型細(xì)長件，在鍛后熱處理裝爐時(shí)，只能采取墊鐵支撐的平躺裝爐方式。由于正火高溫溫度超過850℃，所以高溫后勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致工件波浪式彎曲變形。鍛后熱處理過程必須控制工件變形，防止尺寸超差。

(2)拉桿鍛后成品尺寸達(dá)到21 m，已經(jīng)接近熱處理爐的極限尺寸，同時(shí)為了控制成本，采取兩件拉桿同爐處理，因此，鍛后熱處理過程中很難保證工件的均溫效果，最終導(dǎo)致工件內(nèi)部晶粒度不均勻，從而影響工件性能及UT可探性。鍛后熱處理必須制定有效措施，保證工件的均勻性。

2鍛后熱處理工藝及措施

針對(duì)上述分析的技術(shù)難點(diǎn)，鍛后熱處理工藝采取了多項(xiàng)措施，主要措施如下：

(1)工件變形措施

拉桿裝爐時(shí)，只能平躺在500 mm高的錐形墊鐵上。通常每5 m左右安置一根墊鐵，考慮到拉桿屬于細(xì)長件，應(yīng)按每2 m～3 m安置一根墊鐵，并且兩端墊鐵必須處于同一水平面，中部墊鐵處于同一水平面，最終保證工件中心線與水平面平行。裝爐示意圖(按比例)如圖2所示。

圖2　拉桿裝爐示意圖

減小墊鐵間距，能有效控制工件在高溫過程的扭曲變形，但并不能通過這唯一的措施控制拉桿的超差變形。在鍛后熱處理過程中必須采取校直工序。鍛后熱處理過程中，高溫過程變形最大，所以有意在高溫結(jié)束后，吊空冷過程中安排一次校直工序，目的是大大減小工件的高溫變形。校直工序安排如圖3所示。

圖3　高溫后校直工序

高溫校直并不一定能完全控制工件在鍛后熱處理過程中的變形，但能大大減小其變形程度。要控制拉桿變形不超差，回火后還必須進(jìn)行一次查彎工序，檢查是否變形超差，若變形太大還必須進(jìn)行一次校直工序，校直工藝如圖4所示。

圖4　校直工藝

經(jīng)過上述措施，4件拉桿鍛后熱處理后，尺寸變形均控制在要求范圍之內(nèi)，完全符合冷加工要求。

(2)控制工件均勻性

為了控制成本，兩件拉桿同爐進(jìn)行鍛后熱處理，已經(jīng)影響熱處理均勻性，加上拉桿為長達(dá)21 m的細(xì)長件，更難控制熱處理均勻性。為了控制熱處理均勻性，采取了多項(xiàng)措施：

(1)裝爐時(shí)，兩件拉桿的間隔必須大于1 m，保證爐內(nèi)氣氛均勻，防止因工件距離太近而導(dǎo)致燒不透現(xiàn)象。

(2)每件拉桿的兩端各接一支接觸電偶，中部接2支接觸電偶(每件拉桿共4支接觸電偶)，更直觀地實(shí)時(shí)監(jiān)控工件各部位溫度。裝爐及接觸電偶示意圖如圖5所示。

圖5　裝爐及電偶安裝示意圖

(3)制定鍛后熱處理工藝時(shí)，也必須充分考慮不均勻性因素，拉桿鍛后熱處理正火工藝如圖6。

圖6　鍛后熱處理正火工藝

在鍛后熱處理正火工藝中，為了控制拉桿的均勻性，我們一共采取了三項(xiàng)措施：①鍛造出成品后，件溫降至300+50℃，采取一次過冷工序，過冷保溫時(shí)間20 h～25 h，目的是促使工件內(nèi)部進(jìn)行一次組織轉(zhuǎn)變，促使晶粒細(xì)化。②高溫均溫保溫時(shí)間適當(dāng)延長，目的是確保工件各部位溫度一致，避免接觸電偶未監(jiān)控部位溫度過低或過高，從而保證空冷后能達(dá)到均勻的組織轉(zhuǎn)變，獲得均勻的內(nèi)部晶粒。③吊空冷至300～350℃，確保工件內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變充分。

(4)正火之后，及時(shí)進(jìn)爐進(jìn)行回火，回火工藝采取了90 h～120 h的消應(yīng)處理，充分消除工件內(nèi)部應(yīng)力，拉桿回火工藝如圖7所示。

圖7　回火工藝

3檢測(cè)

拉桿冷加工時(shí)經(jīng)過檢測(cè)，4件拉桿變形量控制在單邊10 mm～15 mm范圍內(nèi)，完全能夠滿足粗加工要求，說明控制變形方案正確有效。鍛后熱處理之后，4件拉桿均具備可探性，未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部晶粒不均勻現(xiàn)象，且超聲檢測(cè)全部合格，說明鍛后熱處理工藝合理有效。

4結(jié)論

拉桿屬于典型的細(xì)長件，鍛后熱處理過程中，存在變形超差及均勻性難控制等技術(shù)難點(diǎn)。通過采取多項(xiàng)有效措施，避免了工件變形超差，同時(shí)也獲得了均勻的內(nèi)部組織。

編輯杜青泉

Research on Heat Treatment after Forging for 21m Long Tie Rod

Qu Wenxia, Gao Yuewu, Liu Xiaofu

Abstract：By preparing the rational heat treatment process and adopting the measures to prevent deformation, the qualified tie rod has been produced.

Key words：tie rod; heat treatment process; deformation

作者簡介：屈文霞(1981—)本科，工程師，從事熱處理工藝。電話：13668319384，E-mail:53605578@qq.com

收稿日期：2015—07—22

中圖分類號(hào)：TG156

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B