影响40Cr工程机械车轮边支承轴毛坯锻造余热淬火工艺因素

2020-11-19 00:00:00 3

           工程机械车轮边支承轴主要用在工程机械车辆 (如装载机、挖掘机、压路机、平铺机等)钳盘制动驱动桥上,用于连接驱动桥桥壳和内齿圈,在车辆行驶时不仅要承受车辆自重及工作时受冲击力和反冲击力的作用,同时由于恶劣的工作环境,还要承受多种复杂的交变应力作用,因此要求其具有足够的刚度、耐磨性和抗震性,并要求有高冋转精度, 其综合力学性能要求较高,是工程机械车辆上一个重要的安保零件。

       我们山西中信重工集团有限公司是工程机械轮边支承轴锻件专业生产厂家,年生产量达10万余件,成功开发各类工程机械车辆支承轴200余种。该类产品生产量大、品种多,同时产品力学性能要求较高因此, 寻求一种既能提高产品力学性能,又能为企业节能降耗增效益的有效生产工艺显得尤为重要。首先我们必须了解影响40Cr工程机械车轮边支承轴毛坯锻造余热淬火工艺因素有哪些,我们做了总结。

起重机车轮|锻造车轮|轨道轮|行车轮|车轮锻件

 (1)40Cr属于亚共析钢,其室温金相组织为F + P, 含有较少的合金元素,具有良好的塑性和韧性、较高的强度,综合力学性能较好,是一种低淬透性调质钢,其临界温度为800度,原材料中各元素化学成分的含量及金属内部材料缺陷都将对后续毛坯淬火产生很大影响,尤其是材料内部缺陷(如夹杂、 偏析及缩孔等),在淬火时极易产生裂纹,因此要加强原材料的质量控制。

 (2)锻造毛坯结构设计支承轴毛坯设计是一种变截面多台阶零件,其产品生产原工 艺流程为:下料棒料中频加热——压型——浅冲孔—— 反挤——粗加工——淬火——回火——精加工:要求硬度为25~30HRC,毛坯生产是在压力机下,通过模具在三向压应力作用下热挤压成形。由于毛坯截面变化较大,各截面过渡处必须圆角过渡,减少锻造挤压过程中的应力集中,以免在锻造后淬火中产生裂纹, 造成不必要的损失,因此合理设计锻造毛坯也是保证锻造余热淬火质量的重要因素。

(3)毛坯终锻淬火温度控制毛坯在生产中要经过压型—浅冲孔—反挤三道热挤工序中b、c类型的支承轴各圆柱截面变化较小,终锻后各截面温差小 ,可直接进行余热淬火 ;而这类型带有大法兰盘的支承轴外圆截面突变较大 , 壁厚差距悬殊 ,在终锻后各截面的温度不均匀 , 若直接进行余热淬火 ,淬火后产品各部位硬度不均匀 ,达不到产品技术要求。为此我们设计了一个均温炉。该类型的毛坯在终锻后 ,运用传送装置将毛坯送入炉子 ,停留一定时间后出炉,保证产品温度均匀,并在炉门口放置一高温测温仪,保证毛坯合理的淬火温度 ,从而达到较为理想的效果 。

(4)淬火冷却介质选择及浓度 、温度控制淬火冷却介质的选定与淬火质量有着密切的关系,因此合理选择支承轴毛坯锻造余热淬火的淬冷却介质也是至关重要的。我们选定水基淬火液作为淬火 冷却介质 ,并合理控制其浓度,以得到介于水到油之间的冷却速度 ,降低锻件余热淬火中的裂纹倾向; 同时采用循环冷却系统将介质温度控制在 30~50℃之间,保证奥氏体能以超过其临界冷却速度 进行冷却 ,以获得马氏体组织。

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        我们对上述锻件余热淬火质量的影响因素进行了严格控制。毛坯在反挤结束后分别采用在950℃±10℃、900oC±10℃、850±10℃附近淬火,淬火结束后采用不同的温度进行回火。支承轴毛坯在 900~C±10℃余 热淬火 ,并在 595℃ 、605℃、615℃回火 ,其力学性 能已完全满足产品技术要求 ,考虑到生产成本的经济性 ,其采用 900℃±l0℃余热淬火 、595~C回火最合适 。同时每一组产品回火后,我们采用布氏硬度计对其进行硬度检测 ,每个产品在不同位置同一截面圆周上选取两点进行检测 ,经验证,产品硬度较为均匀 。

       与支承轴传统调质工艺相比,余热淬火并高温回火后金属内部金相组织没有明显不同 ,都是淬火马氏体组织 ,支承轴毛坯通过中频加热后 ,要经过压型 、浅冲、反挤等一系列动态再结晶高温形变过程。高温形变时会发生奥氏体晶粒的变形、破碎 ,同时伴随着奥氏体晶粒的回复再结晶, 使得晶粒发生长大。毛坯在挤压后、余热淬火前的高温停留过程中还会继续发生再结晶,这期间奥氏体将更多的保留形变带来的缺陷和细小晶粒 ,淬火后便可获得较多的由薄壳状残留奥氏体所包围的具有高密度位错的马氏体。若停留时间越长,奥氏体晶粒中缺陷回复的越多,晶粒也越 大,淬火后马氏体性能越差。数据显示,这种形变热处理获得的支承轴不仅强度 、硬度高,其各方面力学性能都较传统调质工艺好。工程机械支承轴锻造余热淬火,经实际生产验证切实可行,设备简单,投资少,在提高产品力学性能的前提下,简化了调质工艺,减少了一次加热和零件的往返运输,节约了大量人力、物力及能源。40Cr工程机械支承轴锻造余热淬火质量影响因素较多,在生产中需加强各方面控制,在淬火时不低于9001±l0t的温度淬火、595T±l0t回火。