大型气体压缩机曲轴锻造工艺

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曲轴是大型气体压缩机的关键零件，由于工况中承受载荷最大，且受力复杂，因此选用锻件毛坯生产，该产品市场前景广阔，有很大的市场需求量。大型气体压缩机曲轴锻件毛坯作为技术含量高、附加值也较高的锻件，其订货价格每吨1.4万元左右,利润率高达10%～15%。在早期的生产中常因曲轴质量达不到技术要求，造成锻件废品率较高，不能为企业增加效益，反而造成亏损。为了开发市场，满足用户需求，扩大高档、高附加值锻件生产的品种，本文对大型气体压缩机曲轴锻造工艺进行了更深入的研究，试图寻找出好的锻造工艺，从而提高曲轴锻件的合格率，以期取得更大的经济效益。

由于大型气体压缩机曲轴在工作中高速旋转，承受较大的弯曲应力及扭转应力，因此对曲轴内部质量要求较高，厂家主要有以下检验项目：力学性能(仅限于45钢)、低倍检验、高倍检验(非金属夹杂物、晶粒度等)、超声波探伤、磁粉探伤等。

大型气体压缩机曲轴质量问题有：①金相检验时常常发现混晶现象，也就是晶粒粗细不均，还有晶粒粗大的现象。②超声波探伤缺陷超标。

在高温塑性变形时锻件再结晶后晶粒的大小决定于温度、变形程度和变形速度。在一定的锻造温度下，存在着一个临界变形范围。锻造时，若变形程度处于这个临界变形度范围，锻件再结晶后晶粒比较粗大，所以锻造时，尤其是最后一火时的变形程度应尽量避免在该范围内。从大型气体压缩机曲轴锻件生产过程看，出成品时烧回头火，这时锻造温度高，变形量小，是造成晶粒粗大的原因。另外，锻后热处理不当也是造成混晶、晶粒粗大的另一原因。

造成大型气压机曲轴超声波探伤超标不合格的主要原因有：①锻造用钢的纯净度不高，造成锻件内部存在大量夹杂缺陷，以及气体含量过高，锻后热处理不当造成白点缺陷。②锻造过程中，心部没有充分变形，原始铸态组织如疏松、空隙以及偏析没有得到改善。前者需用先进的冶金工艺来提高钢的纯净度，使P、S、H等有害元素尽可能地降低，而后者则需要从事锻造行业的工作者不断地探索新工艺方法来改善锻件变形过程的变形条件。近年来，在钢锭质量有所提高的前提下，在锻件生产中已经采用了先进的工艺方法和一些工艺措施来提高大型气压机曲轴锻件的内部质量。

为了解决大型气压机曲轴锻件的内部质量的问题，对生产工艺进行了如下的改进：①提高镦粗后保温温度和保温时间，温度是塑性变形时内部缺陷焊合的必要条件之一，提高加热温度并在高温下较长时间保温，有利于金属元素的扩散、均匀。同时也为锻造时焊合大截面锻件心部的空隙缺陷创造了有利条件。因此在镦粗后用宽砧拔长前严格控制保温温度或将保温时间增加30%～40%，较高的温度、良好加热状态为镦粗和宽砧走扁拔长提供了必要条件。②在拔长过程中采用宽砧走扁方中心压实的工艺，实质上就是用上下宽平砧按照WHF法压下程序，根据具体的变形数据，在高温下对坯料进行拔长锻造。每次走扁方变形中的坯料在一个方向上变形十分充分，保证了内部疏松、孔隙充分焊合。③将进行宽砧走扁方中心压实后的坯料增加一次扩氢、正火处理，这样做的主要目的是将冷却下来的坯料进行超声波探伤以保证生产出合格的成品锻件。如果坯料超声波探伤合格，将坯料重新入炉加热，然后锻成曲轴锻件，否则，该坯料就改作它用。④在最后一火中严格控制烧回头火，以防混晶和晶粒粗大的现象出现。⑤制定合理的热处理工艺消除锻后产生的混晶和晶粒粗大缺陷，防止白点的产生。

利用一次正火或两次正火能够使曲轴的组织和晶粒度级别达到交货技术条件，有条件的话锻后直接进行两次正火处理。选择控温均匀的炉子进行热处理可以有效保证曲轴的内部质量。