L250钢车轴锻造工艺的研究与运用

L250钢车轴锻造工艺的研究与运用

摘要:本文介绍了LZ50钢车轴生产的关键工序—锻造工序的工艺过程与运用,并针对LZ50钢车轴锻造生产中可能出现的问题进行了详细的分析和研究,提出了解决办法,提高了车轴的锻造质量。

关键词:车轴锻造工艺

1 锻造加热

1.1 车轴锻造加热目的

金属的锻前加热是锻件生产过程中的重要工序之一。能否把金属坯料转化为高质量的锻件,对压力加工领域来说主要面临两个方面的问题:(1)金属的塑性。(2)变形抗力。因而锻造生前加热的目的可以概括为:提高金属的塑性,降低变形抗力,使其易于流动成形并获得良好的锻后组织。生产中,金属坯料锻前大部分需要加热以改善这两个条件。所以,车轴锻造加热是锻造的重要部分。

1.2 车轴锻造加热工艺

轴坯采用步进式连续加热炉进行加热。钢坯加热过程中随时观察控温表和炉内温度变化,控制喷嘴燃气的流量,严防坯料过热过烧,严格控制坯料均热时间,均热时间不小于2h,均热段炉温严格控制在1200℃以内。

1.3 加热时产生的缺陷及防止措施

金属在加热过程中,外部热量的输入将引起坯料内部能量状态的变化。这种变化既有提高金属塑性、降低变形抗力等有利于锻造的一面,又有产生加热缺陷的不利方面。所产生的加热缺陷可分为:由于坯料外层组织化学状态的变化引起的缺陷,如氧化和脱碳；由内部组织结构的异常变化引起的缺陷,如过热和过烧；另外,由于温度在坯料内部分布不均匀引起的内应力(如温度应力,组织应力)过大产生的坯料开裂等。如果钢在加热过程的某一温度下,内应力超过它此时的强度极限,那么就要产生裂纹。为防止裂纹的产生,对钢料的加热,特别是断面尺寸大的大钢锭和导温差的高合金钢的加热,其低温阶段必须缓慢加热,并且制定和遵守正确的加热规范。

2 锻造温度范围及其确定的基本原则

2.1 确定锻造温度范围的基本原则

钢的锻造温度范围,是指开始锻造温度(始锻温度)和结束锻造温度(终锻温度)之间的一段温度区间。确定锻造温度范围的基本原则是:要求在锻造温度范围内金属具有良好的塑性和较低的变形抗力,能锻出优质锻件,锻造温度范围尽可能宽广些,以便减少加热火次,提高锻造生产率。

2.2 始锻温度与终锻温度的确定

确定钢的始锻温度,首先必须保证钢无过烧现象。因此对碳钢来讲,始锻温度应比铁—碳平衡图的固相线低150～250℃。

在确定终锻温度时,如果温度过高,会使锻件晶粒粗大,甚至产生魏氏组织。相反,终锻温度过低,不仅导致锻造后期加工硬化严重,可能引起断裂,而且会使锻件局部处于临界变形状态,产生粗大晶粒。因此,通常钢的终锻温度应稍高于其再结晶温度。这样,既保证坯料在终锻前仍有足够的塑性,又可使锻件在锻后能够获得较好的组织性能。按照上述原则,碳钢的终锻温度约在铁—碳平衡图A1线以上25～75℃。

3 LZ50钢车轴的锻造工艺

3.1 锻造温度的确定

依据确定锻造温度范围的基本原则及有关规定,确定车轴钢坯料的始锻温度为1150℃左右,终锻温度不低于800℃,低于800℃不得锻打。

3.2 锻造过程

第一工步:将操作机夹持牢的轴坯一段放入型砧内,必须对角线放入,先轻压倒棱(由后到前),完成后翻转90°再轻压倒棱(由前到后),再翻

转90°轻压锻打(由后到前),完成后翻转90°轻压锻打(由前到后)。第二工步:滚动轴坯,同时锻打轴坯至车轴毛坯的轮座尺寸,完成后,滚动轴坯,锻打轴头至毛坯尺寸(长度与直径)。第三工步:操作机后退,把轴坯放到输送机上,输送机旋转180°后操作机夹持将另一端轴坯放入型砧内,重复一、二工步工作。第四工步:由中央向轴头方向锻打,在长度方向上留出两端轮座(应稍长毛坯图轮座尺寸),压轴身至轴身毛坯尺寸。第五工步:锻打完成后用快锻机进行预校直。(图2)

3.3 锻后校直冷却

锻造好的车轴必须进行自检,自检合格后的车轴马上利用余热进行校直,校直时轴温不得低于510℃。

校直后的车轴毛坯应存放在专用冷床上进行冷却,热态下不得堆放。

3.4 LZ50钢车轴锻造时出现的质量问题的分析研究

车轴锻造质量的好否直接影响车轴的质量,因此,提高锻造工艺方法是关键问题。

4 车轴锻造工艺的运用

车轴的锻造工艺广泛的应用于车轴的制造生产中,我公司生产过的车轴轴型有RD2、RE2B、RE2C和RF2等,同时我公司还进行过韩国出口车轴的锻造生产,公司每年锻造生产车轴2万多根,不仅用于装车使用,并且还有部分车轴进行外销,为公司创造了可观的利润,提高了公司的经济效益。

5 结语

(1)严格控制始锻、终锻温度,轴坯加热温度内外均匀一致,预热、加热相结合,充分烧透和保温,杜绝出现“里生外熟”、“过热过烧”、“两头黑中间白”等加热缺陷。(2)选择合理的锻造变形速度,不过快或过缓,防止裂纹和混晶现象。(3)选择合理的锻造变形量,一要保证压力将轴锻透,二要防止压力过大产生裂纹。在生产中,采用“一重一轻”锻造方法。

纵上所述,严格控制车轴的锻造工艺有利于提高LZ50钢车轴的生产质量,从而提高了车轴的疲劳强度,延长了车轴的使用寿命,满足了铁路货车提速重载的需要。

参考文献

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