提高后轴颈荒形生产稳定性的研究

文／姚彦军，王凯·陕西宏远航空锻造有限责任公司

沈娟·驻某军代表室

1Cr12Ni2WMoVNb 是一种高温耐蚀不锈钢，主要由Cr、Ni、Mo、V、Nb 等合金元素组成。其化学成分符合GJB 2294A 标准，具有优异的耐蚀性和高温强度，广泛应用于航空航天、核电、风电等领域。

该材料具有出色的抗氧化性能，能够在高温环境始终保持质量较好的表面状态。它在炉内加热器、高温燃烧室和高温加热元件等应用中得到广泛使用。该合金的氧化膜具有很强的附着力和稳定性，能够提供有效的保护。

本文采用1Cr12Ni2WMoVNb 材料研制的后轴颈产品(图1)，相当于T 形锻件，该产品需要中间工序制坯，为解决制坯工序成形问题，采用以下两种试验来完成。

项目研制过程

第一次方案

⑴试验用料。

供应投料2 件锻件用料，编制专用试验工艺进行生产。

⑵试验方案。

①设计专用胎模：采用锻件模拟方法，对模锻成形进行分析，编制专用试制工艺，经投料生产毛坯，不再进行退火和机加工，锻后直接进行模锻。

②对生产棒料采用机加方法分料后锻荒。

对锻造工艺荒形采用按原工艺拔长至荒形尺寸，再在专用胎模上镦粗至荒形一火完成尺寸，确保头部和干部同轴度满足锻件生产需求。

③试制结束后对试验件进行热处理并解剖进行全面理化测试。

④理化合格后进行相关工艺评审，工艺评审后确定批产生产方案。设计专用胎模并编制专用工艺，以及荒形周转工作。

⑤对模锻后续理化结果收集和对比。

第一次实施情况

经与现场生产人员沟通，采用专用胎模生产；制作专用胎模，采用专用模具方式进行生产。其中投料明细见表1，生产明细见表2，第一次机性、硬度检查结果对比见表3 和表4，理化按标准进行，低倍、高倍、断口、晶粒度见表5。

表1 投料明细

表2 生产明细

表3 第一次机性结果对比

表4 第一次硬度结果对比

表5 低倍、高倍、断口、晶粒度

第一次实施存在的问题：

⑴胎模锻造首先需要在锤上采用手工垫铁或掐脖工具分料，存在分料偏差，头部和干部分料不均匀现象。

⑵拔长后再上专用胎模镦粗，头部变形和干部变形与原始锻造方案不一致。

⑶胎模镦粗后不容易出模，没用设计顶出装置。

⑷模锻前对荒形需要进行退火和机加工；与原始生产方案优化不大，仅进行头部和干部纠偏。

第二次方案

⑴试验用料。

用批产已投料29 件锻件中2 件进行试制，按专用试验工艺卡片生产。

⑵试验方案。

①设计专用型砧模拟图：采用荒形模拟方法，对模锻成形进行分析，编制专用试制工艺，投料生产毛坯，不再进行退火和机加工，锻后直接进行模锻。

与现有的生产任务对接，勘查前期上次状态。通过完成该项产品的科研试制生产任务，对后轴颈生产中使用专用模型进行结果评估。(图2)

图2 型砧模拟图

②对生产棒料采用机加方法分料后锻荒(图3)。

图3 锻荒

③对锻造工艺荒形采用按原工艺拔长至荒形尺寸，再在专用胎模上镦粗至荒形一火完成尺寸，确保头部和干部同轴度满足锻件生产需求；

④试制结束后对试验件进行热处理并解剖进行全面理化测试；

⑤理化合格后进行相关工艺评审，工艺评审后确定批产生产方案。设计专用胎模并编制专用工艺，以及荒形周转工作。

⑥对模锻后续理化结果收集和对比。

第二次实施情况：

⑴经与现场生产人员沟通，采用专用模具(图4)生产投料制作。

图4 专用模具

⑵编制专用试制工艺，对原工艺调整如下。投料明细见表6，生产明细见表7。理化按标准进行，机性、低倍、高倍、断口、晶粒度、硬度检查见表8、9。

表6 投料明细

表7 生产明细

表8 机性、晶粒度、硬度检查第二次结果

表9 低倍、高倍、断口检查第二次结果

①下料后对原棒材采用机加的方法进行分料。(图6)

②对原工艺中的杆部用料减少φ180mm×25mm，重量：5.0kg。

③成形采用专用模具进行干部拔长。

④退火工序和机加工序删除不再进行。

⑤理化解剖力学性能和内部组织均满足锻件最终要求。

结论

⑴对前期生产的技术方案进行研讨，技术人员提出采用型模锻造，设计专用型模锻造至模锻所需的荒形机加后的尺寸，打磨后直接模锻成形，编制专用试制工艺及批次生产相结合的办法，简化生产流程，最终提出采用专用型胎模锻造的方法。

⑵对后轴颈荒形的生产工艺工步进行优化，两批分别2 件＋4 件，批次均合格转到模锻，生产理化检测合格。简化了工艺生产流程，删除多余工序(退火＋机加)。

⑶两次试验对比可得平均缩短2/3 生产周期，降低下料规格消耗，节约生产成本、能源；降低锻件加工难度，提升产品的交付合格率。