主轴锻件锻造工艺优化

      主轴锻件是水力发电站设备中的重要锻件,对于质量要求十分严格，能否避免锻造过程中出现问题直接关系到其质量的好坏，本文根据实际生产经验，针对锻造过裎中端面凹心的出现进行细致分析，优化了锻造工艺。
      1.主轴锻件形状特点
      主轴锻件形状特点：水口端部法兰直径超大，中间部分直径小，直径落差大，水口端一圆直径大、长度小。
      2.优化前锻造工艺
     原有锻造工艺变形过程为：压钳口,切水口弃料→第一次镦粗、KD拔长→第二次镦粗、KD拔长→拔长下料精整出成品。锻造过程中存在弊端为：拔长下料火次，水口端一圆下料时，端面凹心严重，导致水口端一圆去凹心后长度不足，需要重新从大圆下料拔长，造成原材料浪费，钢锭有效利用率降低。另外，成品锻造火次增加。
                                              
      3.原因分析
     （1）成品法兰直径较大，第二次镦粗时，受坯料高径比限制，KD拔长时压下量较小，坯料水口端面没有形成有效鼓肚，端面较平，拔长下料时，水口端一圆压下量和相对进给量都较小，压力不能传递到心部，使得水口端面形成凹心。
     （2）工艺未对拔长下料所用的型砧进行明确规定，我厂150MN水压机通常使用的上平砧宽度有1200mm和850mm两种，出成品火次变形量大，他用1200mm宽型砧拔长速度快，加剧了端面凹心的形成。
     （3）出成品火次变形量大、时间长，当坯料温度接近锻造温度区间下限时，为了防止坯料开裂，会减小压下量，此时拔长下料也会加剧端面凹心的形成。
     4.工艺优化
     针对上述问题我们对锻造工艺进行了优化，优化后工艺为：
    压钳口，切水口→专用镦机盖板镦粗、1200mm上平下V拔长、冒口端下料→850mm上平下V拔长下料出成品。
    （1）设计专用镦粗盖板,新盖板屮心带孔，与坯料接触面为圆弧过渡,坯料镦粗时与盖板接触面呈较大鼓肚状，有效避免坯料端面后续拔长出现凹心现象。
    （2）第二次镦粗后直接利用1200mm上平下V形砧拔长，并将冒口端下料拔长至合适尺寸，保证成品火次冒口端小法兰有足够变形量即可，避免出成品火次变形量大、下料料温低出现端面凹心，保证出成品在一火次锻造完成。
    （3）出成品火次选用850mm上平下V形砧拔长下料，水口端下料长度在满足h/D≥0.3（h为下料长度，D为坯料直径）和h/L≥2/3，（h为下料长度，L为锤头宽度）条件下，选用相对较窄的850mm上平下V形砧，相对进给量增加，保证水口端不出现明显凹心前提下，水口端下料长度比原先减少约300mm。
                                                     
     5.结语
    （1）工艺优化前，出成品一般需要2～3火次完成，工艺优化后，出成品能在一火次全部完成，节约生产成本，锻件表面质量显著提高。
    （2）钢锭利用率提升，工艺优化前，钢锭采用187t锭型，钢锭利用率为59.9%，优化后采用181t锭型，钢锭利用率为61.0%，每个锻件节约钢锭重大6t。
    （3）本次工艺优化为后续端面法兰直径较大锻件的生产提供了宝贵经验。