[发明专利]一种轴类大锻件内部空穴的消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料的改性加工方法，具体是指一种轴类大锻件内部空穴 的消除方法。

背景技术

轴类大锻件是指重量为五吨以上的钢锭锻件，钢锭材质一般为碳素钢，截 面尺寸一般为边长400～500mm的正方形。由于钢锭尺寸较大，在钢锭凝固过 程中，越接近工件表面温度越低，所以凝固过程由表面向心部扩展，即表面先 凝固而心部后凝固。当心部开始凝固时，表面已经形成坚固且较厚的外壳，由 于热胀冷缩现象，心部材料凝固时的体积收缩将无法得到补充，从而必然在凝 固过程中形成一些直径约为1～2mm的空穴。

为了消除或减少钢锭中的空穴，一种方法是将炼出的钢液并不直接铸成钢 锭，而是倾入水中，使钢水成为金属颗粒，然后再在坩埚中重熔，以便控制钢 中的碳含量并减少空穴。但这种方法不适用于大型锻件钢锭的制备，而且过于 繁琐，已被逐渐淘汰。

对于不锈钢之类的钢锭，可以加入少量的稀土元素，以消除钢锭中因氢气 引起的气泡，但并不能减少热胀冷缩引起的空穴，而且并不适用于碳素钢。

采用热轧方法加工钢材时，虽然可以减少或消除锻件内部的裂纹和疏松， 但这种方法只适用于加工钢板之类的材料。

对于常规的锻造工艺，由于在对工件锻打而使其变得更长时(拔长)，往 往不断地操作工件使其沿长度方向(Y轴方向)进行90°翻转，虽然也能消 除一些内部裂纹和疏松，但并不控制锻件内部空穴的状况。

由于空穴的存在必然会导致材料强度的降低，因此以前往往为了达到预定 的设计强度，便增加零件的设计尺寸，通过增加材料投入的方法来抵消内部空 穴对材料强度的削弱，因此将会带来材料成本的提高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，提供一种成本低、工艺简单可彻底消除轴类大 锻件内部空穴的方法。

本发明采用控制单向压缩变形量的方法消除大锻件的内部空穴，在不对轴 类大锻件进行翻转操作的情况下使轴类大锻件的单向压缩变形量达到 28％～32％；且保持温度在900℃以上；由于在大锻件钢锭的锻造过程中，必须 将钢锭进行拔长，即沿钢锭横截面方向进行锻打，以减小横截面面积，增加锻 件长度，本发明的方法既可降低成本，又达到轴类大锻件内部空穴的消除的目 的。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种轴类大锻件内部空穴的消除方法，包括如下工序：

(1)根据轴类大锻件的碳素钢材料牌号，按照锻压手册规定的加热规范 进行加热和保温；所述轴类大锻件为碳素钢材，重量为五吨以上，钢锭材质截 面尺寸为边长400～500mm的正方形；

(2)在保持轴类大锻件温度为900℃条件下，把加热后的钢锭的一段水 平放在锻锤的下砧的中间，上砧随锻锤的锤头向下打击，使轴类大锻件产生变 形，在不对轴类大锻件进行翻转操作的情况下使轴类大锻件的单向压缩变形量 达到28％～32％；使轴类大锻件被锻打段中的空穴上下面贴合；

(3)在保持轴类大锻件温度为900℃条件下，将轴类大锻件沿长度方向 移动上砧宽度的70～80％，继续锻打，使轴类大锻件产生变形，在不对轴类大 锻件进行翻转操作的情况下使轴类大锻件的单向压缩变形量达到28％～32％； 同时在这一过程中前一锻打段中已贴合的空穴自动进行原子扩散(扩散焊接)， 使空穴彻底消除。

(4)重复步骤(3)，消除整个轴类大锻件中的空穴。

为进一步实现本发明目的，所述的轴类大锻件为含碳量优选为 0.05～0.65wt％的碳素钢材。

所述的轴类大锻件为含碳量0.05～0.11wt％的碳素钢材。

所述的轴类大锻件进一步优选为含碳量0.57～0.65wt％的碳素钢材。

所述的轴类大锻件进一步优选为含碳量0.32～0.39wt％的碳素钢材。

消除轴类大锻件被锻打段中的空穴后，沿轴类大锻件长度方向移动到下一 段的距离为上砧宽度的80％。

所述保温的时间优选为30-40分钟。