船用轴锻件的锻造工艺研究

      船用锻件大体分为主机锻件 、轴系锻件 和舵 系锻件三大类。主机锻件主要包括曲轴 、连杆 和 十字 头等 。轴系锻件主要有推力轴 、中间轴和艉 轴等 。舵系锻件 主要有舵杆 、舵 柱 和舵 销 等 。近 些年 以来 ，随着世界船舶工业的迅速 发展 ，船用锻件规格越来越大 ，技术要求越来越高，生产难度也 越来越大。从锻造工艺角度来讲 ，曲轴 、舵杆的生产难度较大 ，特大型轴类锻件次之。而大型钢锭 中存在非金属夹杂物、气体、偏析、中心带粗晶、孔 洞和疏松等缺陷，并随着钢锭吨位和截 面积 的增 加 ，与金属结晶过程有关 的非金属夹杂、偏析 、疏 松组织和缩孔等缺陷越 明显 。大型锻件质量控制 的核心 问题 是压 实 孔 洞性 缺 陷 ，改变 非 金 属 夹杂 的分布 和扩 散偏析 以及 防止 表面 开裂 。

      螺旋桨轴锻造的主要特点是法兰 的直径很 大 ，而且轴身的长度很长 ，根据锻件形状并结合工 厂现有液压机的工辅具情况确定了三种锻造方案： (1)方 案一 ，采用 800mill上平 砧 和下平 台压 实工艺 ；(2)方 案二 ，采用 900mm 上下 V型 砧压实工 18 (a)方案一 艺 ：(3)方 案 三 ，不 采 用 压 实 工 艺 ，直 接 用 650 mm上平 砧下 V型砧拔 长 。 采用模拟软件 de~rm一3d对这三种方案进 行 模拟，三种方案 的模型如图 2所示。三种方案的应力分析，选取距锻件端面 400 mm的横截面，压一道次作应力分析。可以看出，三种方案均受横 向拉应力 ，第一种和第二 种方案中心所受横 向拉应力较小。三种方案在锻 造过程中均存在轴向拉应力 ，第一种和第二种方案轴向拉应力差不多，但第二种方案存在轴向拉应力的区域较小。所以，第二种方 案的应力状态较好 。为获得良好的锻件质 量 ，对锻件进行锻造 时 ， 要求锻透整个锻件。一般认为，当锻件心部等效 应 变达 到 0．2时 ，锻 件 被锻 透 。从 图 6中可 以 看出第一种和第三种方案 中心位置的等效应变为 0．18和 0．02，而第二种方案中心位置的等效应变 为0．3。第二种方案锻造后锻件心部的等效应变 值最大 ，对提高锻件心部质量最有利。因此采用 第二种方案，锻件中心会产生较好的应力状态和较 大的等效应变来促使钢锭中心疏松区得到压实。