21 m长拉杆锻后热处理研究

屈文霞　高阅武　刘小福

(中国第二重型机械集团公司铸锻公司，四川618013)



21 m长拉杆锻后热处理研究

屈文霞高阅武刘小福

(中国第二重型机械集团公司铸锻公司，四川618013)

摘要：通过制定合适的热处理工艺，采取防止变形的措施，生产出合格的拉杆。

关键词：拉杆；热处理工艺；变形

1工艺难点分析

拉杆为压力机重要部件，锻后毛坯尺寸为∅950 mm×21 000 mm，材质为34CrNi3Mo，毛坯重量102 t。拉杆锻后毛坯尺寸图如图1所示。

图1　拉杆毛坯尺寸图

拉杆在锻后热处理过程中，存在以下技术难点：

(1)拉杆为典型细长件，在锻后热处理装炉时，只能采取垫铁支撑的平躺装炉方式。由于正火高温温度超过850℃，所以高温后势必会导致工件波浪式弯曲变形。锻后热处理过程必须控制工件变形，防止尺寸超差。

(2)拉杆锻后成品尺寸达到21 m，已经接近热处理炉的极限尺寸，同时为了控制成本，采取两件拉杆同炉处理，因此，锻后热处理过程中很难保证工件的均温效果，最终导致工件内部晶粒度不均匀，从而影响工件性能及UT可探性。锻后热处理必须制定有效措施，保证工件的均匀性。

2锻后热处理工艺及措施

针对上述分析的技术难点，锻后热处理工艺采取了多项措施，主要措施如下：

(1)工件变形措施

拉杆装炉时，只能平躺在500 mm高的锥形垫铁上。通常每5 m左右安置一根垫铁，考虑到拉杆属于细长件，应按每2 m～3 m安置一根垫铁，并且两端垫铁必须处于同一水平面，中部垫铁处于同一水平面，最终保证工件中心线与水平面平行。装炉示意图(按比例)如图2所示。

图2　拉杆装炉示意图

减小垫铁间距，能有效控制工件在高温过程的扭曲变形，但并不能通过这唯一的措施控制拉杆的超差变形。在锻后热处理过程中必须采取校直工序。锻后热处理过程中，高温过程变形最大，所以有意在高温结束后，吊空冷过程中安排一次校直工序，目的是大大减小工件的高温变形。校直工序安排如图3所示。

图3　高温后校直工序

高温校直并不一定能完全控制工件在锻后热处理过程中的变形，但能大大减小其变形程度。要控制拉杆变形不超差，回火后还必须进行一次查弯工序，检查是否变形超差，若变形太大还必须进行一次校直工序，校直工艺如图4所示。

图4　校直工艺

经过上述措施，4件拉杆锻后热处理后，尺寸变形均控制在要求范围之内，完全符合冷加工要求。

(2)控制工件均匀性

为了控制成本，两件拉杆同炉进行锻后热处理，已经影响热处理均匀性，加上拉杆为长达21 m的细长件，更难控制热处理均匀性。为了控制热处理均匀性，采取了多项措施：

(1)装炉时，两件拉杆的间隔必须大于1 m，保证炉内气氛均匀，防止因工件距离太近而导致烧不透现象。

(2)每件拉杆的两端各接一支接触电偶，中部接2支接触电偶(每件拉杆共4支接触电偶)，更直观地实时监控工件各部位温度。装炉及接触电偶示意图如图5所示。

图5　装炉及电偶安装示意图

(3)制定锻后热处理工艺时，也必须充分考虑不均匀性因素，拉杆锻后热处理正火工艺如图6。

图6　锻后热处理正火工艺

在锻后热处理正火工艺中，为了控制拉杆的均匀性，我们一共采取了三项措施：①锻造出成品后，件温降至300+50℃，采取一次过冷工序，过冷保温时间20 h～25 h，目的是促使工件内部进行一次组织转变，促使晶粒细化。②高温均温保温时间适当延长，目的是确保工件各部位温度一致，避免接触电偶未监控部位温度过低或过高，从而保证空冷后能达到均匀的组织转变，获得均匀的内部晶粒。③吊空冷至300～350℃，确保工件内部组织转变充分。

(4)正火之后，及时进炉进行回火，回火工艺采取了90 h～120 h的消应处理，充分消除工件内部应力，拉杆回火工艺如图7所示。

图7　回火工艺

3检测

拉杆冷加工时经过检测，4件拉杆变形量控制在单边10 mm～15 mm范围内，完全能够满足粗加工要求，说明控制变形方案正确有效。锻后热处理之后，4件拉杆均具备可探性，未发现内部晶粒不均匀现象，且超声检测全部合格，说明锻后热处理工艺合理有效。

4结论

拉杆属于典型的细长件，锻后热处理过程中，存在变形超差及均匀性难控制等技术难点。通过采取多项有效措施，避免了工件变形超差，同时也获得了均匀的内部组织。

编辑杜青泉

Research on Heat Treatment after Forging for 21m Long Tie Rod

Qu Wenxia, Gao Yuewu, Liu Xiaofu

Abstract：By preparing the rational heat treatment process and adopting the measures to prevent deformation, the qualified tie rod has been produced.

Key words：tie rod; heat treatment process; deformation

作者简介：屈文霞(1981—)本科，工程师，从事热处理工艺。电话：13668319384，E-mail:53605578@qq.com

收稿日期：2015—07—22

中图分类号：TG156

文献标志码：B