阶梯轴等温正火工艺探讨（下）

文／张军改·河北东安精工股份有限公司

阶梯轴等温正火工艺探讨（下）

文／张军改·河北东安精工股份有限公司

《阶梯轴等温正火工艺探讨（上）》见《锻造与冲压》2017年第5期

工艺改进

针对工艺存在的问题，采取了如下措施：

正火炉改造

⑴正火炉风冷室改造。风冷室由单向吸风改为双向吹风，增加热循环风、雾冷以及风向导流、变频等装置，同时为了减少加热炉后炉门进风量，在加热炉后面增加了后室，将风冷室移到加热炉和等温炉中间，以缩小靠近炉门工件与内部工件温度差异。

⑵正火炉炉压改造。为减少炉门开启时进入炉内的冷风，在炉内增加了调压装置，使炉内保持微正压，减少热量损失，降低燃气消耗。

料盘改造

⑴料盘两侧加固定遮挡板，以降低两侧轴件和中间轴件温度差异，如图12a、12b为改造前后料盘形式。

⑵在细杆处加活动挡板，可以根据产品不同在料盘的不同位置和工件不同层间加活动挡板，解决细杆位置不固定的问题，以缩小粗细台阶温降差异，如图13为加装的活动挡板。

图12 新旧料盘对比

工艺参数改进

根据轴件大小、形状、环境温度高低、码放方式调整快慢风的时间比例。

⑴一般轴件大、环境温度低、产品码放层数多时，采用较高的变频频率。

⑵上下风、循环风和雾冷调节。为保证温降均匀，多采用上下吹风，对于轴件较细，环境温度较低时，使用热循环风；轴件较粗，环境温度较高时，增加雾冷。

⑶为防止8620RH和20CrMo等含Mo产品金相组织不合格，在A1温度以下缓慢冷却，为防止带状产生，在（A1～A3）范围内快速冷却。

图13 细杆处加活动挡板

图14 改进前后温度均匀性对比

图15 加活动遮挡前后同一根轴上不同台阶温度对比

工艺改进验证

通过正火炉、料盘改造及工艺参数改进，等温正火产品质量有明显改善，天然气消耗明显降低，以下为某些产品工艺改进前后温度均匀性对比及金相组织、硬度及其离散度和天然气消耗的对比。

⑴同一料盘不同位置产品工艺改进前后温度均匀性变化如图14所示，通过料盘两侧加装固定挡板和加装加热炉后室，使料盘不同位置的轴件温度均匀性明显好转。

⑵图15为加活动遮挡前后同一根轴上不同台阶温度对比，由图可见，同一根轴上不同台阶温度均匀性明显好于加遮挡前。

⑶采取措施后轴件温度差异明显减小，杆部温度离散度由措施前的80℃，减小为措施后的30℃，大台阶温度离散度由措施前的60℃，减小为措施后的40℃，整体温度离散度由措施前的130℃，减小为措施后的75℃。

⑷表1和表2为一盘堆放25根的某产品，措施前后各抽取7根样件，对各台阶进行硬度及金相组织检验结果，产品形状及各台阶标识如图16，码盘方式如图17，结果表明：硬度范围由改进前的156～179HBW变为157～172HBW，整盘硬度离散度由23HBW变为15HBW，各台阶单件硬度离散度由改进前的7～13HBW变为改进后的2～8HBW，单件硬度最大离散度由13HBW变为8HBW；无论整体和单件，硬度均匀性明显见好。

⑸表3为改进前后天然气消耗对比表，由表可以看出，小轴天然气消耗由改进前的90m3/t降低到70m3/t，降低了20m3/t；大轴由65m3/t降低到55m3/t，降低了10m3/t，总体平均降低了15m3/t。

⑹工艺调整后，8620RH和20CrMo材质的轴件各台阶的金相组织和带状能够满足客户要求。

结束语

总之，通过料盘和正火炉改造以及工艺参数调整，得出如下结论：

图16 产品形状及各台阶标识

图17 码放方式

表1 “产品1”措施前硬度及离散度（HBW）

表2 “产品1”措施后硬度及其离散度（HBW）

表3 工艺改进前后天然气消耗（m3/t）

⑴等温正火的金相组织、硬度及其均匀性与风冷室的冷却速度有关，可通过调整快慢风的变频和时间比例，改变组织、硬度及其均匀性：①冷却速度越快，形成的组织越细，硬度越高，反之亦然；冷却速度过快，容易形成魏氏组织等非平衡组织；冷却速度过慢，容易产生带状；因此，应根据技术要求，在保证金相、硬度合格的前提下，尽可能提高风速，缩短风冷时间，节约燃气消耗；②对于轴件截面较大、散热面积较小、环境温度较高、装盘量较多的情况，应将快冷变频调高，快冷时间加长，甚至增加雾冷冷却；③对于轴件截面较小，散热面积大，环境温度较低，装盘量较少的情况，应将风速调慢，甚至使用热循环风；④对于8620RH和20CrMo等材质的工件，为防止非平衡组织出现，在A1以下温度区间降低风速；为防止带状出现，在A1～A3温度区间加快风冷。

⑵等温正火组织及硬度的均匀性还与码放方式、装盘量的多少、工装的形式有很大关系，为保证整盘温度均匀性，可将料盘两侧加固定遮挡；对粗细台阶相差较大时，将细杆位置加活动遮挡；有条件时还可以将粗细杆交叉搭配码放或不同品种搭配码放。

⑶可通过延长缓冷时间改善硬度及组织均匀性。

⑷为减少天然气消耗，可利用风冷室废气作为热循环风的风源，同时将炉内调为微正压。