一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法，包括多向锻造控制方法和超细化晶粒处理的控制方法，所述超细化晶粒处理的控制方法包括如下步骤：步骤S1：锻件经多向锻造后进行空冷，达到设定的空冷温度后放置到在炉内进行均匀性保温，使锻件内外温度一致后再升温至Ac3以上30～50℃，升温到位后保温一定时间再出炉冷却；步骤S2：步骤S1出炉冷却的锻件在空气中空冷2～3分钟后，放入水池中进行水冷处理，达到设定的水冷时间后，再出水放置空冷区域进行风冷或雾冷，达到一定温度后转空冷；步骤S3：步骤S2的锻件空冷后，入炉进行设定温度下的回火处理，随炉降温至250℃以下出炉。本发明专利技术提高了高强度合金钢锻件锻造质量的稳定性和可靠性。造质量的稳定性和可靠性。造质量的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法


[0001]本专利技术涉及锻造
，具体涉及一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法。

技术介绍

[0002]高强度合金钢产品齿轮锻件及轴类锻件的应用较为广泛，可用于航空飞行器、步兵战车、船舶等领域，具有耐腐蚀、强度高、耐低温、耐候性等特性，是我公司的主要产品之一。
[0003]在业内锻造工艺中，还普遍存在锻件的内部疏松和缺陷较多、产品探伤合格率低、局部微观组织晶粒太粗等锻造可靠性、稳定性较差的问题。
[0004]基于上述问题，有必要通过改进现有的锻造方法，来提高高强度合金钢锻件锻造质量的稳定性和可靠性。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提出一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法，旨在提高高强度合金钢锻件锻造质量的稳定性和可靠性。具体的技术方案如下：
[0006]一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法，包括用于对锻件进行多向锻造的多向锻造控制方法和用于对多向锻造后的锻件进行超细化晶粒处理的控制方法，所述超细化晶粒处理的控制方法包括如下步骤：
[0007]步骤S1：锻件经多向锻造后进行空冷，达到设定的空冷温度后放置到在炉内进行均匀性保温，使锻件内外温度一致后再升温至Ac3以上30～50℃，升温到位后保温一定时间再出炉冷却；
[0008]步骤S2：步骤S1出炉冷却的锻件在空气中空冷2～3分钟后，放入水池中进行水冷处理，达到设定的水冷时间后，再出水放置空冷区域进行风冷或雾冷，达到一定温度后转空冷；
[0009]步骤S3：步骤S2的锻件空冷后，入炉进行设定温度下的回火处理，随炉降温至250℃以下出炉。
[0010]优选的，所述步骤S2中的水冷时间按照锻件截面厚度尺寸每100mm水冷8
‑
10min进行计算。
[0011]进一步的，所述多向锻造采用低温成形多向锻造工艺，所述低温成形多向锻造工艺的工艺参数如下：坯料加热至Ac3以上100～150℃后，放入模具中多向锻压成型。
[0012]考虑到锻件入水时其锻件上的各部位不是与水同时接触(锻件的下部与水先接触、上部与水后接触)，这样会导致锻件水冷时的不均匀变形并产生有害的应力，从而有可能导致锻件缺陷的产生，本专利技术的一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法中的所述水池上设置有水冷时差补偿装置，所述水冷时差补偿装置包括分别设置在所述水池的水面上方左右两侧的一对水雾墙幕，所述一对水雾墙幕垂直于所述水池的水面且相
互正对设置，所述水雾墙幕上按照矩阵阵列布置方式密布有水平设置的喷水孔。
[0013]优选的，所述水雾墙幕上最下面的喷水孔与水池的水面相接齐。
[0014]本专利技术中，所述步骤S2的水冷处理过程中，锻件在空冷后吊装至位于一对水雾墙幕之间的水池上方位置暂时停留不动，然后同时开启一对水雾墙幕上的各喷水孔，从各喷水孔出来的喷射水同时到达锻件表面的各部位实现均匀水冷，接着将吊装的锻件向下放入水池中继续均匀冷却至设定的水冷时间。
[0015]优选的，可以在水池的前后侧方向设置锻件探测器，以监测锻件的吊装是否已经完全进入到一对水雾墙幕的工作空间之间。当锻件探测器监测到锻件已经吊装到一对水雾墙幕的工作空间内时，连接所述喷水孔的喷水系统自动启动喷水作业；当锻件完全吊装到水池的水面以下时，喷水系统自动关闭喷水作业。
[0016]优选的，所述锻件探测器可以是一组测距传感器阵列，所述测距传感器阵列中的传感器的探测方向为前后水平方向。
[0017]优选的，所述一对水雾墙幕之间的距离设置为可调节结构，以适应不同规格锻件的需要。
[0018]本专利技术中，所述多向锻造控制方法包括如下步骤：
[0019](1)锻件的三维造型：采用三维设计软件，对锻件进行三维造型；
[0020](2)坯料规格的选择：根据锻件的三维造型，通过三维设计软件计算锻件的体积；再根据锻件的体积选定合适规格的钢锭；
[0021](3)多向模具的设计：根据锻件的三维造型，设计多向锻造模具；
[0022](4)多向模锻的锻压工艺参数的初步设计：所述锻压工艺参数包括坯料加热温度、模具预热温度和冲头挤压速度；
[0023](5)多向模锻塑性成形试验模型的建立：采用金属塑性成形有限元分析软件，建立锻件的多向模锻塑性成形试验模型；
[0024](6)模锻成形的数值模拟计算：在金属塑性成形有限元分析软件中，根据锻件的多向模锻塑性成形试验模型，以多向模具为刚性体、以锻件为塑性体，设置好多向模锻的锻压工艺参数，进行多向模锻成形的数值模拟计算；所述数值模拟计算包括锻件成形过程中的温度场分布计算；通过温度场分布计算计算，得到锻件成形过程中各部位的温度变化数据；
[0025](7)温度场的变化分析：根据锻件成形过程中各部位的温度变化数据，分析得到锻件成形过程中与模具接触的面上温度下降速度相对较快的温度偏低部位数据，对应得到模具上同一位置的温度偏低部位信息；
[0026](8)多向模锻的锻压工艺参数的再设计：根据步骤(7)得到的模具的温度偏低部位信息，对模具预热温度进行重新设计；
[0027]其中，所述模具预热温度重新设计的方法如下：对该模具的温度偏低部位的预热温度进行加温补偿，所述加温补偿是指将模具上的温度偏低部位划分为若干温度偏低子部位，对每个温度偏低子部位设置不同的温度加大幅度，且温度偏低数值越大的温度偏低子部位其预热温度的加大幅度也越大；
[0028](9)多向模锻塑性成形试验模型的修正：对多向模锻塑性成形试验模型进行修整，将模具上的各温度偏低子部位独立分割出来，以便能够在金属塑性成形有限元分析软件中对模具的各温度偏低子部位设置不同的预热温度；
[0029](10)模锻成形的二次数值模拟计算：按修正的多向模锻塑性成形试验模型和重新设计的模具预热温度，重新进行模锻成形的数值模拟计算和温度场的变化分析，判断模具上是否存在温度偏低部位；如仍然存在温度偏低部位则重复步骤(8)至(10)直至模具上不再存在温度偏低部位；
[0030](11)多向模具预热温度加温补偿装置的设计：针对多向模具上的温度偏低部位设计预热温度加温补偿装置，以满足各温度偏低子部位温度加大的需要；
[0031](12)多向锻造：制作多向模具以及与所述多向模具配套的预热温度加温补偿装置，并联合使用所述多向模具和预热温度加温补偿装置对坯料进行多向锻造。
[0032]作为本专利技术的一种优选方案，所述多向模具的预热温度加温补偿装置包括设置在所述多向模具旁的机械手、设置在所述机械手前端的用于调节和实现模具各部位不同预热温度的定向磁感应加热模块。
[0033]优选的，所述定向磁感应加热模块包括固定在所述机械手前端的加热盘、设置在所述加热盘端面且由加热盘的盘体中心部位向外展开设置的螺旋槽、填满在所述螺旋槽内的与所述螺旋槽的槽底相垂直且为依次相互叠装连接的若干数量U本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法，其特征在于，包括用于对锻件进行多向锻造的多向锻造控制方法和用于对多向锻造后的锻件进行超细化晶粒处理的控制方法，所述超细化晶粒处理的控制方法包括如下步骤：步骤S1：锻件经多向锻造后进行空冷，达到设定的空冷温度后放置到在炉内进行均匀性保温，使锻件内外温度一致后再升温至Ac3以上30～50℃，升温到位后保温一定时间再出炉冷却；步骤S2：步骤S1出炉冷却的锻件在空气中空冷2～3分钟后，放入水池中进行水冷处理，达到设定的水冷时间后，再出水放置空冷区域进行风冷或雾冷，达到一定温度后转空冷；步骤S3：步骤S2的锻件空冷后，入炉进行设定温度下的回火处理，随炉降温至250℃以下出炉。2.根据权利要求1所述的一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的水冷时间按照锻件截面厚度尺寸每100mm水冷8
‑
10min进行计算。3.根据权利要求1所述的一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法，其特征在于，所述多向锻造采用低温成形多向锻造工艺，所述低温成形多向锻造工艺的工艺参数如下：坯料加热至Ac3以上100～150℃后，放入模具中多向锻压成型。4.根据权利要求1所述的一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法，其特征在于，所述水池上设置有水冷时差补偿装置，所述水冷时差补偿装置包括分别设置在所述水池的水面上方左右两侧的一对水雾墙幕，所述一对水雾墙幕垂直于所述水池的水面且相互正对设置，所述水雾墙幕上按照矩阵阵列布置方式密布有水平设置的喷水孔。5.根据权利要求4所述的一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法，其特征在于，所述水雾墙幕上最下面的喷水孔与水池的水面相接齐。6.根据权利要求5所述的一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法，其特征在于，所述步骤S2的水冷处理过程中，锻件在空冷后吊装至位于一对水雾墙幕之间的水池上方位置暂时停留不动，然后同时开启一对水雾墙幕上的各喷水孔，从各喷水孔出来的喷射水同时到达锻件表面的各部位实现均匀水冷，接着将吊装的锻件向下放入水池中继续均匀冷却至设定的水冷时间。7.根据权利要求1所述的一种多向锻造后进行超细化晶粒处理的锻件质量控制方法，其特征在于，所述多向锻造控制方法包括如下步骤：(1)锻件的三维造型：采用三维设计软件，对锻件进行三维造型；(2)坯料规格的选择：根据锻件的三维造型，通过三维设计软件计算锻件的体积；再根据锻件的体积选定合适规格的钢锭；(3)多向模具的设计：根据锻件的三维造型，设计多向锻造模具；(4)多向模锻的锻压工艺参数的初步设计：所述锻压工艺参数包括坯料加热温度、模具预热温度和冲头挤压速度；(5)多向模锻塑性成形试验模型的建立：采用金属塑性成形有限元分析软件，建立锻件的多向模锻塑性成形试验模型；(6)模锻成形的数值模拟计算：在金属塑性成形有限元分析软件中，根据锻件的多向模锻塑性成形试...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚振华，闫振伟，刘圣祥，
申请(专利权)人：江阴振宏重型锻造有限公司，
类型：发明
国别省市：