大型活塞桿鍛件是某型艦船用調(diào)距槳裝置的重要部件,材料為 42CrMo鋼,其中間為大法蘭，兩端為臺(tái)階，截面尺寸變化較大。在工作中受扭轉(zhuǎn)、沖擊等載荷，技術(shù)要求高。
活塞桿的制造工藝流程為：電爐冶煉→真空精煉→鍛造→鍛后熱處理→粗加工→超聲檢測(cè)(內(nèi)部控制)→粹火+回火→取樣并標(biāo)識(shí)→試驗(yàn)→超聲檢測(cè)→最終加工→尺寸檢驗(yàn)→標(biāo)識(shí)、發(fā)貨。
1.冶煉
冶煉采用電爐冶煉+真空精煉的工藝路線。該材料為常規(guī)材料，但因技術(shù)要求較高，應(yīng)在化學(xué)成分驗(yàn)收范圍內(nèi)調(diào)整冶煉內(nèi)控化學(xué)成分，配料時(shí)配優(yōu)質(zhì)廢鋼、料頭、生鐵，嚴(yán)禁配入士鐵、混帶泥沙等，并配入足量的生鐵,確保一定的配碳量。澆注時(shí)確保鎮(zhèn)靜時(shí)間,嚴(yán)格控制注溫注速，澆注完畢后及時(shí)加入足量的保溫覆蓋劑，確保帽口收縮質(zhì)量良好，嚴(yán)格按工藝要求時(shí)間脫模紅送，以保證鋼錠質(zhì)量。
2.鍛造
該產(chǎn)品為中間有凸臺(tái)的臺(tái)階軸，但因截面變化較大，且長(zhǎng)度較短，如采用傳統(tǒng)鐓粗拔長(zhǎng)的成型方法，不僅鍛造成型困難，而且中間凸臺(tái)不易鍛透，產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量不能得到保證。因此鍛造時(shí)選用首先鐓粗、拔長(zhǎng)下料，再用漏盤局部鐓粗中間凸臺(tái)的成型方式，這樣既便于鍛造成型，又滿足無損檢測(cè)要求。
3.熱處理
活塞桿鍛造完后進(jìn)行粗加工，并做超聲檢測(cè)，以確定是否有影響熱處理的缺陷，無損檢測(cè)合格后方可進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。熱處理前檢查產(chǎn)品所有棱角是否倒鈍，尖角處是否圓滑過渡，以避免淬火時(shí)應(yīng)力在尖角處集中而開裂。由于活塞桿要求做切向、縱向力學(xué)性能試驗(yàn)，且端部在1/2 厚度處取樣，為了獲得較好的淬火效果,熱處理前將活塞桿內(nèi)孔預(yù)先加工出來,以增加淬火時(shí)產(chǎn)品與淬火介質(zhì)的接觸面積。制定熱處理參數(shù)時(shí),考慮到產(chǎn)品截面變化較大，且42CrMo 鋼材料直接水淬可能產(chǎn)生裂紋，因此采取先空冷少許時(shí)間,再水淬油冷的方法。淬火過程中先后開啟水循環(huán)、油循環(huán)，并充分竄動(dòng)產(chǎn)品，以使產(chǎn)品淬火過程冷卻均勻。
活塞桿鍛件制造過程中經(jīng)化學(xué)成分檢測(cè)、力學(xué)性能試驗(yàn)、金相檢驗(yàn)、超聲檢測(cè),其結(jié)果均符合技術(shù)要求。
由以上研制結(jié)果可以看出，活塞桿的實(shí)際化學(xué)成分不僅滿足驗(yàn)收要求，且P、S等雜質(zhì)元素、影響力學(xué)性能的C、Cr、Ni等元素均得到了有效控制，為項(xiàng)目研制成功奠定了基礎(chǔ)。力學(xué)性能、金相檢驗(yàn)、超聲檢測(cè)均滿足技術(shù)要求，硬度較均勻，而由于中間凸臺(tái)處取樣位置靠近表面,因此結(jié)果較端頭位置略高。鍛造時(shí)采用上下漏盤局部鐓粗中間凸臺(tái)并在熱處理前將內(nèi)孔加工出來的制造方法合理可行,可以使中間凸臺(tái)部分鍛造比達(dá)到4.3，并且可保證大截面產(chǎn)品獲得較高的晶粒度。
活塞桿凸臺(tái)用上、下漏盤鐓鍛成型的方案，解決了中間凸臺(tái)難以鍛透的難題，這是活塞桿中間凸臺(tái)處力學(xué)性能、晶粒度合格的關(guān)鍵。
活塞桿熱處理前將內(nèi)孔加工出來,并采用空-水-油的冷卻方式是合理可行的。其增加了熱處理時(shí)淬火介質(zhì)與產(chǎn)品的接觸面積，保證了淬火后力學(xué)性能一次合格。
