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新闻资讯船用中间轴锻件在航行过程长期承受交变扭转、弯曲载荷,海洋环境还会带来介质腐蚀影响,锻件内部或者表面存在的各类缺陷,会成为疲劳裂纹的萌生源头,在持续载荷作用下逐步扩展,严重时会造成轴系失效。梳理船用中间轴锻件各类缺陷的产生诱因,落实全流程防控手段,是锻造生产当中的重要工作,以此提升锻件海上服役可靠性,满足船用装备的安全要求。
内部疏松、孔洞类缺陷大多起源于钢锭凝固阶段。钢锭凝固收缩会在心部形成疏松与微小孔洞,如果锻造阶段锻造比不足,镦粗、拔长变形量不够,孔洞无法被充分压实焊合,缺陷就残留在锻件内部。这类缺陷破坏基体连续性,受力状态下产生应力集中,加速疲劳裂纹生成。防控从冶炼与锻造两端开展,冶炼阶段优化浇注工艺,改善钢锭凝固质量;锻造环节设置合理锻造比,依靠镦粗工序压实心部缺陷,同时保证钢锭冒口、水口端切除量充足,去除原生缺陷区域。山西中重重工在船用中间轴锻件工艺编制阶段,结合锻件规格、船舶载荷条件核算锻造比参数,保障变形量可以满足缺陷压实的工艺需求。

裂纹类缺陷分为热裂纹与冷裂纹。加热阶段升温速率过快,厚大坯料表层和心部温差大,热应力超出材料承受限度,产生加热裂纹;锻造始锻温度过高,材料过热过烧,晶界强度下降,锻打过程产生热裂纹;终锻温度过低,材料塑性变差,锻打受力后出现锻造裂纹;锻后冷却速度过快,残余应力过大,催生冷却裂纹。热处理过程淬火冷却速率管控不当,同样会引发淬火开裂。防控需要严格执行阶梯加热制度,控制升温速率,保障坯料透烧;守住始锻、终锻温度区间,温度不达标不开展锻打;锻后采用缓冷坑缓慢降温,合理释放锻造应力,热处理阶段管控冷却制度,规避应力开裂风险。

晶粒粗大、组织不均匀问题,主要来自加热温度超标、高温保温时间过长,或是锻造比不足,铸态晶粒没有得到充分打碎。晶粒粗大之后,锻件冲击韧性下降,抗疲劳性能变差,低温工况下风险进一步放大。生产过程管控加热炉温,规避超温,控制高温保温时长;依靠足够锻造变形打碎原始粗大晶粒;后续通过正火、调质热处理重新细化晶粒,得到均匀稳定的金相组织,满足船用轴件力学指标。

金属流线紊乱、折叠缺陷多产生于锻造成型工序。单道次压下量设置不合理、锻打操作不当,金属流动方向异常,会形成折叠缺陷,局部金属流线被切断或者回流。折叠属于埋藏类表面缺陷,在交变载荷和海洋介质共同作用下,容易向外扩展形成裂纹。生产中需要优化锻造工艺,控制单道次压下量,法兰与轴身过渡位置做好过渡倒棱,规范锻打操作,减少金属非正常流动。
原材料夹杂物超标同样会损害船用中间轴锻件使用性能。冶炼环节做好精炼处理,降低夹杂物级别,坯料阶段做好探伤筛查,减少杂质带来的隐患。锻件完成全部热处理之后,依靠超声波、磁粉等无损检测手段筛查各类缺陷,筛除不合格锻件。船用中间轴锻件缺陷防控,不能只依靠成品检测,需要将管控前置到冶炼、加热、锻造、热处理每一道工序,从源头降低缺陷发生概率,保障锻件内在质量,适配船舶海上复杂工况。