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M50钢制轴承套圈锻造工艺方法.pdf

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M50 钢制 轴承 锻造 工艺 方法
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摘要
申请专利号:

CN201610343994.6

申请日:

2016.05.23

公开号:

CN106001379A

公开日:

2016.10.12

当前法律状态:

授权

?#34892;?#24615;:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B21K 1/04申请日:20160523|||公开
IPC分类号: B21K1/04; C21D9/40; C21D1/26 主分类号: B21K1/04
申请人: 辽宁银捷装备科技股份有限公司
发明人: 谭?#35835;? 王兆和; 王宝; 张功让
地址: 112000 辽宁省铁岭市高新技术产业开发区-58
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: ?#26412;?#31185;亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350 代理人: 崔艳姣
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610343994.6

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2019.02.22|||2016.11.09|||2016.10.12

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种M50钢制承套圈锻造工艺方法,其包括预热、加热、升温、锻造、灰冷、退火、检测步骤,所述预热步骤中制坯前将工模具进行预热到150?300℃,所述加热步骤中制坯从常温加热到810?850℃,所述升温步骤中将制坯、辗环升温到1120±10℃。通过对锻件及加工后产品检验,本发明的产品淬火后晶粒度达到3级(标准2??4级),无混晶现象,产品经水浸超声波探伤0.4+16.5db?0.4+18db检测全部合格,锻件硬度为210?225HB。完全达到了产品在技术方面和使用方面的要求,轴承的使用寿命和发动机的续航能力获得大幅度提高,最高可达到500多小时。

权利要求书

1.一种M50钢制轴承套圈锻造工艺方法,其特征在于:包括预热、加热、升温、锻造、灰冷、退火、检测步骤, 所述预热步骤,制坯前将工模具进行预热到150-300℃,且生产过程中全程保持150-300℃,不能?#26723;停?#24037;模具包括制坯模具、锤砧、碾压轮、芯轴及其它附属工具;所述加热步骤,制坯中将坯料从常温加热到810-850℃,保温时间是Φ*1.0min,Φ代表?#26412;叮?/claim-text>所述升温步骤,将加热步骤中所述的810-850℃升温到1120±10℃,保温时间是Φ*0.8min,热料环坯返炉加热S*0.6min,S代表?#34892;?#21402;度;所述锻造步骤,锻造制坯的打击力为750kg,制坯方式为开放式,即自由端打饼和端面盲冲、另一面影冲扩孔、 翻转扩孔、平幅,辗扩方式为D-250CYB立式碾环机进行辗扩,一次成型,碾压力为15MPa,扩孔速度为1.8-2.0 m/min, 碾压轮转速为81rpm;所述灰冷步骤,终锻温度>950℃以上,锻后立即放入干灰中冷却至退火装炉,16h内装炉;所述退火步骤,预热温度780±10℃,保温4h,加热温度860±10℃,保温6-7h,炉冷至740±10℃,保温5-6h后,以20℃/h速度降至680℃后炉冷至500-550℃炉冷或空冷,退火时退火箱的密封采用木炭屑和铸铁?#21450;?#27604;例混合后加入热密封槽内;所述检测步骤,采用水浸探伤方式,检查轴承环内部组织是否存在锻造和辗扩的缺陷。2.根据权利要求1所述的工艺方法,其特征在于:所述加热步骤中坯料预热保温时间是Φ*1.0min,锻造制坯件加热保温时间是Φ*0.8min。3.根据权利要求1所述的工艺方法,其特征在于:所述制坯模具、碾压轮、芯轴及其它附属工具预热温度200-300℃,锤砧预热温度>150℃。

说明书

M50钢制轴承套圈锻造工艺方法

技术领域

本发明涉及一种轴承套圈锻造工艺方法,尤其涉及一种发动机用M50钢制轴承套圈的锻造工艺方法。

背景技术

航天用发动机的使用寿命直接影响飞机续航能力,决定发动机性能关键部件,其中之一就是发动机主轴轴承。对于新型涡扇发动机主轴轴承,由于其工况环境非常恶劣,对轴承各方面性能要求都非常高,产品质量必须满足其使用要求条件下,才能保证飞机正常飞行和长时间续航,而决定涡扇发动机性能关键之一就是主轴轴承质量。

发动机?#25910;?#38382;题主要表现在主轴轴承辊道工作面开裂剥落,轴承早期失效,导致发动机停车重大质量问题。

我国轴承行业一直在致力解决这一难题,经过不断试验?#36879;?#36827;,,续航时间一直在100多小时,最高达到300小时。通过对?#25910;?#21457;动机?#33455;?#21457;现,除其它原因产生的?#25910;?#22806;,主要是主轴轴承提前失效导致?#27169;?#34920;现为工作面开裂和剥落。经过对?#25910;?#36724;承进行了解剖分析,发现在轴承的辊道工作面下存在体积偏大和形态各异的碳化物,并在碳化物心部存在压裂的孔洞,同时在其周边与基体间存在微裂纹。

根据轴承基体滚道工作面产生的缺陷,分析结果:轴承套圈锻件在锻造过程中工艺不合理,从加热、打饼、冲孔、扩孔及辗扩工艺过程控制不严密,退火工艺不合理等原因。

发明内容

为解决上述技术问题,本发明提供了一种M50钢制承套圈锻造工艺方法,其使用寿命和发动机的续航能力获得大幅度提高。

为实现上述目?#27169;?#26412;发明采用如下技术方案,包括预热、加热、升温、锻造、灰冷、退火、检测步骤, 所述预热步骤,制坯前将工模具进行预热到150-300℃,且生产过程中全程保持150-300℃,不能?#26723;停?#24037;模具包括制坯模具、锤砧、碾压轮、芯轴及其它附属工具;

所述加热步骤,制坯中将坯料从常温加热到810-850℃,保温时间是Φ*1.0min,Φ代表?#26412;?#23610;寸;

所述升温步骤,将加热步骤中所述的810-850℃升温到1120±10℃,保温时间是Φ*0.8min,热料环坯返炉S*0.6min,S代表?#34892;?#21402;度;

所述锻造步骤,锻造制坯的打击力为750kg,制坯方式为开式,即自由端打饼和端面盲冲、另一面影冲扩孔、 翻转扩孔、平幅,辗扩方式为D-250CYB立式碾环机进行辗扩,一次成型,碾压力为15MPa,扩孔速度为1.8-2.0 m/min, 碾压轮转速为81rpm;

所述灰冷步骤,终锻温度>950℃以上,锻后立即放入干灰中冷却至退火装炉,16h内装炉;

所述退火步骤,预热温度780±10℃,保温4h,加热温度860±10℃,保温6-7h,炉冷至740±10℃,保温5-6h后,以20℃/h速度降至680℃后炉冷制500-550℃炉冷或空冷,退火时退火箱的密封采用木炭屑和铸铁?#21450;?#27604;例混合后加入热密封槽内,该工步重复一次;

所述检测步骤,采用水浸探伤方式,检查环内部是否存在锻造和辗扩后缺陷。

优选,所述制坯模具、碾压轮、芯轴及其它附属工具预热温度200-300℃,锤砧预热温度>150℃。

本发明有益效果:

本发明工艺在小批生产检验及台架强化试验后,通过对锻件及加工后产品检验,产品退火淬火后晶粒度达到3级(标准2 -4级),无混晶现象,产品经水浸超声波探伤0.4+16.5db-0.4+18db检测全部合格,锻件硬度为210-225HB,其达到了产品预期的使用要求后转入批产,在应用过程中,发动机轴承失效时间提高到近500小时,比早期产品轴承使用寿命提高了近五倍,在很大成度上延长了飞机的续航能力;本发明改善了锻件内部组织中一次碳化物分布和形态,解决了轴承套圈辊道工作面早期开裂失效技术困难,调高了轴承使用寿命。

附图说明

图1是本发明加热工艺曲线图;

图2是本发明灰冷步骤曲线图;

图3是本发明退火步骤曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步技术描述:

材料选用进口M50高温轴承进行试验,

首先,制坯前将制坯模具、碾压轮、芯轴及其它附属工具等工模具进行预热到150-300℃,且生产过程中全程保持150-300℃,不能?#26723;停?/p>

其次,将坯料从常温预热到810-850℃,保温Φ×1.0min,升温到1200±10℃,保温Φ×0.8min,环坯二次返炉保温时间Φ×0.6min,按照先进炉先出炉原则进行制坯,制坯打击力为750kg,锤砧预热温度>150℃,采用自由端打饼和端面盲冲、另一面影冲扩孔、双面扩孔、平幅方式锻造制坯和辗扩,制坯过程中要保证加热时间的一致性;灰冷终锻温度>950℃,锻后立即放入干灰中冷却至退火装炉,16h内装炉;然后进行退火,预热温度780±10℃,保温4h,加热温度860±10℃,保温6-7h,炉冷至740±10℃,保温5-6h后,以20℃/h速度降至680℃后炉冷制500-550℃炉冷或空冷,退火时退火箱的密封采用木炭屑和铸铁?#21450;?#27604;例混合后加入热密封槽内,该工步重复一次;进行硬度检测?#36864;?#20405;探伤检测;

再次,锻造制坯件从常温预热到810-850℃,保温24min,升温到1200±10℃,保温19min,按照先进炉先出炉原则进行辗扩,采用D-250CYB立式碾环机,碾压力为15MPa, 扩孔速度为1.8-2.0 m/min,碾压轮转速为81rpm,辗环过程中要保证加热温度的一致性;灰冷终锻温度>950℃以上,锻后立即放入干灰中冷却至退火装炉,16h内装炉;然后进行退火,预热温度780±10℃,保温4h,加热温度860±10℃,保温6-7h,炉冷至740±10℃,保温5-6h后,以20℃/h速度降至680℃后炉冷制500-550℃炉冷或空冷,退火时退火箱的密封采用木炭屑和铸铁?#21450;?#27604;例入混合后加入热密封槽内,该工步重复一次;进行硬度检测?#36864;?#20405;探伤检测;

最后,进行产品检测;经过检测,其淬火后晶粒度3级(标准2 -4级),无混晶现象,产品经水浸超声波探伤0.4+16.5db-0.4+18db检测全部合格(标准要求10+14db),完全达到了产品的技术方面的要求。

本发明最优的工艺?#38382;?#20026;:

1、制坯保温温度、辗扩保温温度均为1120±10℃;

2、坯料预热保温时间Φ*1.0(min),高温保温时间Φ*0.8(min),热料环坯返炉加热保温时间S*0.6(min)(S-?#34892;?#21402;度);

3、锻造制坯打击力为750kg,工模具预热温度200-300℃,锤砧预热温度>150℃;

4、制坯方式采用自由端打饼和端面盲冲、另一面影冲扩孔、双面扩孔、平幅锻造制坯;

5、辗扩工序中采用D-250CYB立式碾环机进行辗扩,碾压力为15MPa, 扩孔速度为1.8-2.0 m/min,碾压轮转速为81rpm;

通过对锻件及加工后产品检验,本发明的产品退火淬火后晶粒度达到3级(标准2 -4级),无混晶现象,产品经水浸超声波探伤0.4+16.5db-0.4+18db检测全部合格,硬度为210HB,完全达到了产品在技术方面和使用方面的要求,轴承的使用寿命和发动机的续航能力获得大幅度提高,最高可达到500多小时。(国外发达国家发动机续航可达到1000小时左右,目前差距还很大,还需在原材料、工艺等科研方面改进和提高。)

本发明不局限于上述的优选实施例,凡是与本发明具有相同或者相近似的技术方案,均属于本发明的保护范围。

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