孫晶，尹兵

（洛陽(yáng)LYC軸承有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039）

軸承鋼鍛件在鍛造后尤其是終鍛溫度高于850℃情況下，要求采取適當(dāng)?shù)睦鋮s方法，否則冷卻速度過(guò)快，可能產(chǎn)生鍛件開(kāi)裂；冷卻速度過(guò)慢，沿晶界析出網(wǎng)狀碳化物等缺陷［1］。為防止鍛件開(kāi)裂，應(yīng)根據(jù)鋼材的材質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s溫度。過(guò)共析鋼在滲碳體析出線以上停止鍛造，冷卻時(shí)滲碳體會(huì)沿著奧氏體的晶界析出，形成網(wǎng)狀碳化物，終鍛溫度越高，冷卻速度越慢，形成的碳化物網(wǎng)越粗大，大大降低鋼的沖擊韌性，使車加工困難，淬火時(shí)容易開(kāi)裂。對(duì)于細(xì)網(wǎng)狀碳化物鍛件必須再進(jìn)行一次球化退火，對(duì)于粗網(wǎng)狀碳化物鍛件必須在退火前加正火處理工序。網(wǎng)狀碳化物嚴(yán)重降低鋼的力學(xué)性能，影響軸承的使用壽命，基于此介紹了一種新的鍛件冷卻設(shè)備——噴霧式控制網(wǎng)狀碳化物冷卻裝置。

1 傳統(tǒng)鍛后冷卻方法

實(shí)際生產(chǎn)中終鍛溫度受加工工藝、人員操作熟練程度的影響，不易控制，當(dāng)終鍛溫度高于850℃時(shí)，要求鍛件冷卻速度不低于50℃／min，不高于250℃／min，快速將鍛件降溫至650℃左右，然后進(jìn)行堆放緩慢的冷卻。終鍛后合適的降溫方式可以避免鍛件內(nèi)生成網(wǎng)狀碳化物，從而得到最細(xì)的晶粒，因此，鍛后冷卻方式十分重要。

傳統(tǒng)鍛后冷卻方法中，鍛件在傳送帶上冷卻后堆積在料筐中，由于噴嘴方向固定不變，造成鍛件不能全方位的降溫，且降溫速度較慢，鍛件的上下部位有溫差，后加工的鍛件由于溫度較高，會(huì)把熱量傳遞給已經(jīng)降溫的鍛件，這樣重復(fù)的升溫降溫對(duì)鍛件內(nèi)部組織的形成以及轉(zhuǎn)化極其不利，不能有效控制網(wǎng)狀碳化物的形成。傳統(tǒng)鍛后噴霧冷卻工藝中水溫、冷卻速度、時(shí)間、溫度和操作規(guī)范等不可控因素多［2］，造成返工率高，以及人力、物力的浪費(fèi)。

2 改進(jìn)后冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)及原理

新型噴霧式控制網(wǎng)狀碳化物鍛件冷卻裝置如圖1所示，主要由傳輸裝置和噴霧裝置構(gòu)成。傳輸裝置由傳送鏈條、大／小鏈輪、傳動(dòng)軸、變頻電動(dòng)機(jī)等組成；噴霧裝置由軸流式降溫機(jī)（型號(hào)ZJP-60）、單相自吸射流泵（型號(hào)JET2-40-1.5）、噴嘴、水管等構(gòu)成。

圖1 噴霧式鍛件冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖

傳送鏈條上焊接均勻分布的擋板，用于鉤住鍛件前進(jìn)。變頻電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速，控制冷卻時(shí)間為0～10 min，可根據(jù)鍛件的大小、壁厚、終鍛溫度、周圍環(huán)境的影響等調(diào)節(jié)傳動(dòng)速度，以達(dá)到合適的冷卻速度。

為保證每個(gè)套圈得到充分冷卻，在風(fēng)機(jī)中間固定一根水管，單相自吸射流泵把水輸送給各根水管，噴嘴噴出的細(xì)水流被風(fēng)機(jī)細(xì)化再被傳送帶上的熱鍛件霧化，然后由風(fēng)帶走熱量。風(fēng)筒形狀為錐形，進(jìn)口大，出口小，目的在于集中水霧，使鍛件及其周圍溫度快速降低；另一方面可避免水霧影響工作人員。流水槽設(shè)計(jì)成傾斜式，以便于積水快速流出水槽。在傳送帶的出口處放料箱，傳送帶的出口高于料箱高度。

根據(jù)工藝要求，冷卻裝置的進(jìn)料溫度要求不小于850℃，出料溫度應(yīng)控制在650℃左右。在生產(chǎn)線的始鍛出口和終鍛出口設(shè)置2個(gè)紅外線溫度測(cè)量?jī)x對(duì)鍛件進(jìn)行測(cè)量，但傳送帶出口還未安裝相應(yīng)的溫度檢測(cè)儀器，仍待后續(xù)改進(jìn)。

3 應(yīng)用效果

以實(shí)際生產(chǎn)的22226C／02鍛件為例，采用傳統(tǒng)鍛后冷卻方法，鍛件網(wǎng)狀碳化物達(dá)到2～3級(jí)；采用改進(jìn)后的冷卻裝置，并以45.45 mm／min的速度運(yùn)行，鍛件的網(wǎng)狀碳化物小于2級(jí)甚至不會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)狀碳化物（表1）。

表1 冷卻設(shè)備改進(jìn)前、后22226C／02鍛件對(duì)比

為進(jìn)一步測(cè)試傳送冷卻裝置的性能，隨機(jī)選取有效壁厚為36 mm的32230／02鍛件進(jìn)行冷卻試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)測(cè)試得平均冷卻速度為130℃／min，遠(yuǎn)大于改進(jìn)前的冷卻速度（50～60℃／min），詳細(xì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 32230／02冷卻試驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)際統(tǒng)計(jì)顯示，在未使用該裝置之前，半年內(nèi)共出現(xiàn)4批網(wǎng)狀碳化物超標(biāo)工件，使用改進(jìn)裝置后半年內(nèi)出現(xiàn)了1批網(wǎng)狀碳化物超標(biāo)工件。說(shuō)明該裝置還存在一些亟待改進(jìn)的地方，如：鍛件進(jìn)出口溫度不能隨時(shí)監(jiān)控，以至于不符合技術(shù)要求的鍛件流入到合格品中；依靠人工調(diào)整設(shè)備的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于儀器儀表的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

4 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的噴霧式鍛件冷卻裝置有效控制了鍛件網(wǎng)狀碳化物級(jí)別（小于2級(jí)），提高了工作效率和鍛件質(zhì)量。實(shí)際生產(chǎn)中仍需要工人及時(shí)地根據(jù)鍛件尺寸、周圍環(huán)境依次對(duì)傳送帶的運(yùn)輸速度、風(fēng)速、水流量進(jìn)行有效的控制和調(diào)整，才能將該裝備的最佳效果呈現(xiàn)出來(lái)。隨后將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)傳送帶進(jìn)口與出口鍛件溫度的自動(dòng)監(jiān)控，直接篩選出不滿足技術(shù)要求的產(chǎn)品；根據(jù)不同的溫度以及鍛件的壁厚，自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水流量和風(fēng)速。