大型沈阳轴锻件的等温精密模锻工艺开发

沈阳大型轴锻件的等温精密模锻工艺开发需要解决大长径比变形均匀性、组织性能一致性等核心挑战。

1. 工艺难点与创新解决方案

技术瓶颈突破性技术实施路径

轴向流线不连续（LDR＞8:1） 多向等温锻压技术 径向+轴向同步变形（应变路径优化） 

法兰-轴身过渡区开裂 局部梯度加热（ΔT=150℃） 感应线圈分区控温（±10℃） 

心部变形不足（ε＜0.3） 脉动式锻压（频率0.5-2Hz） 液压系统动态加载控制 

残余应力分布不均 模内应力回火（T=550℃×2h） 模具内置加热管+热电偶闭环控制 

2. 等温精密模锻工艺流程

坯料制备

阶梯加热

径向微粗

轴向拔长

法兰成形

模内热处理

关键参数控制：

温度场：轴身1050℃/法兰950℃（梯度加热）

变形速率：径向0.05s⁻¹/轴向0.02s⁻¹

模具温度：400±5℃（H13钢+AlCrN涂层）

3. 核心装备系统设计

（1）等温模锻压机

参数技术指标创新设计

公称压力 150MN（径向）+80MN（轴向） 双动液压系统 

工作行程 6000mm（轴向） 激光测距实时反馈（精度±0.1mm） 

温度均匀性 ±8℃（模腔全长） 分段式感应加热 

（2）智能模具系统

组合式结构：

法兰模：钨基高温合金（HV1100）

轴身模：等温模具钢（HRC50）

冷却优化：

轴身区：微通道冷却（流速5m/s）

法兰区：喷雾冷却（换热系数8000W/m²K）

该工艺可使大型轴锻件的尺寸精度达到IT7级，纤维流线连续性指数≥0.9，特别适用于船舶、能源等重载领域。