調(diào)質(zhì)工藝參數(shù)控制

在材料確定的情況下，大中型曲軸調(diào)質(zhì)力學(xué)性能就完全決定于調(diào)質(zhì)工藝。大中型曲軸調(diào)質(zhì)包括淬火和高溫回火兩個階段。調(diào)質(zhì)淬火工藝有兩種，一是完全淬火，二是亞溫淬火。一般情況下調(diào)質(zhì)工藝優(yōu)先選用完全淬火，淬火溫度采用Ac3+（30～50）℃，材料一旦確定，可調(diào)整范圍較小。因此，最終決定曲軸淬火效果的是冷卻過程。我公司從20世紀(jì)70年代開始從事大中型曲軸調(diào)質(zhì)工藝開發(fā)，已具備了單液、雙液及水-空交替多種淬火方式。在采用單液或雙液冷卻工藝時，冷卻時間以分鐘為計算單位，一般是參考相關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)結(jié)合曲軸表面余溫初步確定，再根據(jù)大中型曲 軸調(diào)質(zhì)力學(xué)性能的檢測結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。采用這種方式的缺點是對大中型曲軸調(diào)質(zhì)淬火的組織無預(yù)見性，試驗次數(shù)多，易導(dǎo)致工藝開發(fā)成本高。引進(jìn)水-空交替智能控時淬火槽后，曲軸淬火冷卻時間以秒為計算單位，水-空交替冷卻段較多，采用這種傳統(tǒng)方式開發(fā)已無法適應(yīng)新產(chǎn)品工藝開發(fā)的需要。即便有已成功應(yīng)用的水-空交替控時淬火工藝，但已無法從每段冷卻時間的簡單調(diào)整預(yù)測最終的淬火效果。計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用為該問題提供了解決途徑。

已經(jīng)通過傳統(tǒng)方式成功建立了某些材料的大中型曲軸調(diào)質(zhì)成熟的工藝參數(shù)，而面對的新產(chǎn)品常常是材料和技術(shù)要求相近，但其調(diào)質(zhì)狀態(tài)工 序尺寸和取樣部位有差異。我們可設(shè)計一個等效模擬試驗進(jìn)行驗證。介紹了一種國外研究人員提出的模擬試驗法，其基本依據(jù)是，決定鍛件回火后力學(xué)性能的關(guān)鍵在于冷卻后獲得組織的性質(zhì)及其分散度。而組織主要是由冷卻過程所決定。因此，對于同種材料，如果奧氏體化溫度相同，過冷奧氏體的冷卻過程也相同，則可以認(rèn)為冷卻后的組織及性能相同。參照此法，采用曲軸原材料入廠復(fù)試用加長件的殘樣進(jìn)行等效模擬試驗。殘樣有效厚度在180～200mm，直徑隨曲軸光坯的大小而不同。

試驗用加熱溫度與曲軸相同，保溫時間確保完全奧氏體化即可。但是，由于殘樣的有效厚度基本不變，而曲軸本體有效厚度則與之不同，常常要大于殘樣有效厚度。因此，采用仿真獲得的大中型曲軸調(diào)質(zhì)工藝參數(shù)進(jìn)行殘樣淬火，其結(jié)果當(dāng)然不能代表曲軸。只能建立殘樣的模型，運用熱處理仿真軟件，通過調(diào)整前述獲得的曲軸淬火工藝參數(shù)，反復(fù)優(yōu)化計算其淬火冷卻過程，使殘樣與曲軸本體對應(yīng)取樣部位的組織近似于大中型曲軸調(diào)質(zhì)仿真計算的結(jié)果。這樣，才可以獲得與大中型曲軸調(diào)質(zhì)效果近似的殘樣淬火工藝參數(shù)。由于殘樣是從曲軸本體上截取，所以防止了模擬試驗用料淬透性不同帶來的差異。殘樣淬火后，根據(jù)調(diào)質(zhì)經(jīng)驗數(shù)據(jù)和產(chǎn)品技術(shù)要求確定殘樣的回火溫度。殘樣經(jīng)回火后進(jìn)行力學(xué)性能檢測，根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整并確定曲軸的調(diào)質(zhì)工藝參數(shù)。等效模擬試驗不僅可以驗證新產(chǎn)品大中型曲軸調(diào)質(zhì)工藝的可行性，還可以在曲軸批量生產(chǎn)過程中進(jìn)行曲軸回火溫度是否適當(dāng)?shù)尿炞C。