支承转动轴心分裂的发生和防治

　　镦方过程中裂纹的产生砧与锭坯摩擦接触和温度降低的影响，坯料内部的应力场和应变场是很不均匀的[1]。由于方370mm钢锭H/L2，第1次镦方时钢锭1/4高度处中心部分金属变形程度大，外观呈现双方鼓形;上下端金属变形程度小，端面积翻边增加。侧面金属变形程度居中。变形的不均匀很容易使金属变形程度大的区域空洞及孔隙扩大。同时大钢锭的铸态枝晶较小，横截面外层为细晶区，中间为柱状晶区，心部为等轴粗晶区[2]。方形钢锭的对角线是柱状晶交界处，结合力很低，聚集低熔点杂质，为脆弱界面。锻造镦粗时金属质点沿路程短的法线I和m方向流动，趋向于成圆形[3]。这种流动方式对心部的脆弱界面沿柱状晶方向产生撕裂，由于中心的变形量为平均变形量的113118倍[4]，在方鼓形中部横向变形大的脆弱界面及与等轴粗晶的交点处撕裂产生裂纹源，形成晶间裂纹。

　　钢锭横截面结构Fig平砧滚圆拔长裂纹扩展[5]上下平砧滚圆拔长时，与上下砧接触的三角形ABC阴影部分为不变形区域，如同楔子上下打入锻件金属内，致使锤击力F以垂直楔面分解为RH，RH又形成合平砧滚圆拔长受力方式Fig14力RR，使锻件受很大的横向拉应力，沿水平方向由毛坯表面在致中心增大到大值，变形结果为金属轴心纵向流动少，而横向流动多。这种径向拉应力不仅不能锻合墩拔过程中产生的轴心晶间裂纹，其横向拉应力反而在翻转过程中从各个不同方向作用于原裂纹，形成贯穿性轴向破裂。同时平砧滚圆会产生很大的自由展宽，降低拔长效率，在锻制台阶轴时造成轴颈端内凹，容易导致轴的长度不足的情况。

　　解决方法由以上分析可知，轴心晶间裂纹产生于初的墩方工步，在随后墩拔过程中并未完全锻合，在平砧滚圆拔长的工序中扩展。因而解决措施也主要是从提高铸锭均匀性和减少锻造横向拉应力两方面着手。

　　毛坯原材料应尽量由方形钢锭改为八棱形钢锭锻造。锭身角数越多，柱状晶之间的夹角越小，金属1凝固越均匀，能有效地防止角偏析的危害。对方形钢锭应先倒棱成八角柱体后再镦粗，倒棱时锤击轻快，尽可能使变形只出现在与砧接触的极小范围内，严禁重击，防止金属作横向流动，产生对角线裂纹[6]。八角柱体镦粗时金属沿水平面向四周铺开的距离接近，减少了对脆弱界面的撕裂力。

　　在成形阶段，采用120b上下V形砧拔长圆坯，V形砧的侧面压力能限制金属的横向流动，迫使金属沿轴向伸长。同时大变形在中心，应力状态很好，在翻转过程中缺陷收缩方向基本不变，极大程度减小了横向拉应力，能很好的锻合轴心缺陷，防止内部纵向裂纹的产生，拔长效率高。

　　通过以上锻造工艺的改进，在补锻报废轴的过程中有效地杜绝了轴心晶间裂纹再次产生。

　　结论齿轮轴轴心晶间裂纹产生主要是由于镦粗方形钢锭时对脆弱界面的撕裂，以及平砧拔长时横向拉应力对心部缺陷进一步的撕裂。用八棱形钢锭锻造轴类零件，以及采取上下V形砧拔长圆坯的方式可以有效地防止轴心晶间裂纹的出现。通过对齿轮轴轴心晶间裂纹的产生原因和预防措施的探讨，对改进轴类产品的锻造质量，提高生产效率，有一定的指导意义。