可调桨桨叶左右旋底座锻件及制造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种材料成本低、加工周期短、能够满足底座锻件的高强度、耐低溫要 求、能够有效地避免凸台与大外圆连接处断裂现象产生的可调奖奖叶左右旋底座锻件及制 造工艺，属可调奖奖叶左右旋底座锻件制造领域。
【背景技术】
[0002] 可调螺距螺旋奖CPP(简称可调奖或调距奖)通过设置于奖穀中的操纵机构使奖叶 能够相对于奖穀转动调节螺距的螺旋奖，它是通过转动奖叶来改变螺距，从而改变船舶航 速或正车、倒车，调距奖装置由奖叶、奖穀机构、轴系(艇轴、艇管、中间轴等）、配油器、液压 系统和电子遥控系统等几大部件或系统组成。 调距奖结构形式可W分为穀内油缸式和推拉杆式，穀内油缸式CPP其伺服油缸布置在 奖穀内部，而推拉杆式CPP其伺服油缸布置在轴系上，前者一般用于大马力船舶，但油缸维 修不方便，后者一般用于小马力船舶，油缸维修方便。左右旋底座锻件是奖叶机构中不可 或缺的重要组成部分，直接关乎着船舶海上的正常高速航行，因此对于此锻件的内在质量 要求极其严格。
[0003] 目前厂家制造的可调奖奖叶左右旋底座是一种带偏屯、小凸台的盘类锻件，锻件生 产厂家往往锻造成形为实屯、圆饼状，凸台需要通过切削加工成形，造成材料成本大，加工周 期长的局面。其可调奖奖叶左右旋底座锻件的材质为42CrMo4,其化学成分要求（质量分 数％):〇).38~0.45、]\1110.60~0.90、51<0.40、口< 0.025、5< 0.035、灯0.90~1.20、化< 0.25、M〇0.15~0.30，其余是Fe ;机械性能要求:抗拉强度Rm (M化）740~890、屈服强度Re (MPa) > 510、伸长率A5(%) > 14、收缩率Z(%) > 55、冲击功(AKv)(J) > 20(-10°C)，并且可调 奖奖叶左右旋底座锻件尺寸为大外圆直径达0 933mm，小凸台外径0 210mm;小凸台中屯、与 大外圆中屯、偏屯、3 21mm，总厚度达3 59mm，锻件单重达1.8 51，材料锭重101锭锻肆件，总锻造 比> 5。
[0004] 其技术难点：（1)由于可调奖奖叶左右旋底座锻件与奖叶、奖穀及螺旋奖轴等零部 件构成了船舶的推进系统且与海水接触，故受力比较复杂。随着造船行业的不断发展，船舶 向大型化高速化发展，要求船舶航行环境也越来越复杂，因此对船舶推进系统中设及的锻 件产品的要求也越来越高。因此，底座锻件不仅需要有足够的机械强度，还必须具有良好的 低溫初性。常规的42CrMo材质成分要求已经无法同时满足底座锻件的高强度、耐低溫要求。 (2)可调奖奖叶左右旋底座锻件传统的锻造生产工艺方案为钢锭鐵粗后拔长下料，巧料鐵 粗、滚圆后平整出成品，再通过后续的机械加工将小凸台加工出来。此方案的缺点在于:其 一，虽然传统工艺使整个锻造过程方便快捷，但每个锻件的原材料损耗是新工艺方案的1.2 倍。其二，底座锻件的小凸台通过机械加工手段代替直接锻造成形大大延长了生产周期，增 加了生产成本。其Ξ，底座锻件的小凸台直接机械加工成形使凸台部分缺少足够的锻造比， 在零件使用过程中很容易在凸台与大外圆连接处产生断裂现象，从而导致产品报废。
【发明内容】
[0005] 设计目的：避免【背景技术】中的不足之处，设计一种材料成本低、加工周期短、能够 满足底座锻件的高强度、耐低溫要求、能够有效地避免凸台与大外圆连接处断裂现象产生 的可调奖奖叶左右旋底座锻件及制造工艺。
[0006] 设计方案:为了实现上述设计目的。本申请在材料元素的构成上：（1)在遵循标准 要求的前提下，优化材料元素，控制C、Cr、MoS大主要元素的区间，并添加微合金元素 V，通 过细化晶粒，提高材料的强度、低溫初性和塑性。首先，钢中含C量增加，屈服点和抗拉强度 就升高，因此控制含碳量:0.40~0.45%;其次，Cr具有许多有价值的性能:高硬度、高强度、 屈服点、高的耐磨性且对塑性、初性又好，Cr与Mo结合，能使泽火钢中残余奥氏体增加，而有 助于获得需要粉碎程度的碳化物相且能大大提高结构钢的强度和塑性，因此控制含铭量： 1.00~1.20%;再次，Mo具有细化晶粒的作用，可降低钢的过热倾向性，提高强度、硬度、热稳 定性。Mo含量达0.2%即有提高Μ体回火稳定性，与Cr、Ni结合可大大提高泽透性，可细化晶 粒，提高初性，使锻造加工容易等良好作用，因此控制含钢量:0.20~0.30%。最后，在合金结 构钢中添加微合金元素 V，V细化晶粒作用强，可提高钢的强度和初性，减小过热敏感性，提 高热稳定性;V亦是强碳化物元素，一般VC的弥散度很高，且极稳定，所W它既利脱氧、脱气 得到致密细晶组织，提高塑性、初性及高强度，其冲击性能都较无 V钢高，因此饥元素添入 量:0.03~0.05%;同时对有害元素 P、S控制在0.020 W下。优化后的化学成分（质量分数％)， 如下表：
(2)根据底座小凸台的直径尺寸用0 25mm圆钢制作圆环专用号印工装。目的在于利用 圆环专用号印工装锻出小凸台并控制好小凸台外圆的锻造圆整度，防止因偏屯、过大而无加 工余量，导致产品报废。设计专用的鐵粗、平整工序用漏盘，漏盘内孔呈偏屯、状。目的在于底 座小凸台锻造成形后如果无专用工装是无法平整大外圆平面的，产品在外观上就会出现凹 凸不平，高度方向锻造余量大，造成原材料浪费。相反在专用平整漏盘上进行平整处理后的 底座锻件外观规整，平整度好，且减少了机械加工余量，缩短了加工工时。（3)通过钢锭鐵 粗、巧料鐵粗W及平整漏盘上的局部鐵粗Ξ合为一的锻造新工艺，加大了产品的鐵粗锻造 比，改善了锻件的内部组织，大大提高了产品的内在质量，从而延长零件的使用寿命。（4)通 过对充分锻透的底座锻件制定水泽油冷的专用调质热处理工艺，来有效保证材料的高强度 及低溫-l〇°C冲击初性要求。
[0007] 技术方案1: 一种可调奖奖叶左右旋底座锻件，质量百分数(％) : C: 0.40~0.45、Mn: 0.60~0.90、Si:0.40、P:<0.020、S:< 0.020、Cr:1.00~1.20、Ni:<0.25、Mo:0.20~0.30、 V:0.03~0.05,其余是化。
[000引技术方案2: -种可调奖奖叶左右旋底座锻件制造工艺，（1)可调奖奖叶左右旋底 座锻件采用42CrMo4材料锻造成形，锻件重量1.85t，材料规格为lot梅花锭，一锭锻制四件； 鐵粗锻造比6.0，拔长锻造比5.9;锻造溫度：1180°C~850°C; (2)第I火次:在3150t水压机上钢锭压错口，倒棱，去锭尾后鐵粗至0 1220mm;化子拔长 巧料至500mm八角约4920mm长;巧料锻造完毕冷却后进行银床下料，下料尺寸为:500mm八角 xl220mm长，并加热巧料至1180°C; 第Π 火次:巧料鐵粗至约410mm高，滚圆巧料，0 25mm圆环工装号印，化子锻出小凸台， 再次滚圆，翻面，凸台朝下在专用漏盘内鐵粗、平整至工艺尺寸后完工； (2)锻后热处理：随炉升溫至890±10°C，保溫8小时后空冷;再随炉升溫至650±10°C， 保溫14小时后空冷出炉的正火+回火工艺;锻后热处理后，进行粗车，再UT探伤，确保锻件内 部无超标缺陷。
[0009] (4)性能热处理:随炉升溫至840±10°C，保溫5小时后水冷15分钟并油冷20分钟的 水泽油冷泽火工艺;再随炉升溫至640 ± 10°C，保溫8小时后空冷出炉的回火工艺。
[0010] 本发明与【背景技术】相比，一是材料成本低、加工周期短、能够满足底座锻件的高强 度、耐低溫要求;二是能够有效地避免凸台与大外圆连接处断裂现象;Ξ是机械性抗拉强度 分别为Rm(MPa)8