風機軸鍛件的制造工藝是確保其承載能力、疲勞壽命和可靠性的關鍵環節。以下是分步驟的詳細工藝解析，涵蓋從材料準備到***終檢測的全流程：

1. 材料準備與下料

1.1 材料驗收

化學成分檢測：

使用光譜儀驗證元素含量（如42CrMo4：C 0.38-0.45%，Cr 0.90-1.20%）

低倍組織檢查：

酸蝕試驗檢測中心疏松（≤2級）和偏析（GB/T 1979）

1.2 下料工藝

鋸切：

采用硬質合金圓盤鋸，切口傾斜度≤3°

重量控制：

料段重量=鍛件理論重量×(1+燒損率3-5%+料頭損失2%)

2. 加熱工藝

2.1 加熱參數

材料類型始鍛溫度（℃）終鍛溫度（℃）加熱時間（min/mm）

42CrMo4 1150-1200 ≥850 0.6-0.8 

34CrNiMo6 1180-1220 ≥880 0.7-0.9 

2.2 加熱控制

階梯加熱：

650℃預熱（防開裂）+ 850℃均熱+ ***終加熱

控溫精度：

爐溫均勻性±10℃，熱電偶間距≤1.5m

3. 鍛造工藝

3.1 自由鍛關鍵工序

鐓粗：

高徑比≤2.5，防止彎曲

變形量≥50%（破碎鑄態組織）

拔長：

送進量L=(0.75-1.0)×砧寬

鍛造比≥4:1（重要件≥6:1）

成形：

臺階軸分段鍛造，預留5-8mm精加工余量

3.2 模鍛工藝要點

模具設計：

飛邊槽寬度=5%鍛件***大投影尺寸

設備選型：

鍛壓力≥600MPa（按投影面積計算）

4. 熱處理工藝

4.1 預備熱處理

正火：

860-890℃空冷（細化晶粒）

退火：

680℃等溫退火（硬度≤229HB）

4.2 ***終熱處理

工藝類型參數設置性能結果

調質處理 850℃油淬+580℃回火 抗拉強度≥900MPa 

感應淬火 900-950℃加熱，水冷 表面硬度52-56HRC 

去應力退火 550℃×4h（焊補后必做） 殘余應力≤50MPa 

5. 機械加工

5.1 加工流程

粗車：

單邊留量2-3mm（用于矯直）

半精車：

軸承位留磨量0.3-0.5mm

精加工：

磨削：砂輪粒度60#，進給量≤0.01mm/r

滾壓：提高表面硬度10-15%

5.2 關鍵控制

軸承位加工：

圓度≤0.005mm，圓柱度≤0.01mm

花鍵加工：

采用成形磨削，齒距累積誤差≤0.02mm

6. 檢測與質量控制

6.1 無損檢測

檢測方法標準依據合格指標

超聲波探傷 GB/T 6402 Class B φ2mm平底孔當量 

磁粉檢測 JB/T 6061 Ⅰ級 無任何線性缺陷 

滲透檢測 ISO 3452 點狀缺陷≤1.5mm 

6.2 力學性能測試

取樣位置：

軸端徑向1/4處（避開心部偏析區）

測試項目：

室溫拉伸：Rp0.2≥650MPa，A%≥14%

-20℃沖擊：KV2≥40J

6.3 動平衡測試

平衡等級：G2.5（ISO 1940-1）

校正方法：

去重鉆孔深度≤0.3D（D為軸徑）

7. 典型工藝缺陷與對策

缺陷類型產生原因解決措施

折疊 送進量過大 控制L≤1.0×砧寬 

白點 氫含量高 鍛后緩冷（≤50℃/h） 

淬火裂紋 冷卻速率過快 預冷至800℃再油淬 

流線紊亂 鍛造比不足 總變形量≥60% 

8. 工藝優化案例

案例1：某2MW風機主軸

原工藝：自由鍛+調質 → 疲勞壽命8萬次

改進后：

增加噴丸強化（覆蓋率100%）

采用控鍛控冷（終鍛溫度***至±15℃）

結果：疲勞壽命提升至15萬次

案例2：海上風機軸防腐

工藝組合：

鍛后熱處理→熱噴涂Al涂層（200μm）→有機封閉

鹽霧試驗：≥3000小時無紅銹

9. 制造過程記錄要點

鍛造記錄：

始/終鍛溫度實測值

變形工步與鍛造比計算

熱處理曲線：

升溫/保溫/冷卻速率記錄

硬度檢測點位圖

通過上述工藝控制，可確保風機軸鍛件達到：

疲勞壽命：≥10?次循環（載荷譜驗證）

尺寸穩定性：運行溫度≤150℃時變形量＜0.05mm/m

可靠性：平均無故障時間（MTBF）≥5萬小時