大型船用轴锻件大截面成型工艺攻关实践

大型船用艉轴、中间轴锻件是远洋船舶动力传动的核心部件，大截面船轴锻件截面厚、单件重量大，服役过程长期承受扭转、交变弯曲载荷，同时面对海洋腐蚀疲劳工况，对锻件心部致密度、晶粒均匀性、金属流线连续性都有严苛要求。大截面锻造一直是船轴制造的现实难点，小吨位压机只能实现表层变形，钢锭芯部原生的疏松、偏析无法压实，即便表面探伤合格，内部依然存在隐性缺陷，船舶长期运行后容易萌生裂纹，直接威胁航行安全。山西永鑫生重工依托大吨位液压压机，针对大截面船轴锻件开展工艺攻关，解决大截面锻透、变形控制等实际生产难题，产品满足船级社检验要求。

大截面船轴锻件生产主要存在几类现实痛点。***是芯部锻透难题，钢锭凝固过程中心部不可避免存在疏松与成分偏析，如果压力传导不足，仅外层金属发生塑性变形，芯部铸态组织保留，横向力学性能下降，冲击韧性不达标。第二是锻造过程容易产生折叠、表面裂纹，大截面钢锭加热内外温差控制难度高，压下量分配不合理时，台阶、法兰过渡位置极易出现折叠缺陷，后续机加工也无法完全去除。第三是锻件整体弯曲变形，大吨位坯料自重很大，拔长、翻转过程容易发生弯曲，后续校正难度大，严重时直接造成锻件报废。

针对以上问题，企业没有简单依靠加大压机压力，而是从钢锭选型、加热制度、锻造工序多维度同步优化。原材料选用真空脱气精炼钢锭，严格控制硫磷杂质与氢含量，降低钢锭原生缺陷等级，从源头减少大截面锻件的制造压力。加热环节采用分段升温工艺，低温阶段缓慢升温，延长高温匀热保温时间，保证大截面钢锭从表层到芯部温度均匀，规避内部热应力裂纹风险。

锻造环节采用多火次镦粗拔长组合工艺，而不是单一拔长成型，合理控制每火次压下量，把整体锻造比稳定控制在 3 倍以上，保证大截面芯部得到充分压实，破碎铸态粗大晶粒，闭合内部疏松孔隙。生产中优化砧具结构，配合分级压下、多角度翻转，改善心部应力状态，提升芯部变形量，减少各向性能差异。对法兰与轴身过渡圆角等应力集中位置，严控局部送进量，避免金属流动紊乱形成折叠缺陷。每火次结束后对锻件外观、弯曲度进行检查，及时校正，防止弯曲缺陷不断累积。

锻造完成后，大截面锻件内部残余应力水平高，直接调质容易出现变形开裂。企业配套大型热处理炉，锻造后先做去应力退火预处理，释放大部分锻造应力，再执行调质处理，兼顾强度与低温冲击韧性。每一件大截面船轴锻件，都要完成超声波探伤、磁粉探伤、力学性能取样，核查心部与表层性能差异，各项指标达到船用锻件技术条件才可流转下一工序。

从实际生产反馈来看，这套工艺方案有效改善大截面锻件心部致密度，降低内部隐性缺陷风险。但大型船用轴锻件截面船轴锻造不存在一劳永逸的方案，每一批次钢锭状态存在差异，技术人员需要结合钢锭实际情况微调火次、压下量等参数。永鑫生重工持续积累大截面船轴生产数据，把现场实践转化为标准化工艺，为国内船舶配套提供可靠的整体锻件毛坯。