CN110666081B - 一种截面含突变曲线的合金钢异形环件轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种截面含突变曲线的合金钢异形环件轧制方法，包括下料得到初始毛坯；将达到锻造温度要求的初始毛坯制成环轧毛坯；将环轧毛坯放入扩孔机进行环轧成形，获得异形截面环锻件。本发明能够实现截面含突变曲线的异形环件的轧制；异形环轧所需变形力大幅度减小，生产成本降低；轧制内部质量好，内部组织细密，晶粒细小，纤维沿圆周方向排列，其机械强度、耐磨性和疲劳寿命明显提高；产品精度高，机械加工量少，材料利用率较高；生产效率高，轧制速度快；解决环轧过程中的充不满、鱼尾凹坑、尺寸超差等缺陷；作为一次轧制成形，能够实现最经济、最高效的批量生产。
Description
技术领域
本发明属于轧制加工技术领域，具体涉及一种截面含突变曲线的合金钢异形环件轧制方法。
背景技术
环形轧制工艺，亦称之为扩孔或环轧，它是通过扩孔机、碾环机等环件轧制设备使得环件壁厚减小，直径扩大，截面轮廓成形的连续局部塑性成形加工工艺。传统环轧工艺适用于矩形或近矩形截面的环件，对于复杂截面的环件则需要后续的大量机械加工，因此异形环轧是环轧工艺发展的必然方向。异形环轧工艺材料利用率高，轧制效率高，生产升本低，所得环件精度高，加工余量小，机械强度高，适用于钛合金、高温合金等难变形金属，广泛应用于航空航天、电力石化、大型机械、车辆技术等领域。
目前国内外对于异形环轧的基本原理、变形规律、工艺参数、缺陷控制等方面已经有了相对细致的研究，并且随着有限元模拟的发展，以数值分析为主体的研究课题也随之增多，但涉及实际生产的内容和案例相对较少。同时，研究对象主要集中于L形、T形、内凸台、内沟槽、外凸台、外凹槽等几类截面形状，其均可拆分为矩形或近矩形，而对于截面中存在突变曲线的环件轧制工艺设计研究较少。相比于矩形锻件，存在突变曲线的锻件轧制时金属流动更加困难，易产生各类缺陷，对于毛坯设计、工艺设计的要求更高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种截面含突变曲线的合金钢异形环件轧制方法，以解决如何制备截面轮廓由矩形和近矩形与突变曲线复合的复杂环形锻件的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种截面含突变曲线的合金钢异形环件轧制方法，该轧制方法包括如下步骤：
S1、下料：下料得到初始毛坯；
S2、制坯：将达到锻造温度要求的初始毛坯，经过镦粗、冲子冲孔、胎模成形、漏孔取冲子和平端面工序，制得环轧毛坯；
S3、环轧：将环轧毛坯放入扩孔机，利用驱动轧辊和芯辊进行环轧成形，最终获得异形截面环锻件。
进一步地，在步骤S2的冲子冲孔工序中，施加压力将冲子压入毛坯后，暂不将冲子取出，直接将其放入胎模压制成形，在胎模成形后，再将冲子取出并反向漏孔，保证冲孔尺寸符合要求。
进一步地，在步骤S3中，环轧采用整体式驱动轧辊，整体式驱动轧辊采用圆柱形芯辊，以半开孔方式直接轧制成形。
(三)有益效果
本发明提出的截面含突变曲线的合金钢异形环件轧制方法，包括下料得到初始毛坯；将达到锻造温度要求的初始毛坯，经过镦粗、冲子冲孔、胎模成形、漏孔取冲子和平端面工序，制得环轧毛坯；将环轧毛坯放入扩孔机，利用驱动轧辊和芯辊进行环轧成形，最终获得异形截面环锻件。
本发明产生的有益效果包括：(1)实现截面含突变曲线的异形环件的轧制；(2)相比于模锻成形，异形环轧所需变形力大幅度减小，其对于设备吨位的需求也随之降低，生产成本降低；(3)轧制内部质量好，轧制成形的环件，内部组织细密，晶粒细小，纤维沿圆周方向排列，其机械强度、耐磨性和疲劳寿命明显高于其他锻造和机械加工生产的环件；(4)产品精度高，机械加工量少，材料利用率较高；生产效率高，轧制速度快，高于环件的自由锻造和火焰切割；(5)解决环轧过程中由于制坯工艺造成的充不满、鱼尾凹坑、尺寸超差等轧制缺陷；(6)本发明为一次轧制成形，结合现有设备条件，实现最经济、最高效的批量生产。
附图说明
图1为本发明实施例的截面含突变曲线的异形环件示意图；
图2为本发明实施例中制坯流程图；
图3为本发明实施例中环轧毛坯主视图；
图4为本发明实施例中胎模主视图；
图5为本发明实施例中环轧驱动辊截面图示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种截面含突变曲线的合金钢异形环件轧制方法，用于轧制如图1所示的截面含突变曲线的异形环件。该轧制方法具体包括如下步骤：
S1、下料：采用锯床下料得到初始毛坯，初始毛坯长度和直径是结合零件图和锻件图，考虑材料利用率、变形工步等因素计算得到的；
S2、制坯：将达到锻造温度要求的初始毛坯，经过如图2所示的镦粗、冲子冲孔、胎模成形、漏孔取冲子和平端面等工序，制得如图3所示的环轧毛坯，环轧毛坯的尺寸由刚性平移原理计算得到。
在本步骤中的冲子冲孔工序中，施加压力将冲子压入毛坯后，暂不将冲子取出，直接将其放入胎模压制成形，需保证胎模总高度和上下胎模间隙尺寸符合要求，在胎模成形后，再将冲子取出并反向漏孔，保证冲孔尺寸符合要求。在本步骤中的胎模成形工序中所使用的如图4所示的胎模，是根据环轧毛坯的尺寸设计得到的。
S3、环轧：将环轧毛坯放入扩孔机，利用驱动轧辊和芯辊进行环轧成形，最终获得异形截面环锻件。在本步骤中，环轧是采用如图5所示的整体式驱动轧辊，该整体式驱动轧辊采用圆柱形芯辊，以半开孔方式直接轧制成形。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种截面外侧含突变曲线的合金钢异形环件轧制方法，其特征在于，所述轧制方法包括如下步骤：
S1、下料：下料得到初始毛坯；
S2、制坯：将达到锻造温度要求的初始毛坯，经过镦粗、冲子冲孔、胎模成形、漏孔取冲子和平端面工序，制得环轧毛坯；其中，在冲子冲孔工序中，施加压力将冲子压入毛坯后，暂不将冲子取出，直接将其放入胎模压制成形，在胎模成形后，再将冲子取出并反向漏孔，保证冲孔尺寸符合要求；
S3、环轧：将环轧毛坯放入扩孔机，利用驱动轧辊和芯辊进行环轧成形，最终获得异形截面环锻件；其中，环轧采用整体式驱动轧辊，所述整体式驱动轧辊采用圆柱形芯辊，以半开孔方式直接轧制成形。
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