[发明专利]不锈钢矩形环轧件热胀形成形为异形环件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环件的胀形方法，特别是涉及了不锈钢矩形环轧件热胀形成形为异形环件的方法。

背景技术

不锈钢矩形环轧件(指纵截面是矩形截面的环轧件)或异形环轧件(指纵截面是非矩形截面的环轧件)采用环轧机轧制后，由于受轧制工艺及设备局限性的影响，其尺寸精度一般不高；只有在环轧件形状较理想和设备性能较优异的情况下，其尺寸精度才能达到相应尺寸的3‰～5‰(千分之三至千分之五)，而且轧制后的环轧件由于应力较大，在后续加工工序中如果控制不好易产生翘曲、变形甚至开裂等缺陷。

2009年2月18日公开的中国发明专利说明书CN 101367104A公开了一种汽轮发电机护环外补液液压胀形强化工艺，该工艺方法通过外设高压泵并使其产生的高压液体通过高压缸内的通道，然后经由模具部分中的减力柱内的通道注入固定的上锥模与移动的下锥模及护环形成的封闭空间，使护环在液体压力的作用下发生塑性变形来胀形护环，以达到强化护环、提高护环成形精度的目的，从该专利说明书附图可以看出所述护环即矩形环件。该方法对于如何通过胀形来提高环件的尺寸精度未详细披露，只是笼统地得出可以达到提高护环成形精度的目的，即该方法不能解决现有技术中存在的环轧件尺寸精度低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用胀形块来实现不锈钢矩形环轧件热胀形成形为异形环件的方法，该方法通过一次大变形和连续三次小变形对所述不锈钢矩形环轧件进行胀形，获得了尺寸精度高的胀形异形环件。

为解决上述技术问题，本发明所述不锈钢矩形环轧件热胀形成形为异形环件的方法，其技术方案包括以下步骤：

把加热到1090℃～1120℃的不锈钢矩形环轧件套装进胀形机，使其内环面套在经预热到275℃～325℃的胀形块的外圆周面外围，所述胀形块的外圆周面具有与最终胀形成形的异形环件的内圆周面相配合一致的形状，此时，径向滑块处于合拢状态；

启动胀形机对芯轴滑块施加轴向拉力F使其沿轴向向下移动并沿所述径向滑块的内孔锥面挤压径向滑块使各径向滑块沿径向同步移动扩散，装在径向滑块外圆周面上的胀形块从矩形环轧件的内圆周表面沿径向挤压该矩形环轧件，矩形环轧件发生内、外径尺寸扩大及壁厚减薄塑性变形为异形环坯，完成第一次胀形；在本次胀形过程中，所述矩形环轧件的胀形温度为1090℃～1120℃，胀形时间为28s～38s，保压时间为16s～18s，胀形变形量为11％～13％；

胀形机驱动芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向上移动，并驱动径向滑块沿径向同步移动合拢使胀形块脱离胀形后的异形环坯，启动胀形机的工作台上的导辊使其驱动所述异形环坯沿中心轴线旋转45°，完成异形环坯的第一次旋转；

按上述第一次胀形的操作对经过第一次胀形后的异形环坯进行第二次胀形，在本次胀形过程中，所述异形环坯的胀形温度为1060℃～1090℃，胀形时间为18s～28s，保压时间为9s～12s，胀形变形量为1.8％～2％；

按上述第一次旋转的操作对经过第二次胀形后的异形环坯进行第二次旋转，本次旋转，所述异形环坯与第一次旋转方向同向再旋转45°；

按上述第一次胀形的操作对经过第二次胀形后的异形环坯进行第三次胀形，在本次胀形过程中，所述异形环坯的胀形温度为1030℃～1060℃，胀形时间为18s～28s，保压时间为9s～12s，胀形变形量为1.4％～1.6％；

按上述第一次旋转的操作对经过第二次胀形后的异形环坯进行第三次旋转，本次旋转，所述异形环坯与第一次旋转方向同向再旋转45°；

按上述第一次胀形的操作对经过第三次胀形后的异形环坯进行第四次胀形，在本次胀形过程中，所述异形环坯的胀形温度为1000℃～1030℃，胀形时间为28s～38s，保压时间为20s～22s，胀形变形量为1.2％～1.4％；

胀形结束后，向上移动芯轴滑块，合拢径向滑块，取出经胀形后的异形环件。

上述不锈钢优选材料牌号为1Mn18Cr18N的不锈钢。

所述胀形机对芯轴滑块施加的轴向拉力F按下式计算确定：

F＝ξ×σ_0.2×S

式中：

ξ——胀形机胀形系数，本发明取1.26～1.52；

σ_0.2——胀形温度下不锈钢材料的屈服强度(MPa)，1Mn18Cr18N不锈钢取180MPa～220MPa；

S——矩形环轧件或异形环坯的纵截面面积(mm²)。

所述异形环件在热态下的胀形尺寸按以下公式计算确定：