[发明专利]一种滚轧锻式锻件制造模具及方法

说明书

技术领域

本发明属于工业用锻件的锻造新技术，涉及专用模具的设计。

背景技术

随着现代航空器设计理念的发展，对于结构减重、疲劳和损伤性能的要求越来越高，整体结构由于在这方面的比较优势，其设计和使用越来越广泛和普遍，且趋于大型、超大型化，因此对于大型原材料毛坯，特别是广泛使用的大型锻件需求就愈发迫切。

现有锻造方法其原理是通过锤头或压头压缩铸锭或锻坯，使金属产生塑性变形，达到成形的目的，同时锻造施压的过程使组织细化、致密从而提高了合金强度和损伤性能。锻造方法分为自由锻和模锻两种基本方法。大型整体构建一般均需在巨型液压机上采用模锻制坯，一般吨位从几千吨至数万吨不等，由于大型整体构建热模锻所需的载荷太大，目前普遍采用的锻造方法为等温模锻和局部加载模锻。

无论哪种锻造形式，锻造过程中锻造设备的锤头或压头与锻坯(件)均为面面接触，单次接触面积在锻造材料确定的情况下视锻造设备吨位能力大小而定。尽管锻压机设备吨位能力较大，但由于目前工业部门对(超)大型锻件的需求较大，大型锻件投影面积大，就目前的设备能力而言，均需采用分段锻造，也就是局部加载模锻。

虽然这种制造方法能够解决大大降低制造设备能力门槛，解决了对超大型设备的迫切要求，一定程度上降低能耗和满足工业对整体结构件的需求，但这种锻造方法会带来锻造工件存在重合区的问题，也就是分段锻造过程中锤头或压头在锻坯上的重复施压的锻造毗邻区域。由于重合区受力及变形与其它区域不同，因此成为导致锻件内应力分布不均的直接原因，重合区的存在引起锻件后续的淬火变形和机械加工变形，导致锻件合格率降低及加工困难。

发明内容

本发明的目的：提出一种滚轧锻式锻件制造模具及方法，解决传统方法制造存在的两个问题，一是(超)大型锻件对锻压设备能力要求高的问题，二是锻造方法引起的锻件内应力分布不均问题。

本发明的技术方案：

一种滚轧锻式锻件制造模具，包括：

至少一组轧辊模具组，

每组轧辊模具组包括传动齿轮、上轧辊模具、下轧辊模具及保形法兰；

上轧辊模具和下轧辊模具的传动轴上安装传动齿轮，在上或下轧辊模具传动轴两端安装保形法兰，所述保形法兰外周凸起部分内侧与下轧辊模具工作面接触，外侧与上轧辊模具工作面接触；

每组轧辊模具组安装于同一垂直线上，上轧辊模具下端和下轧辊模具上端的间隙根据锻坯变形需要的压缩率设置。

上轧辊模具和或下轧辊模具与锻件接触面设有成型齿、成型槽、成形图案中的至少一种或者组合。

同组的上轧辊模具和下轧辊模具的直径比根据需要生产的锻件长向曲率设定。

上或下轧辊模具传动轴两端的保形法兰可替换，两端保形法兰之间的距离等于需要生产的锻件宽度。

一种滚轧锻式锻件制造方法，包括：

将至少一组滚轧锻式锻件制造模具安装于滚轧锻机上，根据坯料厚度设置上轧辊模具、下轧辊模具之间间隙，由齿轮传递力矩至传动轴，带动上轧辊模具、下轧辊模具反向转动；

将坯料从轧辊模具组一端送入转动的轧辊模具组间隙中，滚动的上、下轧辊模具带动坯料运动，上、下轧辊模具从垂直方向挤压坯料，保形法兰从两侧对坯料挤压限位，迫使坯料按照上、下轧辊模具与两端保形法兰围成的形状成形。

本发明的优点：

与现有技术相比，本发明的出现大大降低了(超)大型锻件生产对大型锻压设备的需求，降低了生产成本；同时通过本发明所生产的锻件内应力较低且分布均匀，提高了产品的成品率和使用性能。

附图说明：

图1是本发明轧辊安装及传动示意图。

图2是本发明模具组设计配合示意图。

图3是本发明滚轧锻工艺示意图。

图4是本发明连续轧辊组示意图。

图5是本发明锻件截面外形轮廓图。

图6是本发明轧辊组模具示意图。

图7是本发明坯料与零件截面尺寸对比示意图。

图8是本发明轧辊组模具安装示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

一种滚轧锻式锻件制造模具，如图6、图8所示，包括：

至少一组轧辊模具组，

每组轧辊模具组包括传动齿轮4、上轧辊模具1、下轧辊模具2及保形法兰3；