[发明专利]一种大型环形锻件的制造工艺

说明书

本发明涉及一种大型环形锻件的制造工艺，该工艺首先制备预制坯；然后通过多级沙漏形模块的镦粗变形和锻间保温工艺将预制坯制成毛坯，最后将毛坯制造加工成环形锻件。本发明将预制坯制成沙漏形模块，使镦粗过程的变形集中于界面位置，且避免了表面拉应力的产生，使坯料均匀地受到较大压应力，明显改善坯料表面的拉应力状态。该工艺比传统组焊式工艺更节约材料成本，并能够缩短制造周期，所制造的环形锻件性能波动性小，可靠性高。

技术领域

本发明涉及金属材料的制造方法，具体涉及一种大型环形锻件的制造工艺。

背景技术

一部人类社会发展历史，从某种意义上说是使用和发展材料的历史。社会的高速发展对材料的制造加工提出了越来越高的要求。新材料及其先进制造技术成为国家支撑产业升级的关键。以大型环形锻件为例，其广泛应用于航空航天、石油、化工及核电站的大型容器中，其制造技术直接决定着重大装备的制造水平。

在现有工业水平下，环形锻件使用的钢锭采用模铸锭或电渣锭制造。对于大尺寸环形锻件往往采用组焊式结构。组焊工艺成本高、周期长。另外，焊缝位置是铸态组织，性能远低于母材，会影响产品的可靠性。

为了满足设计安全可靠经济的要求，有必要开发一种新型的低成本、短工期的大型环形锻件的制造工艺。

发明内容

本发明的目的在于针对大型环形锻件的制造，提供一种更加安全、可靠和经济的制造工艺。

本发明的技术方案如下：一种大型环形锻件的制造工艺，包括如下步骤：

(S1)制备预制坯；

(S2)将预制坯制成I级沙漏形模块；

(S3)通过对I级沙漏形模块加热后实施沿高度方向的镦粗变形和锻间保温，制成中间坯料；

(S4)将中间坯料制成II级沙漏形模块；

(S5)通过对II级沙漏形模块加热后实施沿高度方向的镦粗变形和锻间保温，制成毛坯；

(S6)将毛坯制造加工成环形锻件。

进一步，如上所述的大型环形锻件的制造工艺，该工艺能够多次重复步骤(S4)-(S5)，将中间坯料制成多级沙漏形模块，然后再制成毛坯。

进一步，如上所述的大型环形锻件的制造工艺，步骤(S1)中所述的预制坯由铸坯、锻坯或轧坯基元构筑并封焊、锻造而成；或者由锻坯通过机械加工方式直接制成。

进一步，如上所述的大型环形锻件的制造工艺，步骤(S2)中，将所述预制坯制成锥台形状单元，然后将两个锥台形状单元的小面叠放在一起，进行真空电子束焊接，制成I级沙漏形模块；步骤(S4)中，将所述中间坯料制成锥台形状单元，然后将两个锥台形状单元的小面叠放在一起，进行真空电子束焊接，制成II级沙漏形模块。所述锥台形状单元可以为圆锥台形状或四棱锥台形状，两个锥台形状单元的中间界面处平滑过渡。

进一步，如上所述的大型环形锻件的制造工艺，所述真空电子束焊接的焊接深度为20-50mm。

进一步，如上所述的大型环形锻件的制造工艺，步骤(S2)和(S4)中所述沙漏形模块的高径比在1-3之间。

进一步，如上所述的大型环形锻件的制造工艺，步骤(S3)和(S5)中对沙漏形模块实施镦粗变形的压下量为坯料总高度的30％-55％。

进一步，如上所述的大型环形锻件的制造工艺，步骤(S3)和(S5)中将镦粗后的坯料实施高温扩散连接，加热温度不低于1200℃，均温后的保温时间不低于12小时。

进一步，如上所述的大型环形锻件的制造工艺，步骤(S6)中通过镦粗、冲孔、扩孔、平整工艺，将毛坯制造加工成环形锻件。