[发明专利]复杂薄壁环形锻件的锻造成型工艺

说明书

一种复杂薄壁环形锻件的锻造成型工艺，用于具有复杂薄壁结构的高温渗碳轴承钢轴承套圈的锻造成型，通过使用金属成型工艺仿真软件模拟复杂环形锻件的全工序锻造加工过程，设计、优化各工序锻压模具，然后经过锯切下料‑加热‑锤上锻造‑仿形碾扩‑模压整形‑室温缓冷完成锻造成型工艺。本发明通过金属成型工艺仿真软件模拟锻件在锻造各工序中的成型形状，使金属流线的流向紧随锻件截面形状的变化而变化，因而可以得到预想得到的、良好的金属流线形状。本发明所提出的工艺技术方案，轴承套圈锻件的锻造成型合格率高、金属流线好，可实施性强，解决了具有复杂薄壁结构的高温渗碳轴承钢轴承套圈的锻造成型难题。

技术领域

本发明涉及轴承锻造技术领域，尤其是涉及一种复杂薄壁环形锻件的锻造成型工艺。

背景技术

某种军工型号轴承，材料为高温渗碳轴承钢13Cr4Mo4Ni4V，这种材料的轴承钢除具有一般轴承钢的性能外，还具有一定的高温硬度、高温接触疲劳强度、抗氧化性能、高温耐冲击性能和高温尺寸稳定性等特点。正是由于以上特点，导致该材料在加热状况下难以锻造成型。

另外，图1示出的是某种军工型号轴承套圈成品示意图，可以看出，该种军工型号轴承套圈的成品为具有内外挡边的复杂薄壁形结构。图2示出的是该型号轴承套圈锻件所设计要求的成型示意图，该轴承套圈锻件不仅要求锻造余量小、精度高，而且要求在轴承套圈的截面上，其金属流线随锻件截面形状要有良好流动形状。

经过多次实验，现有的轴承套圈锻造工艺很难完全满足该军工型号轴承锻件的技术要求。

发明内容

由于该材料的轴承钢高温塑性差、且为具有内外挡边的复杂薄壁形结构，若要在其有限的高温塑性形变前提下，使金属流线随锻件截面形状有良好流动形状，需要对锻件分阶段的、多次锻造成型。此外，为了保证锻压的尺寸精度，终锻时还需对锻件的整体进行整形，才能保证该军工型号轴承对套圈锻件的技术要求。经过反复论证，本发明公开了一种复杂薄壁环形锻件的锻造成型工艺，可满足该军工型号轴承对轴承套圈锻件的技术要求。

本发明采用如下技术方案：

一种复杂薄壁环形锻件的锻造成型工艺，用于具有复杂薄壁结构的高温渗碳轴承钢轴承套圈的锻造成型，包含以下步骤：

1）使用金属成型工艺仿真软件模拟复杂环形锻件的全工序锻造加工过程，设计、优化各工序锻压模具；

2）锯切下料：保证锻件端面垂直度≤1°；

3） 加热：保证锻件始锻温度≤1200℃，终锻温度≥850℃；

4）锤上锻造：包括单端面镦粗工序、冲盲孔工序、穿孔工序、平高工序；其中，在单端面镦粗工序中，锻件通过单端面镦粗模具锻压成型；所述单端面镦粗模具包括平锤头和单端面镦粗成型模，所述单端面镦粗成型模为具有锥台型腔的凹模，锥台型腔的形状与设计要求锻件形变需达到的形状相匹配；

5）仿形碾扩：通过仿形碾扩模具，使锻件的内环面、外环面与设计要求锻件形变需达到的内环面、外环面相符；所述仿形碾扩模具包括碾压辊和碾压轮，碾压辊设有与设计要求锻件形变需达到的内环面径向截面形状相对应的碾压面，碾压轮设有与设计要求锻件形变需达到的外环面径向截面形状相对应的碾压面，锻件在经仿形碾扩后，其实体充满碾压辊与碾压轮之间的间隙；

6）模压整形：通过模压整形模具，使锻件的内型面、外型面与设计要求锻件形变需达到的内型面、外型面相符；所述模压整形模具包括模压冲头和模压冲模，模压冲头设有与设计要求锻件形变需达到的内型面相匹配的冲头，模压冲模设有与设计要求锻件形变需达到的外型面相匹配的冲模；锻件在经模压整形后，其在内径尺寸上、外径尺寸上、高度上、圆度上、同心度上与设计要求相符合；

7）室温缓冷。

优选的，在仿形碾扩中，在仿形碾扩中，推压轮设有与设计要求锻件形变需达到的外环面径向截面形状相对应的推压面。