[发明专利]大型壁厚突变环件近净复合成形方法

说明书

本发明公开了一种大型壁厚突变环件近净复合成形方法，将锻造冲孔后的小直径矩形截面环坯加热保温后取出并放到热轧环机上轧制，待外径长大至目标尺寸时停止轧制获得大直径矩形截面环坯，取出并加热保温；将大直径矩形截面环坯放到成形模具中热成形，获得所需形状的异形截面环坯后取出并加热保温；精环轧近净成形—将异形截面环坯放到轧环机上精环轧，通过异形轧辊近净成形出环件截面轮廓，待外径长大到目标尺寸时停止轧制获得壁厚突变环件；将壁厚突变环件快速放到胀形机上，利用余热进行热胀形来提高尺寸精度和圆度并改善残余应力分布，待胀形至目标尺寸后继续保压，冷却至室温后取出，获得目标环件。该方法成形精度高。

技术领域

本发明属于塑性加工技术领域，具体涉及一种大型壁厚突变环件近净复合成形方法。

背景技术

大型壁厚突变环件是指直径1米以上的截面轮廓形状急剧变化的环形件，如机匣环件，这类复杂结构环件通常采用环件轧制的方法成形出矩形截面环件，然后进行大量切削加工得到所需形状的异形截面环件，该方法不仅材料利用率低，加工效率低，而且大量切削破坏了金属流线分布，削弱了环件的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型壁厚突变环件近净复合成形方法，该方法整体形变均匀，成形精度高，材料利用率高，能改善环件内部组织状态、提高产品力学性能。

本发明所采用的技术方案是：

一种大型壁厚突变环件近净复合成形方法，包括步骤：S1、预环轧成形—将锻造冲孔后的小直径矩形截面环坯加热保温后取出并放到热轧环机上轧制，待外径长大至目标尺寸时停止轧制获得大直径矩形截面环坯，取出并加热保温；S2、模锻成形—将大直径矩形截面环坯放到成形模具中热成形，获得所需形状的异形截面环坯后取出并加热保温；S3、精环轧近净成形—将异形截面环坯放到轧环机上精环轧，通过异形轧辊近净成形出环件截面轮廓，待外径长大到目标尺寸时停止轧制获得壁厚突变环件；S4、热胀形精准定径—将壁厚突变环件快速放到胀形机上，利用余热进行热胀形来提高尺寸精度和圆度并改善残余应力分布，待胀形至目标尺寸后继续保压，冷却至室温后取出，获得目标环件。

在步骤S1中，成形的大直径矩形截面环坯内径d₂＝成形的异形截面环坯小端内孔直径d_s3，成形的大直径矩形截面环坯外径D₂＝成形的异形截面环坯小端外表面直径D_s3，成形的大直径矩形截面环坯高度其中V为目标环件体积；初始的小直径矩形截面环坯内径d₁＝冲孔所用冲头直径d_c，初始的小直径矩形截面环坯高度B₁＝B₂，初始的小直径矩形截面环坯外径

在步骤S1中，进行轧制前，小直径矩形截面环坯的加热温度控制在0.9～1倍的材料始锻温度以保证成形后的环坯具有细小晶粒；进行轧制时，热轧环机在允许范围内采用较快的进给速度以保证成形后的环坯晶粒更加细小，同时监控环坯温度，若低于材料终锻温度则立刻停止轧制并在加热后继续轧制。

在步骤S2中，成形模具包括凸模、凹模、镶块、导柱、底板和环形压块，凸模和凹模的工作面分别与成形的异形截面环坯的内外表面相匹配；热成形前，先将底板安装在凹模内孔下方，然后将镶块沿凹模内表面安装于底板上，然后将导柱通过底板上中心孔插入凹模，然后将大直径矩形截面环坯放入凹模内并放在镶块上，利用大直径矩形截面环坯预热成形模具；热成形时，先将凸模插到导柱上，然后压力设备下压凸模至目标位完成异形截面环坯的小端成形，然后压力设备上行并将环形压块套在凸模上方，然后压力设备下压环形压块至目标位，完成异形截面环坯的大端台阶成形；热成形结束后，先取下环形压块，然后通过底板将镶块、凸模和异形截面环坯顶出，然后将异形截面环坯从凸模上取出。

在步骤S2中，进行热成形时，压力设备在允许范围内采用较快的下压速度以防止环坯与模具长时间接触温降过快，同时监控环坯温度，若温度过低则立刻停止热成形并在加热后继续热成形。