[发明专利]大型铝合金叉型截面环件轧制工艺方法

说明书

本发明公开了一种大型铝合金叉型截面环件轧制工艺方法，采用的环坯外表面平直、内表面具有用于贴合芯辊的周向槽型，环坯的叉型结构向下放置且叉型结构下端面具有斜角，采用的驱动辊为平直形状、芯辊外表面与设计环锻件内表面吻合，芯辊具有凸缘且凸缘上端面具有斜角，凸缘斜角能抵消叉型结构斜角的轴向偏载，芯辊安装时凸缘斜角的底端外缘低于工作台平面、顶端高于工作台平面，叉型结构斜角接触在凸缘斜角上，凸缘斜角和叉型结构斜角形成的空间使得环坯在轧制过程中外边缘下端产生自然拉缩，减小驱动辊与环坯的贴合长度从而减小所需径向轧制力。该方法使用现有卧式环轧机即可完成大型铝合金叉型截面环件轧制，工艺调整简单，易于使用，稳定性好。

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种大型铝合金叉型截面环件轧制工艺方法。

背景技术

铝合金叉型截面环件是一类非常典型、截面形状非常复杂的环件，被广泛用于航天工业，具有若干个直径尺寸系列，5米及以上等级直径尺寸由于用料多、径厚比大，制造困难。目前，铝合金叉型截面环件的制造工艺是先进行矩形截面环件轧制，再进行大量的后续机械加工得到叉型截面环件，不但浪费原材料，而且极大增加了制造周期。

为顺应航天轻量化要求，新型铝铜、铝锂合金的合金化程度提高，限制了合金铸锭的直径，因而限制了能用于环件轧制的铸锭重量，无法进一步提高航天装备的轻量化水平和环件的直径等级，因此进行异型截面环件轧制是唯一可行的途径。

现有卧式轧环机力能刚好满足原来5米直径铝合金矩形截面环件锻件的轧制要求，同时芯辊的轴向极限偏载小于20吨，但是异型截面环件锻件要包含径向、轴向和周向的试样块，必须增加原来矩形截面环件锻件的轴向高度，从而提高了轧环机轧制力能要求。因此，在现有卧式轧环机上进行大型铝合金叉型截面环件轧制，面临轧制力能不足、轧制过程不稳定、轴向偏载过大等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型铝合金叉型截面环件轧制工艺方法，该方法针对现有卧式环轧机轧制力能不足、轧制过程不稳定、轴向偏载过大等问题，使用现有卧式环轧机即可完成大型铝合金叉型截面环件的轧制生产，工艺调整简单，易于使用，稳定性好。

本发明所采用的技术方案是：

一种大型铝合金叉型截面环件轧制工艺方法，采用的环坯外表面平直、内表面具有用于贴合芯辊的周向槽型，环坯的叉型结构向下放置且叉型结构下端面具有斜角，采用的驱动辊为平直形状、芯辊外表面与设计环锻件内表面吻合，芯辊具有凸缘且凸缘上端面具有斜角，凸缘斜角能抵消叉型结构斜角的轴向偏载，芯辊安装时凸缘斜角的底端外缘低于工作台平面、顶端高于工作台平面，叉型结构斜角接触在凸缘斜角上，凸缘斜角和叉型结构斜角形成的空间使得环坯在轧制过程中外边缘下端产生自然拉缩，减小驱动辊与环坯的贴合长度从而减小所需径向轧制力。

进一步地，设凸缘斜角为α，α增大会增加径向轧制力需求，必须使α增加后的径向轧制力小于卧式环轧机的公称径向轧制力，同时使径向轧制力的最大值与轴向轧制力的最大值在轧制过程的时间上错开，α的计算式为

其中，F_max为卧式环轧机芯辊与基座连接部位能承受的最大轴向载荷，P为大型铝合金叉型截面环件所需的径向轧制力。

进一步地，设凸缘宽度为L，L的计算式为

其中，θ为叉型结构斜角，F_max为卧式环轧机芯辊与基座连接部位能承受的最大轴向载荷，P为大型铝合金叉型截面环件所需的径向轧制力，L₁为大型铝合金叉型截面环件在轴向的投影总长度，L₂为大型铝合金叉型截面环件上的叉型结构在轴向的投影长度。

进一步地，叉型结构斜角比凸缘斜角大2-5°。

进一步地，环坯内表面的周向槽型深度为30-50mm。