[发明专利]大型内轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法

说明书

本发明公开了一种大型内轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法，包括以下步骤：对镦粗冲孔后的矩形截面环坯通过开式轧制，获得大直径矩形截面环坯以用于后续对环坯内表面进行突变截面成形；将环件开式轧制预轧成形得到的大直径矩形截面环坯放置于轧制闭式模具中进行径向闭式轧制成形，当环件截面轮廓填充完成后，得到目标锻件，轧制闭式模具包括位于大直径矩形截面环坯内的第二芯辊、套于大直径矩形截面环坯外的环形约束模以及位于环形约束模外侧的第二驱动辊。本发明提出的大型内轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法，可实现低原材料消耗、高效率成形，并提高产品综合力学性能。

技术领域

本发明涉及轧制方法技术领域，尤其涉及一种大型内轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法。

背景技术

大型内轮廓突变截面环件是指直径1米以上、外表面直壁、内表面带有若干个突变台阶特征的环形构件，该类环件在航空、航天等重大装备的关键构件中有着广泛应用，对产品综合性能有较高要求。环件轧制是一种通过连续局部塑性成形制造高质量无缝环件的先进方法，其具有高效率、低消耗、高质量以及低耗材等生产优点。然而，对于这类内表面带有若干个突变截面环件轧制而言，其轧制所需的环坯设计和台阶成形较为困难。针对该类复杂环形构件，目前的主流制造工艺主要是通过环件径向或径轴向轧制成形获得矩形截面环件，再通过切削的方法加工出内表面突变台阶。这种方法不仅造成材料大量浪费、加工效率低，而且切削加工会破坏金属原有流线的完整性，削弱了环件的力学性能。因此，亟需开发一种适合于大型内轮廓突变截面环件的成形方法，实现该类环件低原材料消耗、高效率成形，改善金属流线分布完整性，并提高产品综合力学性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种大型内轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法，旨在实现低原材料消耗、高效率成形，并提高产品综合力学性能。

为实现上述目的，本发明提供一种大型内轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法，包括以下步骤：

对镦粗冲孔后的矩形截面环坯通过开式轧制，获得大直径矩形截面环坯以用于后续对环坯内表面进行突变截面成形，开式轧制模具包括位于矩形截面环坯内的第一芯辊以及位于矩形截面环坯外侧的第一驱动辊；

将环件开式轧制预轧成形得到的大直径矩形截面环坯放置于轧制闭式模具中进行径向闭式轧制成形，当环件截面轮廓填充完成后，得到目标锻件，轧制闭式模具包括位于大直径矩形截面环坯内的第二芯辊、套于大直径矩形截面环坯外的环形约束模以及位于环形约束模外侧的第二驱动辊，通过第二驱动辊带动环形约束模转动，从而带动大直径矩形截面环坯转动，第二芯辊做进给运动并随大直径矩形截面环坯做从动的旋转运动。

优选地，开式轧制时得到的大直径矩形截面环坯尺寸如下：

其中，D、d、B分别为大直径矩形截面环坯的外径、内径、高度；D_f为目标锻件的外径，B_f为目标锻件高度；V为目标锻件的体积，d_fi分别为目标锻件由上到下各内孔台阶内孔直径，B_fi分别为目标锻件由上到下各台阶的高度，n为目标锻件台阶的数量；

镦粗冲孔后环坯的尺寸如下：

其中，D₀、d₀、B₀分别为镦粗冲孔后环坯的外径、内径、高度，K为当量轧比。

优选地，所述第二芯辊工作表面的台阶的最大直径由下式确定：

0D_Ci-max≤0.8d(i＝1,2,3,…,n)；

其中，D_Ci-max为芯辊工作表面的台阶的最大直径。

优选地，所述第二芯辊外表面各台阶的高度由下式确定：