[发明专利]一种离心铸造双金属异形环件热辗扩成形方法

说明书

一种离心铸造双金属异形环件热辗扩成形方法，属于环件加工技术领域，其特征在于包括以下工艺步骤：（1）根据双金属异形环件的尺寸，计算辗扩比K和环坯的尺寸；（2）辗扩孔型设计：采用闭式孔型辗扩，驱动辊为中部带有外台阶的柱形辊，芯辊为中部带有上、下外台阶，上、下外台阶之间为锥形柱面，驱动辊与芯辊的外台阶面相切合，形成成形腔；（3）辗扩成形加工：对离心铸造的内层Q345B、外层40Cr双金属环坯进行加热，确定环坯内层、外层初始温度及驱动辊转速和芯辊变速进给速度，当内层温度降至820~850℃时，辗扩结束。本发明优点是设备投资小，节能节材，双金属异形环件内、外层交界面结合强度高。

技术领域

本发明属于环件加工技术领域，具体涉及一种离心铸造双金属异形环件热辗扩成形方法。

背景技术

双金属异形环件是指外表面或内表面的材质不一样、截面形状不规则的异形环件，图1所示环件的内层N和外层W所用材质不同，且环件内层的内表面具有斜度，形状复杂，所具有的物理、化学以及力学性能都比单一金属环件优越得多，成为贵重单金属环件的替代产品，在服役条件恶劣的石油化工、能源和航空航天等工业领域得到广泛的应用。工程领域常用的双边支重轮体、混凝土搅拌车支撑导轨、双边法兰和高压球阀体等关键基础件均属于双金属异形环件，对其尺寸精度、组织稳定性及耐磨性等性能质量的要求较高。

目前，该类双金属异形环件的生产方法主要是先采用锻造、冲孔工序预制成两个单金属矩形截面环形锻坯，再同心贴合在一起，利用辗环机使其产生壁厚减小、直径扩大的连续局部塑性变形，得到具有一定质量性能的双金属矩形截面环件锻件，然后经过机械切削加工出环件内层内表面具有一定倾斜度的形状。上述方法的缺点是会导致环件内层周向金属纤维流线在切削过程中被破坏，组织性能恶化，严重降低其使用寿命；并且，在目前的生产方法中，辗扩前制坯困难，锻造、冲孔工序设备投资大，材料与能源浪费严重，生产效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种离心铸造双金属异形环件热辗扩成形方法，可以有效地克服现有技术存在的缺点。

本发明的目的是这样实现的，其特征在于工艺步骤如下：

(1)根据双金属异形环件的尺寸，设计出环坯的尺寸：

图1所示为双金属异形环件的尺寸标识图，图中：D为异形环件的外径，d₁为异形环件的内径，D₁为异形环件内层与外层结合面的直径，H为异形环件的轴向高度，α为异形环件内壁的倾斜角，异形环件的体积为：

图2所示为双金属环坯的尺寸标识图，环坯截面为矩形截面，图中：D₀为环坯外径，d₀为环坯内径，D₀₁为环坯内层与外层结合面的直径，H₀为环坯的轴向高度，计算辗扩比K＝[(d₁+2Htanα)-150]/d₀，K的取值范围为1.8～2.4，根据辗扩变形前后的体积不变原理，环坯的轴向高度为：

环坯内径：d₀＝[(d₁+2Htanα)-150]/K

环坯外径：

环坯内层与外层结合面的直径：D₀₁＝(D₀+d₀)/2

(2)辗扩孔型设计：