[发明专利]大型外轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法在审

专利信息
申请号: 202110895598.5 申请日: 2021-08-05
公开(公告)号: CN113680932A 公开(公告)日: 2021-11-23
发明(设计)人: 华林;邓加东;钱东升;兰箭;王丰;吴荣文 申请(专利权)人: 武汉理工大学
主分类号: B21H1/06 分类号: B21H1/06;B21B27/02;G06F17/11
代理公司: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 代理人: 郑梦阁;唐万荣
地址: 430070 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 大型 外轮 突变 截面 环件近净 复合 轧制 成形 方法
【说明书】:

发明公开了一种大型外轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法,包括以下步骤:根据目标环形锻件的尺寸形状,将其做分割处理,确定出中间产物异形环坯的尺寸;紧接着,确定初始矩形截面环坯尺寸,在加工出初始矩形截面环坯后,将初始矩形截面环坯外侧安装凹模,初始矩形截面环坯内侧安装芯模,通过对矩形截面环坯进行连续局部径向挤压获得中间产物异形环坯;将中间产物异形环坯进行近净复合轧制,在近净复合轧制时,中间产物异形环坯外侧安装有主轧辊、副轧辊和导向辊,中间产物异形环坯内安装有芯辊。本大型外轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法,其尺寸精度高,材料利用率高,极大的减少了后期机加工成本,同时大大提高了产品的力学性能。

技术领域

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

背景技术

大型外轮廓突变截面环件是指直径一米以上、内表面直壁、外表面带有多个突变深槽台阶特征的环形构件。该类环件在航空航天、石油化工以及轮船等领域的重大装备的关键构件中有着广泛的应用,对产品综合性能有较高要求。环件轧制是一种高效率、高质量、低耗材、低能耗的先进特种制造技术,它是通过对坯料连续的塑性变形来达到生产高质量无缝环件的一种工艺方法。但是,对于这类外表面带有深槽突变结构的环件轧制所需的坯料需要合理地设计环坯体积分配,否则在轧制过程中容易发生填充不完全、折叠等不良现象。目前,此类复杂环形构件主要通过环件轧制成形出矩形截面环件,再通过切削的方法加工出外表面深槽突变结构。这种方法虽然可以制造出该类构件,但同时也造成了原材料的大量浪费、加工效率降低;而且,机加工破坏了构件原有金属流线的完整性,削弱了环件的力学性能。因此,亟需开发一种适用于大型外轮廓突变截面环件的成形工艺方法,实现该类环件低消耗、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外轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法,旨在减少机加工过程,同时提供产品力学性能。

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

根据目标环形锻件的尺寸形状,将其做分割处理,并针对分割后的各构件分别设计环坯,再将各构件的环坯进行组合,确定出适用于近净轧制成形的中间产物异形环坯的尺寸,并根据中间产物异形环坯的尺寸确定初始矩形截面环坯尺寸;

根据确定出的初始矩形截面环坯尺寸加工初始矩形截面环坯后,将初始矩形截面环坯外侧安装凹模,初始矩形截面环坯内侧安装芯模,通过对矩形截面环坯进行连续局部径向挤压获得中间产物异形环坯,中间产物异形环坯的外表面具有突变轮廓,凹模工作面尺寸与中间产物异形环坯外表面尺寸保持一致;

将中间产物异形环坯进行近净复合轧制,在近净复合轧制时,中间产物异形环坯外侧安装有主轧辊、副轧辊和导向辊,中间产物异形环坯内安装有芯辊,由主轧辊、芯辊以及副轧辊组成轧制工作面,由导向辊进行圆度控制和轧制稳定性控制,得到目标环形锻件。

优选地,在中间产物异形环坯成型时,凹模在初始矩形截面环坯的径向上往复地运动,芯模轴向穿过初始矩形截面环坯,并且带动初始矩形截面环坯转动,随着挤压的进行,在凹模的挤压下,成形出环坯的局部突变轮廓,随后凹模退回原始位置,芯模带动环坯转动一个预设角度后停止;然后,重复上一步的挤压过程,以此循环,直至环坯外表面的突变轮廓全部成形。

优选地,所述中间产物异形环坯的尺寸采用以下方式确定:

当目标环形锻件外表面有五个台阶时,将目标环形锻件从轴向中间平面将其分割,划分为构件A和构件B两个构件,分别对分割后的构件进行环坯设计,得到构件A与B分别对应的环坯A和环坯B的尺寸,然后,根据构件A与构件B 的对应环坯A和环坯B尺寸相加得到中间产物异形环坯的尺寸;

根据分割后目标环形锻件的体积和高度始终保持不变,则构件A和B的体积和高度满足下列式子:

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