[发明专利]一种离心铸造双金属异形环件热辗扩成形方法

摘要

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。

主权项

1.一种离心铸造双金属异形环件热辗扩成形方法，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：设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：环坯截面为矩形截面，设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+2H tanα)‑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+2H tanα)‑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：驱动辊(1)为中部带有外台阶(5.1)的柱形辊，芯辊(2)为中部带有上、下外台阶(6.1、6.2)，上、下外台阶之间为锥形柱面，驱动辊(1)与芯辊(2)的外台阶面相切合，辗扩形成成形腔(7)，驱动辊外台阶(5.1)的高度H_q与成形腔(7)的高度H_X相等，即H_q＝H_X＝H+3～5mm，H为异形环锻件的轴向高度，驱动辊(1)与芯辊(2)的成形腔(7)半径应满足：(1/R_X1+1/R_q)≤1.75θ/H₀，R_X1为芯辊成形腔大端处半径，R_q为驱动辊外台阶(5.1)半径，θ＝tan^‑1μ为摩擦角，μ为摩擦系数，μ的取值范围为0.5～0.7，R_X1、R_q根据壁厚减薄量Δh＝[(D₀‑d₀)‑(D‑(d₁+2H tanα))]/2和辗扩过程的咬入条件与锻透条件Δh≥的关系进行确定，芯辊外台阶直径成形腔(7)的上、下内壁与水平面夹角β为4°～8°；(3)辗扩成形加工：①对采用离心铸造方法制造的内层Q345B、外层40Cr环坯(4)进行加热，外层加热温度为1180～1230℃，保温时间12～15h；②将加热的环坯(4)放置在闭式辗环机上，驱动辊(1)外台阶(5.1)的外表面与环坯(4)外表面外切，芯辊(2)的成形腔(7)斜面与环坯(4)的内表面接触；③初始辗扩温度为环坯(4)内层N′温度为1160～1180℃，外层W′温度为1170～1200℃；④启动驱动辊(1)带动环坯(4)和芯辊(2)作旋转运动，驱动辊(1)转速为24.7～27.8r/min，同时，芯辊(2)沿着环坯(4)径向壁厚方向向驱动辊(1)作变速进给运动：首先，芯辊(2)进给速度为3.0～3.5mm/s，时间10～15s，完成内层斜边成形70％；然后，芯辊(2)进给速度为2.0～2.5mm/s，时间20～30s，完成内层斜边成形95％和环锻件截面总体尺寸成形85％；最后，芯辊(2)进给速度为1.0～1.5mm/s，时间10～15s，完成环锻件所有截面尺寸成形加工；辗扩过程中应持续向驱动辊(1)和芯辊(2)之间的成形腔(7)内的环坯(4)喷高压冷却水，水温为25～30℃，当内层温度降至820～850℃时，停机，辗扩结束，将双金属异形环件风冷至室温，鼓风机风压为1815～1674Pa，流量为4520～5820m3/h。