CN101972830A - 超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺 - Google Patents

超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺 Download PDF

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李承鼎
华林
赵玉民
毛华杰
钱东升
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Abstract

本发明涉及热镦粗工艺。超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,其特征在于它包括如下步骤:1)将加热的大高径比的高温铸锭吊放在下凹模具上;2)调整上凸模具位置确保上凸模具中心线与铸锭、下凹模具中心线重合;3)由动力机构驱动上凸模具下移;4)随着上凸模具进一步下移,铸锭高径比不断变小;5)将已经被镦粗至贴模状态的铸锭倒转,将下凹模具更换成平板模具,上凸模具进一步下降;6)将上凸模具更换为平板模具,进一步下降,使得铸锭镦平至所要求的毛坯高度尺寸,得到镦粗毛坯。本发明能在保证大高径比铸锭热镦粗过程顺利进行的情况下,还要保证镦粗完成后的镦粗毛坯应力、应变分布均匀、鼓形小,内部组织均匀,为后续锻件的制造提供了良好性能的镦粗毛坯。

Description

超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及超大型黑色金属、钛合金锻件自由锻开坯过程中热镦粗工艺。 背景技术
[0002] 大型锻件制造具有形大体重,生产品种多而数量少,生产周期长而质量要求高,生 产管理复杂等特点。其中冶金、锻压与发电设备等是需要大型锻件的主要产品,而制造这些 设备的关键之一是大型锻件的生产。超大型轴承内、外圈、液压机缸体等不仅面临恶劣的工 况条件,而且要求很高的使用寿命,这就需要具有良好的性能。因此制造高质量、高性能的 锻造毛坯对于制造良好性能的锻件具有重要意义。
[0003] 锻造工艺因为具有细化工件晶粒和提高工件强度的优点,所以广泛应用于工业生 产,锻件的质量包括外在质量和内部质量,其中锻件的内部质量是锻件生产的核心环节。要 提高锻件质量,就必须通过控制塑性变形过程,通过调节各种参数来消除铸态组织,得到均 勻细小的晶粒组织,以改善性能。其中铸锭的热镦粗是锻造开坯的基础工艺,热镦粗工艺的 好坏很大程度上决定了锻件的质量。
[0004] 传统的平板自由锻热镦粗方法,当高径比H/D大于3. 0时,铸锭在镦粗过程中易发 生失稳,产生折叠现象,同时镦粗开始的过程中铸锭呈现双鼓形,当鼓形过大时,铸锭内应 力就会过大而且分布不均,容易导致铸锭镦粗过程中开裂。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,该工艺热镦 粗过程能顺利进行。
[0006] 为实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:超大型环锻件大高径比铸锭热镦 粗工艺,其特征在于它包括如下步骤:
[0007] 1)将加热的大高径比的高温铸锭吊放在下凹模具上,保证铸锭和下凹模具中心线 重合,通过工作台输送铸锭和下凹模具进入压力机;
[0008] 2)调整上凸模具位置确保上凸模具中心线与铸锭、下凹模具中心线重合;
[0009] 3)由压力机的动力机构驱动上凸模具下移,缓慢给铸锭施加压力:开始铸锭上端 面中心线处发生变形,同时铸锭下端面的外沿发生变形,随着上凸模具继续下移,铸锭的上 端面逐渐贴模(贴上凸模具),铸锭的下端面与下凹模具之间的空腔逐渐充填;
[0010] 4)随着上凸模具进一步下移,铸锭高径比不断变小;
[0011] 5)将已经被镦粗至贴模状态的铸锭倒转,工作台移动,将下凹模具更换成平板模 具,将倒转的铸锭在平板模具上定位好,上凸模具进一步下降,铸锭高径比不断变小,使得 铸锭下端镦平,铸锭上端贴模(贴上凸模具);
[0012] 6)将完成上述步骤的铸锭,吊往另一台更大压力机上,将上凸模具更换为平板模 具(此时下模也为平板模具),然后上方的平板模具进一步下降,铸锭高径比不断变小,使 得铸锭镦平至所要求的毛坯高度尺寸,完成大高径比的铸锭热镦粗,得到镦粗毛坯。
3[0013] 所述步骤3)中的压力机采用液压机。
[0014] 所述上凸模具的凸面呈弧形或锥形。下凹模具的凹面呈弧形。
[0015] 所述上凸模具的凸面可以具有同一半径的弧面,也可以具有多种不同半径的弧度 且弧面之间平滑过渡,下凹模具同样具有多种不同半径的弧度且弧面之间平滑过渡。
[0016] 所述超大型环锻件是指外径在5米以上的环锻件。
[0017] 所述大高径比是指高径比H/D ^ 3. O0
[0018] 所述高温铸锭是指铸锭的温度为不同材料铸锭的始锻温度。
[0019] 所述缓慢是以10-50mm/s的位移向下移动。
[0020] 所述给铸锭施加压力为根据不同材料铸锭施加所需的压力。
[0021] 所述更大压力机是指吨位更大的压力机(液压机)。
[0022] 上凸模具与下凹模具的工作面可为相对的弧形面,也可为不相对的弧形面。
[0023] 本发明的有益效果是:在保证大高径比铸锭热镦粗过程能顺利进行(不会导致 铸锭镦粗过程中开裂、倾斜)的情况下,还要保证镦粗完成后的镦粗毛坯应力、应变分布均 勻、鼓形小,内部组织均勻,为后续锻件的制造提供了良好性能的镦粗毛坯。
附图说明
[0024] 图1为本发明采用第一种上凸模的镦粗制坯过程示意图。
[0025] 图2为本发明采用第二种上凸模的镦粗制坯过程示意图。
[0026] 图3为本发明采用第三种上凸模的镦粗制坯过程示意图。
[0027] 图4为本发明的上凸模具的第一种结构示意图。
[0028] 图5为本发明的上凸模具的第二种结构示意图。
[0029] 图6为本发明的上凸模具的第三种结构示意图。
[0030] 图7为本发明的下凹模具的结构示意图。
[0031] 图8为鼓形系数的结构示意图。
[0032] 图9为镦粗后毛坯的应力应变分布图。
[0033] 图中;1-上凸模具,2-下凹模具,3-铸锭。图8中:巧表示镦粗后毛坯上端面半径, r2表示镦粗后毛坯下端面半径,rfflax表示镦粗后毛坯最大半径,H表示镦粗后毛坯的高度。
[0034] 具体设施方式
[0035] 为了能更好地对本发明的工艺方案进行理解,下面通过具体地实施例并结合附图 进行详细地说明:
[0036] 实施例1 (本例以42CrMo材料说明):
[0037] 如图1、图4、图7所示,超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,它包括如下步 骤:
[0038] 1) 42CrMo圆铸锭的高径比H/D为3. 0,42CrMo圆铸锭的高为3000mm,直径为 1000mm,将42CrMo圆铸锭加热至始锻温度1150°C,将加热的大高径比的高温铸锭(42CrMo 圆铸锭)吊放在下凹模具2上,保证铸锭和下凹模具中心线重合,通过工作台输送铸锭和下 凹模具进入压力机;
[0039] 2)调整上凸模具1位置确保上凸模具中心线与铸锭、下凹模具2中心线重合;此 时上凸模具、下凹模具间距为2930mm ;
4[0040] 3)调整完毕后,由液压机驱动上凸模具下移,以10mm/S的速度给铸锭施加压力: 开始铸锭3的上端面中心线处发生变形,同时铸锭下端面的外沿发生变形,随着上凸模具 继续下移,铸锭的上端面逐渐贴模(贴上凸模具),铸锭的下端面与下凹模具之间的空腔逐 渐充填;
[0041] 4)随着上凸模具进一步下移,铸锭高径比不断变小;此时上、下模具间距为 2216mm ;
[0042] 5)将已经被镦粗至贴模状态的铸锭倒转,工作台移动,将下凹模具更换成平板模 具,将倒转的铸锭在平板模具上定位好(此时上、下模具间距为2246mm),上凸模具进一步 下降,铸锭高径比不断变小,使得铸锭下端镦平,铸锭上端贴模(贴上凸模具);此时上、下 模具间距为1842mm ;
[0043] 6)将完成上述步骤的铸锭,吊往另一台更大吨位压力机(液压机)上,将上凸模具 更换为平板模具(此时下模也为平板模具,此时上、下模具间距为1951mm),然后进一步下 降,铸锭高径比不断变小,使得铸锭镦平至所要求的毛坯高度尺寸约为600mm,完成大高径 比的铸锭热镦粗(42CrMo圆铸锭热镦粗,此时上、下模具间距为600mm),得到镦粗毛坯。
[0044] 采用超声波探伤仪器对冷态的镦粗毛坯进行裂纹检测,未发现镦粗毛坯开裂(铸 锭热镦粗过程中也未出现开裂现象),即本发明能在保证大高径比铸锭热镦粗过程顺利进 行。
[0045] 采用测量鼓形系数的方法确定鼓形的大小,如图8所示。应力应变分布情况可由 应力应变分布图确定,如图9所示。
[0046] 实施例2 :
[0047] 与实施例1基本相同,不同之处在于:铸锭的材料为TA2,铸锭的高径比H/D为3, 铸锭的始锻温度为980°C ;上凸模具采用图2、图5的结构。
[0048] 实施例3 :
[0049] 与实施例1基本相同,不同之处在于:铸锭的材料为GCrl5,铸锭的高径比H/D为 3,铸锭的始锻温度为1050-1100°C ;上凸模具采用图3、图6的结构。

Claims (10)

  1. 超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,其特征在于它包括如下步骤:1)将加热的大高径比的高温铸锭吊放在下凹模具上,保证铸锭和下凹模具中心线重合,通过工作台输送铸锭和下凹模具进入压力机;2)调整上凸模具位置确保上凸模具中心线与铸锭、下凹模具中心线重合;3)由压力机的动力机构驱动上凸模具下移,缓慢给铸锭施加压力:开始铸锭上端面中心线处发生变形,同时铸锭下端面的外沿发生变形,随着上凸模具继续下移,铸锭的上端面逐渐贴模,铸锭的下端面与下凹模具之间的空腔逐渐充填;4)随着上凸模具进一步下移,铸锭高径比不断变小;5)将已经被镦粗至贴模状态的铸锭倒转,工作台移动,将下凹模具更换成平板模具,将倒转的铸锭在平板模具上定位好,上凸模具进一步下降,铸锭高径比不断变小,使得铸锭下端镦平,铸锭上端贴模;6)将完成上述步骤的铸锭,吊往另一台更大压力机上,将上凸模具更换为平板模具,然后上方的平板模具进一步下降,铸锭高径比不断变小,使得铸锭镦平至所要求的毛坯高度尺寸,完成大高径比的铸锭热镦粗,得到镦粗毛坯。
  2. 2.根据权利要求1所述的超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,其特征在于:所述 步骤3)中的压力机采用液压机。
  3. 3.根据权利要求1所述的超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,其特征在于:所述 上凸模具的凸面呈弧形或锥形。
  4. 4.根据权利要求1所述的超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,其特征在于:下凹 模具的凹面呈弧形。
  5. 5.根据权利要求1所述的超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,其特征在于:所述 上凸模具的凸面为具有同一半径的弧面。
  6. 6.根据权利要求1所述的超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,其特征在于:所述 上凸模具的凸面为具有多种不同半径的弧度且弧面之间平滑过渡。
  7. 7.根据权利要求1所述的超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,其特征在于:下凹 模具为具有多种不同半径的弧度且弧面之间平滑过渡。
  8. 8.根据权利要求1所述的超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,其特征在于:所述 大高径比是指高径比H/D ^ 3. O0
  9. 9.根据权利要求1所述的超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,其特征在于:所述 高温铸锭是指铸锭的温度为不同材料铸锭的始锻温度。
  10. 10.根据权利要求1所述的超大型环锻件大高径比铸锭热镦粗工艺,其特征在于:所述 缓慢是以10-50mm/s的下行速度向下移动。
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