CN102240762A - 复杂环形锻件特定金属流线的锻造成形工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复杂环形锻件特定金属流线的锻造成形工艺，包括如下步骤：下料-墩粗-制坯-冲连皮-辗扩，其特征在于：所述的下料步骤要求为下料的端面垂直度≤1.5°，料段端面无马蹄形；辗扩前环坯设计遵循的原则是等厚、等重原则和仿形原则；所述的辗扩步骤为采用辗扩成形工艺，辗扩成形模具结构即辗压轮、芯轴设计应根据锻件止口结构进行径向分层设计，即辗压轮型腔形状与锻件结构的外圆部分相匹配，芯轴设计包含止口锻件部分，从而在辗压轮与芯轴间形成闭合型腔。制得的锻件满足近似椭圆环状的金属流线要求。

Description

复杂环形锻件特定金属流线的锻造成形工艺

技术领域

本发明属于环形锻件辗扩成形领域，特别涉及一种复杂环形锻件特定金属流线的锻造成形工艺。

背景技术

一种碳钢热锻环形锻件，该产品交付状态为热前精加工，顾客后序加工工序采用中频感应淬火，而对于这些交付状态的产品，如在止口端面位置和里孔处均有尖角环槽(如卡簧槽)的产品(如图2所示)，为了防止感应淬火过程中第一卡簧槽(位置在止口端面)和第二卡簧槽(位置在里孔)产生淬火裂纹，顾客要求产品的金属流线必须避让开里孔和止口端面的这两个环槽(卡簧槽)位置，为了满足要求，需要针对产品的流线型态做新的设计，从而有效避让开两处环槽(卡簧槽)位置，如图5所示近似椭圆环状的金属流线形态即可满足顾客要求。而该类型的环形锻件，传统的锻造工艺大多采用：下料→墩粗→热锻制坯(辗扩前环坯)→辗扩(成直板型如图1所示)→车加工形成双内止口，传统的锻造工艺会使得锻件的金属流线形态为开环形态，不能同时有效避开里孔和止口端面的这两个环槽(卡簧槽)位置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，满足顾客特殊的金属流线形态要求，采用如下的锻造成形工艺，包括如下步骤：下料-墩粗-制坯-冲连皮(也称冲孔)-辗扩，其特征在于：

所述的下料步骤要求为下料的端面垂直度≤1.5°，料段端面无马蹄形。优选采用带锯床、圆盘锯等锯切设备下料。

原因：下料的端面垂直度和圆度会改变辗扩前环坯金属流线的形态，最终改变锻件的金属流线，因此应采用带锯床、圆盘锯等设备下料。对于≤φ80的钢材，传统的下料工艺大多采用普通的棒料剪断机，料段端面垂直度＞2°，同时端面会不同程度地出现马蹄形，改变了环坯的金属流线形态。

辗扩前环坯设计遵循的原则是等厚、等重原则和仿形原则。

1)等厚、等重原则。

即环坯与锻件实体部分厚度、体积相等，优选通过CAXA、PROE、UG等三维软件来设计计算环坯外形结构尺寸。这是常规辗扩工艺的环坯设计基础，在此不作详细阐述。

2)仿形原则。

即辗扩前环坯结构形状应与锻件结构相同或相近，这是形成顾客特定金属流线的重要因素之一。

3)连皮的位置设计。

环坯的连皮位置设计在靠近环坯厚度的中心附近，辗扩前环坯的连皮位置是金属流线汇集的出口位置，这是形成特定金属流线的重要因素之二。

4)更优选地，环坯的止口结构圆角、止口拔模斜度设计应根据辗扩前环坯与锻件的辗扩比而定。辗扩比≤2时，制坯止口结构圆角≤R3，拔模斜度5°～15°；辗扩比＞2时，制坯止口结构圆角≤R5～R8，拔模斜度17°～50°。

所述的辗扩步骤为采用辗扩成形工艺，辗扩成形模具结构即辗压轮、芯轴设计应根据锻件止口结构进行径向分层设计，即辗压轮型腔形状与锻件结构的外圆部分相匹配，芯轴设计包含锻件的止口部分，从而在辗压轮与芯轴间形成闭合型腔。

采用辗扩成形工艺结合特殊的辗扩模具结构设计会将制坯工序流线汇集出口流向加以改变。经过辗扩成形工序后，锻件的金属流线形态由开环形态转向近似椭圆环状，这样特殊的金属流线形态有利于防止顾客后序中频感应淬火工艺中裂纹的产生。

本发明所具有的有益效果：

采用本发明工艺下料-墩粗-制坯-冲孔-辗扩，制得的锻件满足近似椭圆环状的金属流线要求，在后序工艺热处理正火-调质-粗加工-精加工不会改变产品的金属流线形态，从而使里孔和止口端面含有双卡簧槽的产品在后序的中频感应淬火过程中在卡簧槽位置不产生淬火裂纹。

附图说明

图1为背景技术中传统的锻造工艺中辗扩成直板型的示意图；

图2为实施例1中精加工后的产品示意图；

其中1为第一卡簧槽，2为第二卡簧槽；

图3为实施例1的锻件示意图；

图4为实施例1的制坯金属流线形态示意图；

其中1a为第一卡簧槽的位置，2a为第二卡簧槽的位置。

图5为实施例1辗扩后金属流线形态示意图；

图6为背景技术中传统的锻造工艺辗扩-车加工后的金属流线形态示意图；

图7为实施例1中辗扩模具辗压轮、芯轴的示意图；

其中3为碾压轮，4为锻件，5为芯轴；

图8为实施例1的工艺流程示意图；

6为下料，7为墩粗，8为制坯，9为冲孔，10为辗扩。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述，但不限定本发明。

实施例1

如图2所示的产品，在产品的止口端面位置设有第一卡簧槽1，在产品的里孔位置设有第二卡簧槽2，一般针对这种产品的顾客要求：产品的金属流线必须避让开第一卡簧槽1和第二卡簧槽2位置。

为了满足顾客要求，可以将该产品的金属流线型态设计成近似椭圆环状的形态，如图5所示。

为了实现上述目的，本发明的工艺包括如下步骤：

下料(带锯床)→墩粗→热锻制坯(630T电动螺旋压力机)→冲连皮→辗扩(250立式辗环机)，制得锻件，锻件示意图如图3所示。

后工序包括热处理正火→调质→粗加工→精加工，制得产品，产品示意图如图2所示，后工序不会改变产品的金属流线型态，为公知技术，不作详细说明。

下料步骤采用带锯床下料，保证下料的端面垂直度≤1.5°，料段端面无马蹄形，彻底消除下料端面质量对产品金属流线的影响。

热锻制坯步骤设计热锻制坯的双内止口形状，形成图4所示制坯金属流线。制坯设计遵循等厚、等重原则和仿形原则，辗扩前环坯图见图8工艺流程图。

(一)等厚、等重原则。

通过CAXA三维软件设计辗扩前环坯外形结构尺寸，常规三维成形进行体积计算，使得环坯与锻件体积即重量相等。

(二)仿形原则。

辗扩前环坯形状结构设计成双面内止口(辗扩前环坯结构形状应与锻件结构相同或相近，锻件结构形状应与精加工后产品的结构相同或相近)，根据上述等厚、等重原则使得环坯双内止口部分的体积与锻件对应止口的体积相等，使得流线汇集处避让开第一卡簧槽1位置，如图4所示。

(三)连皮的位置设计。

辗扩前环坯的连皮位置即金属流线汇集的出口位置。因此图3所示辗扩前环坯的连皮位置设计在靠近环坯厚度的中心附近，使得流线汇集处避让开第二卡簧槽2位置，环坯图连皮位置见图8工艺流程图。

(四)辗扩前环坯止口结构圆角、拔模斜度设计。

环坯止口结构圆角、止口拔模斜度根据该产品环形锻件外形尺寸，辗扩比设定为2.1，止口结构圆角设计R5～R6、止口拔模斜度设计30°。

所述的辗扩成形步骤采用250普通立式辗环机辗扩成形，将制坯工序流线汇集出口流向加以优化和改变。经过辗扩成形工序后，锻件的金属流线形态由开环形态转向近似椭圆环形，满足了顾客要求。

辗扩成形模具辗压轮、芯轴设计应根据锻件双内止口结构进行径向分层设计，如图7所示，即辗压轮型腔形状与锻件结构的外圆部分相匹配，芯轴设计包含锻件止口部分，从而在辗压轮与芯轴间形成闭合型腔。这种特殊的制坯双内止口辗扩模具结构对进一步优化、改变了金属流线的形态提供可靠的技术保证，从而形成这种近似椭圆环状的金属流线形态。

综上所述，本发明工艺通过控制下料的端面质量、制坯的结构形状、采用辗扩成形结合特殊的模具结构设计形成顾客特定的金属流线形态要求。而传统的锻造成形工艺无法实现该产品特定的金属流线形态要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种复杂环形锻件特定金属流线的锻造成形工艺，包括如下步骤：下料-墩粗-制坯-冲连皮-辗扩，其特征在于：

所述的下料步骤要求为下料的端面垂直度≤1.5°，料段端面无马蹄形；

辗扩前环坯设计遵循的原则是等厚、等重原则和仿形原则；1)、等厚、等重原则：即辗扩前环坯与锻件实体部分厚度、体积相等，2)、仿形原则：即辗扩前环坯结构形状应与锻件结构相同或相近，3)、连皮的位置设计：环坯的连皮位置设计在靠近环坯厚度的中心附近；

所述的辗扩步骤为采用辗扩成形工艺，辗扩成形模具结构即辗压轮、芯轴设计应根据锻件止口结构进行径向分层设计，即辗压轮型腔形状与锻件结构的外圆部分相匹配，芯轴设计包含止口锻件部分，从而在辗压轮与芯轴间形成闭合型腔。

2.根据权利要求1所述的一种复杂环形锻件特定金属流线的锻造成形工艺，其特征在于所述的下料步骤采用带锯床、圆盘锯设备下料。

3.根据权利要求1或2所述的一种复杂环形锻件特定金属流线的锻造成形工艺，其特征在于：所述的环坯的止口结构圆角、止口拔模斜度设计应根据辗扩前环坯与锻件的辗扩比而定，辗扩比≤2时，制坯止口结构圆角≤R3，拔模斜度5°～15°；辗扩比＞2时，制坯止口结构圆角≤R5～R8，拔模斜度17°～50°。

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