CN102950184A

CN102950184A - 钼及钼合金坩埚壳体的旋压加工方法

Info

Publication number: CN102950184A
Application number: CN2012104395379A
Authority: CN
Inventors: 徐恒秋; 王大力; 李琳琳; 沈玉江; 郭成君; 高武林; 卢博; 黄涛; 常敬彦; 张雷; 郭波
Original assignee: Changchun Inst Of Apparatus & Technique
Current assignee: Changchun Inst Of Apparatus & Technique
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2013-03-06

Abstract

本发明涉及钼及合金坩埚壳体的旋压加工方法，属于回转体零件的加工方法。包括下列步骤：（1）钼及钼合金板料；（2）旋压前芯模预加热；（3）钼及钼合金旋压预成形直筒加热进行普旋预成形成直筒，或钼及钼合金冲压预成形直筒形件；（4）终成形采用普旋、强旋结合的方法旋压成形；（5）预成形筒形件进行清洗，真空退火，保温，旋压终成形件进行清洗，真空炉内退火，保温；（6）旋压件机械加工。本发明摸索出针对钼及钼合金坩埚壳体零件的热旋压加工工艺方法，可降低钼及钼合金坩埚壳体零件制造过程中的材料浪费问题，产生的经济效益和社会效益巨大。

Description

钼及钼合金坩埚壳体的旋压加工方法

技术领域

本发明涉及一种钼及钼合金回转体零件的加工方法，尤其是指钼及钼合金坩埚壳体零件的旋压成形加工方法。

背景技术

钼及钼合金坩埚壳体是变壁厚、变截面回转体零件，底部直径比口部直径小，底部壁厚、口部壁薄，钼及钼坩埚是冶金行业的关重件，有着耐高温的优点。现行工艺采用板料冲压、机械加工的方法，材料利用率低，材料利用率60％，钼及钼合金机械加工困难，废品率低，刀具耗损严重、车床费和人工费用居高不下，造成零件成本很高。

发明内容

本发明提供钼及钼合金坩埚壳体零件的旋压加工方法，采用塑性成形的工艺方法，由于钼及钼合金室温的塑性差、强度高，需要在高温情况下成形，通过旋压成形后钼及钼合金内部组织得到了细化，提高了产品的质量和性能。坯料采用板料或厚壁冲压件，毛坯由以前的50kg降到30Kg。旋压加工工艺路线：板材－旋压预成形筒形件或冲压成筒形件－真空热处理退火－热旋压终成形－清洗－真空热处理－精机加。

本发明采取的技术方案是包括下列步骤：

（1）钼及钼合金板料，外径Φ700～Φ800 mm,壁厚4～10mm，壁厚差0.1～0.5mm之间。

（2）旋压前芯模预加热到200℃～300℃。

（3）钼及钼合金旋压预成形，加热前板料先加热到50℃～100℃均匀涂抹水基石墨润滑剂，晾干后，板料在加热炉中或直接在芯模上加热到700℃～985℃进行普旋预成形，旋压成形成直筒；钼及钼合金冲压预成形，加热前板料先加热到50℃～100℃均匀涂抹水基石墨润滑剂，晾干后，板料放在加热炉中加热到600℃～1000℃，冲压成直筒形件。

（4）旋压预成形及旋压终成形在旋压机上进行，冲压预成形在冲压设备上冲压成形，旋压预成形采用普旋方法成形，终成形采用普旋、强旋结合的方法成形；具体参数如下：

冲压预成形，凹模、凸模均匀加热到200℃～300℃，采用压板圈压住板料，凹模与凸模的间隙为5～10mm，板料放在凹模中间，冲压成形直筒。

旋压预成形，芯模、旋轮旋压过程中内部通冷却水冷却，旋压过程中通过补充加热保证板料温度在600℃～985℃之间进行旋压塑性成形，主轴转速n=100～200r/min，旋轮纵向进给率f=100～150mm/min成形稳定，旋轮圆角半径R=20～30mm，退出角α=10°~15°。

利用此工艺参数预成形的圆筒形件，外径尺寸Φ429～Φ470mm，内径尺寸Φ421～Φ450mm，工件长度。

旋压终成形，芯模、旋轮旋压过程中内部通冷却水冷却，旋压过程中通过补充加热保证预成形直筒温度在600℃～1000℃之间进行旋压塑性成形，主轴转速n=100～200r/min，旋轮纵向进给率f=100～150mm/min成形稳定，旋轮前攻角为圆弧，其圆角半径R=20～30mm，旋轮圆角半径r=4～10mm，退出角α=5°~15°。利用此工艺参数旋压工件外径底部尺寸Φ386～Φ410mm，口部外径尺寸Φ403.5～Φ454mm，底部内径尺寸Φ379～Φ400mm，口部内径尺寸Φ399～Φ434mm，工件长度405～600mm。

（5）预成形筒形件进行清洗，真空退火，温度750℃～900℃，保温时间1～2小时，旋压终成形件进行清洗，真空炉内退火，温度750℃～900℃，保温时间1～2小时。

（6）旋压件机械加工。

除旋压成形外其他工艺步骤均是常规加工方法。

本发明的优点和有益的效果：本发明探索出针对钼及钼合金坩埚壳体旋压成形的加工工艺方法，取代冲压、机械加工车削工艺，降低材料消耗，每发产品节约材料20Kg，现在年生产量为4000件，可节省原材料费1600万元/年，同时节省刀具、车床费和人工费达100万元/年，产生的经济效益和社会效益巨大。创新点如下：

（1）旋压成形：对钼及钼合金板料或直筒形件旋压成形，选择最佳成形工艺参数，使钼及钼合金在该条件下具有良好的塑性、流动性和低的变形抗力，能够旋压成形出复杂形状的零件，底部直径小、壁厚，口部直径大、壁薄，这是冲压不能达到的效果，内外直径成形将度高，这是冲压工艺不能实现的，同时在该条件下能够细化晶粒，较大幅度地提高产品的力学性能。实现钼及钼合金材料的塑性成形，变革生产方式，最大限度提高生产率，降低生产成本。

（2）合理的原始组织及坯料形状设计：合理的原始组织设计可以保证成形后产品的组织和性能满足使用要求；由于钼及钼合金坩埚壳体形状较为复杂，旋压成形是技术难度高，主要表现在材料性能低、变形程度太大等方面；板料及预成形筒形件的形状直接关系到金属的流动规律与定位的误差，因此，合理地选择板料及预成形直筒形状即确定合理的形状尺寸与定位方式，是保证良好地成形和均匀的内部组织的关键因素之一。本发明通过增加预成形工步，精确地控制金属材料体积的预分配，不仅可保证最终制件的尺寸要求，而且成功地减小了成形力。

（3）道次间的热处理：预成形后材料内部应力大，及时热处理退火均匀内部组织、恢复材料的塑性、降低强度，为终成形旋压、机械加工做准备。

（4）润滑剂选取及润滑方式：合适的润滑剂涂敷于工件表面，在加热和旋压过程中可起到防氧化、润滑、绝热的作用；可以降低变形抗力，提高模具寿命，并获得更高的表面质量。

具体实施方式：

工件材料钼及钼合金。

实施例1

包括下列步骤：

（1）材料选取钼及钼合金板料，外径Φ700mm,壁厚4mm，壁厚差0.1mm。

（2）旋压前芯模预加热到200℃。

（3）钼及钼合金旋压预成形，加热前板料先加热到50℃均匀涂抹水基石墨润滑剂，晾干后，板料在加热炉中或直接在芯模上加热到700℃～985℃进行普旋预成形，旋压成形成直筒。

（4）旋压预成形及旋压终成形在旋压机上进行，旋压预成形采用普旋方法成形，终成形采用普旋、强旋结合的方法成形；具体参数如下：

旋压预成形，芯模、旋轮旋压过程中内部通冷却水冷却，旋压过程中通过补充加热保证板料温度在600℃进行旋压塑性成形，主轴转速n=100r/min，旋轮纵向进给率 f=100mm/min成形稳定，旋轮圆角半径R=20mm，退出角α=10°。

利用此工艺参数预成形的圆筒形件，外径尺寸Φ430mm，内径尺寸Φ421mm，工件长度220mm。

旋压终成形，芯模、旋轮旋压过程中内部通冷却水冷却，旋压过程中通过补充加热保证预成形直筒温度在600℃进行旋压塑性成形，主轴转速n=100r/min，旋轮纵向进给率 f=100mm/min成形稳定，旋轮前攻角为圆弧，其圆角半径R=20mm，旋轮圆角半径r=4mm，退出角α=5°°。利用此工艺参数旋压工件外径底部尺寸Φ386～mm，口部外径尺寸Φ403.5mm，底部内径尺寸Φ379mm，口部内径尺寸Φ399mm，工件长度405mm。

（5）旋压预成形筒形件进行清洗，真空退火，温度750℃，保温时间2小时，旋压终成形件进行清洗，真空炉内退火，温度750℃℃，保温时间2小时。

除旋压成形外其他工艺步骤均是常规加工方法。

实施例2

包括下列步骤：

（1）钼及钼合金板料，外径Φ700 mm,壁厚4mm，壁厚差0.2mm。

（2）冲压前模具预加热到200℃。

（3）钼及钼合金旋压冲压预成形，加热前板料先加热到50℃均匀涂抹水基石墨润滑剂，晾干后，板料放在加热炉中加热到1000℃，冲压成直筒形件。

（4）旋压终成形在旋压机上进行，冲压预成形在冲压设备上冲压成形，终成形采用普旋、强旋结合的方法成形；具体参数如下：

冲压预成形，凹模、凸模均匀加热到200℃，采用压板圈压住板料，凹模与凸模的间隙为5mm，板料放在凹模中间，冲压成形直筒。利用此工艺参数预成形的圆筒形件，外径尺寸Φ429mm，内径尺寸Φ421mm，工件长度220mm。

旋压终成形，芯模、旋轮旋压过程中内部通冷却水冷却，旋压过程中通过补充加热保证预成形直筒温度在800℃进行旋压塑性成形，主轴转速n=120r/min，旋轮纵向进给率 f=130mm/min成形稳定，旋轮前攻角为圆弧，其圆角半径R=25mm，旋轮圆角半径r=4mm，退出角α=10°。利用此工艺参数旋压工件外径底部尺寸Φ386mm，口部外径尺寸Φ403mm，底部内径尺寸Φ380mm，口部内径尺寸Φ400mm，工件长度405mm。

（5）预成形筒形件进行清洗，真空退火，温度800℃，保温时间1.5小时，旋压终成形件进行清洗，真空炉内退火，温度800℃，保温时间1.5小时。

（6）旋压件机械加工。

除旋压成形外其他工艺步骤均是常规加工方法。

实施例3

包括下列步骤：

（1）钼及钼合金板料，外径Φ800mm,壁厚10mm，壁厚差0.5mm。

（2）旋压前芯模预加热到300℃。

（3）钼及钼合金旋压预成形，加热前板料先加热到100℃均匀涂抹水基石墨润滑剂，晾干后，板料在加热炉中或直接在芯模上加热到1000℃进行普旋预成形，旋压成形成直筒。

（4）旋压预成形及旋压终成形在旋压机上进行，。旋压预成形采用普旋方法成形，终成形采用普旋、强旋结合的方法成形；具体参数如下：

旋压预成形，芯模、旋轮旋压过程中内部通冷却水冷却，旋压过程中通过补充加热保证板料温度在100℃进行旋压塑性成形，主轴转速n=200r/min，旋轮纵向进给率 f=150mm/min成形稳定，旋轮圆角半径R=30mm，退出角α=15°。

利用此工艺参数预成形的圆筒形件，外径尺寸Φ470mm，内径尺寸Φ450mm，工件长度300mm。

旋压终成形，芯模、旋轮旋压过程中内部通冷却水冷却，旋压过程中通过补充加热保证预成形直筒温度在100℃进行旋压塑性成形，主轴转速n=200r/min，旋轮纵向进给率 f=150mm/min成形稳定，旋轮前攻角为圆弧，其圆角半径R=30mm，旋轮圆角半径r=10mm，退出角α=15°。利用此工艺参数旋压工件外径底部尺寸Φ410mm，口部外径尺寸Φ454mm，底部内径尺寸Φ400mm，口部内径尺寸Φ424mm，工件长度600mm。

（5）预成形筒形件进行清洗，真空退火，温度900℃，保温时间1小时，旋压终成形件进行清洗，真空炉内退火，温度900℃，保温时间1小时。

（6）旋压件机械加工。

除旋压成形外其他工艺步骤均是常规加工方法。

Claims

1.（1）钼及钼合金板料，外径Φ700～Φ800 mm,壁厚4～10mm，壁厚差0.1～0.5mm之间；

（2）旋压前芯模预加热到200℃～300℃；

（3）钼及钼合金旋压预成形，加热前板料先加热到50℃～100℃均匀涂抹水基石墨润滑剂，晾干后，板料在加热炉中或直接在芯模上加热到600℃～1000℃进行普旋预成形，旋压成形成直筒；钼及钼合金冲压预成形，加热前板料先加热到50℃～100℃均匀涂抹水基石墨润滑剂，晾干后，板料放在加热炉中加热到600℃～1000℃，冲压成直筒形件；

冲压预成形，凹模、凸模均匀加热到200℃～300℃，采用压板圈压住板料，凹模与凸模的间隙为5～10mm，板料放在凹模中间，冲压成形直筒；

旋压预成形，芯模、旋轮旋压过程中内部通冷却水冷却，旋压过程中通过补充加热保证板料温度在600℃～1000℃之间进行旋压塑性成形，主轴转速n=100～200r/min，旋轮纵向进给率f=100～150mm/min成形稳定，旋轮圆角半径R=20～30mm，退出角α=10°~15°；

利用此工艺参数预成形的圆筒形件，外径尺寸Φ429～Φ470mm，内径尺寸Φ421～Φ450mm，工件长度220～300mm；

旋压终成形，芯模、旋轮旋压过程中内部通冷却水冷却，旋压过程中通过补充加热保证预成形直筒温度在700℃～985℃之间进行旋压塑性成形，主轴转速n=100～200r/min，旋轮纵向进给率 f=100～150mm/min成形稳定，旋轮前攻角为圆弧，其圆角半径R=20～30mm，旋轮圆角半径r=4～10mm，退出角α=5°～15°；

利用此工艺参数旋压工件外径底部尺寸Φ386～Φ410mm，口部外径尺寸Φ403.5～Φ454mm，底部内径尺寸Φ379～Φ400mm，口部内径尺寸Φ399～Φ434mm，工件长度405～600mm；

（5）预成形筒形件进行清洗，真空退火，温度750℃～900℃，保温时间1～2小时，旋压终成形件进行清洗，真空炉内退火，温度750℃～900℃，保温时间1～2小时；

（6）旋压件机械加工。