CN103406476B - 大型半圆形环板的锻造方法 - Google Patents

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路振英
刘彦春
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Abstract

本发明公开了大型半圆形环板的锻造方法,包括以下步骤:将钢锭加热至始锻温度,保温12h;取出钢锭,将钢锭的浇注冒口一端压出钳把,锭身倒棱角,对钢锭的外表面滚圆,切除底端余料,将锻坯放入炉内加温至始锻温度,保温8h;取出锻坯,采用宽砧强力压下锻造法锻造拔长,锻造时砧宽比为0.4~0.7,错砧拔方,切除钳把及钳把处多出的冒端余料,在锻坯的中部的下表面锻制出凸台,将锻坯放入炉内加温至始锻温度,保温6h;将锻坯搭设在由扩孔马架、凸模和凹模组成的专用工装上弯曲成形;锻件空冷至常温;探伤检测。本发明采用特殊的下料方法和锻造方法,采用分体式的弯曲成形专用工具锻制生产完成大型半圆形环板,内外圆弧的外形尺寸满足设计要求。

Description

大型半圆形环板的锻造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种机械加工方法,具体的说是一种大型半圆形环板的锻造方法。
背景技术
[0002] 现有工件的锻造方法一般是将坯料加热到一定温度,在锻压机械设备上对坯料施 加压力成形,成形时借助凸模和凹模作为上下模约束和保证锻件的外形尺寸。这种方法比 较适用于小型工件,但是对于大型半圆形环板的成形却是不现实的。一是工件本身重量很 大,大型半圆形环板的锻件重量约为27吨,加工如此数量级的工件,而且还要借助凸模和 凹模,操作难度非常大。二是即使可以操作,制作凸模和凹槽的成本也比较高,难度也大。三 是如果可以生产,大型生产设备也需要相应投资,如果想要生产整件圆环,锻压机械设备的 空间也不够,而且整个钢锭重量大约90吨,镦粗、冲孔、扩孔都很难操作。
发明内容
[0003] 本发明需要解决的技术问题是提供一种操作难度小、使用成本低的大型半圆形环 板的锻造方法。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
[0005] 大型半圆形环板的锻造方法,以铸造的钢锭为原材料,按以下三个火次步骤成 形:
[0006] A.将钢锭置入炉内加热至始锻温度,保温12h;
[0007] 取出炉内第一火保温后的钢锭,将钢锭的浇注冒口一端压出钳把,钢锭的锭身倒 棱角,对钢锭的外表面进行滚圆,切除钢锭与钳把相对一端的底端余料;
[0008] B.将切除底端余料后形成的锻坯放入炉内加温至始锻温度,保温8h ;
[0009] 取出炉内第二火保温后的锻坯,采用宽砧强力压下锻造法锻造拔长,锻造时砧宽 比为0. 4〜0. 7,并采用错砧方式反复拔方,拔方完成后根据下料长度切除钳把及钳把处多 出的冒端余料,然后在锻坯的中部的下表面锻制出凸台,凸台的高度为锻坯厚度的1/10〜 1/14 ;
[0010] C.将切除冒端余料后的锻坯再次放入炉内加温至始锻温度,保温6h ;
[0011] 取出炉内第三火保温后的锻坯,将锻坯搭设在操作机的两根扩孔马架之间,所述 扩孔马架之间的工作台上预设凹模,凹模的上表面开设与锻坯的外圆成形尺寸对应的弧形 槽,凹模上方对应设置与油压机连接的具有弧形压头的凸模,操作机控制工作台带动扩孔 马架及凹模左右移动,凸模在油压机的控制下上下运动对锻坯反复下压操作,直至锻坯弯 曲成形;
[0012] D.将第三火弯曲成形后的锻件空冷至常温;按照相关标准对锻件进行探伤检测, 检测合格者为成品。
[0013] 本发明的进一步改进在于:所述操作台左右移动的每次移动量为200〜400_,油 压机控制凸模上下运动的每次下压量为100〜200mm。
[0014] 本发明的进一步改进在于:所述始锻温度为1200±30°C,加热速度为50°C /h。
[0015] 本发明的进一步改进在于:所述步骤B中凸台的高度为50〜70mm。
[0016] 本发明的进一步改进在于:所述扩孔马架的上端均通过燕尾槽固定连接一上支 座,上支座的中部开设与锻坯的高度和宽度对应的滑槽。
[0017] 本发明的进一步改进在于:所述滑槽的槽底与槽侧壁、槽底与上支座的侧面、槽侧 壁与上支座的上表面之间倒圆角。
[0018] 由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术进步是:
[0019] 本发明改变以往大型半圆形环板的弯曲成形模式,并在顶钢机原理的基础上进 行发挥,制定专用的锻造工艺,采用分体式的弯曲成形专用工具锻制生产完成大型半圆形 环板,内外圆弧的外形尺寸满足设计要求,并且产品的内部探伤JB/T5000. 15-2007 II级合 格。起始当量φ2,单个缺陷最大允许当量φ3,缺陷任一方向上延伸的最大长度3〇_,缺陷 处底波降低量的最大允许值8dB,密集区缺陷最大允许范围250X 103mm3。
[0020] 本发明采用宽站强力压下锻造法(Wide Die Heavy Blow Forging,简称WHF锻造 方法)提高锻造压实效果。在拔长的操作中,初始锻坯直径较大时,以压合中间层的孔洞缺 陷为目的,对锻合锻件内部的孔隙、消除疏松等缺陷十分有利。而在中后期,当砧宽比大于 0.5后,对心部压合效果最好。拔长属于坯料局部镦粗,在各砧的结合部位变形量明显降低, 为使整个中心线上的变形量均匀分布采用错砧拔方,让第一道压下时砧与砧相接的部位, 第二道压下时位于砧子的中心部位,迫使锻件心部产生较大变形,其心部的变形比用普通 平砧拔长要大得多,对心部压合效果好,有利于中心压实,保证没有死区。采用错砧锻造,反 复拔长提高了锻件整个长度上的锻造效果,有效保证内部质量达到探伤要求。
[0021] 本发明采用特殊的下料方法和锻造方法,弯曲变形前下料形状为一面中部有凸 台,保证弯曲时锻坯拉伸变形后半圆,中部保证满足加工尺寸。
[0022] 本发明变整体式凸凹模为分体式,减小凸凹模尺寸,并且在凹模的上表面设置及 与部分外圆圆弧对应的弧形槽,保证了下压弯曲成形后锻件的外圆形状尺寸。本发明改进 现有技术中的平砧下底面为弧形,有利于环板内圆成形。本发明利用用组合式扩孔马架代 替保证环板两端的直径尺寸,改进设计现有技术中扩孔马架的矩形平面为具有滑槽的的上 支座,并在滑槽与锻坯的接触面倒角和增加光洁度的要求,能保证两端的圆弧外形尺寸,并 有利于固定锻坯,起到预锻两端成形的效果,节约大量工具制造成本。
附图说明
[0023] 图1是本发明的最终成形的锻件结构图;
[0024] 图2是图1的A-A向视图;
[0025] 图3是本发明的压把和倒棱操作后的钢锭示意图;
[0026] 图4是本发明第一火操作后的锻坯示意图;
[0027] 图5是本发明错砧反复拔长后的锻坯示意图;
[0028] 图6是本发明第二火操作后的锻坯示意图;
[0029] 图7是本发明弯曲成形开始前锻坯形状、放置位置及专用工装摆放图;
[0030] 图8是本发明弯曲成形过程中锻坯形状、放置位置及专用工装摆放图;
[0031] 图9是本发明弯曲成形完成时锻件形状、放置位置及专用工装摆放图;
[0032] 图10是本发明的扩孔马架的上支座结构图;
[0033] 图11是图10的左视图。
[0034] 其中,1、锻件,2、锻坯,3、凸模,4、凹模,41、弧形槽,5、扩孔马架,51、上支座,511、 滑槽,6、垫板,b、锻件径线方向的高度,c、锻件轴线方向的宽度,d、凸台的高度,e、凸台的长 度。
具体实施方式
[0035] 下面结合实施例对本发明做进一步详细说明:
[0036] 实施例1
[0037] 大型半圆形环板的锻造方法,以铸造的钢锭为原材料,材质为B50A,其成分为C : 0· 12% 〜0· 25%,Si:0. 05% 〜0· 20%,Μη:0· 30% 〜0· 90%,P :彡 0· 020%,S :彡 0· 020%,Cr : 彡 0· 35%,Ni :彡 0· 90%,Mo :彡 0· 45%,Ti :彡 0· 010%,Al :彡 0· 020%,Cu :彡 0· 35%,As : 彡 0· 010%,Sb :彡 0· 0020%,余料为 Fe。
[0038] 本方法最终锻造成形为如图1和图2所示的形状,按以下三个火次步骤成形:
[0039] A.将钢锭置入炉内加热至始锻温度1200±30°C,加热速度为50°C /h,保温12h。
[0040] 取出炉内第一火保温后的钢锭,将钢锭的浇注冒口一端压出钳把,钢锭的锭身倒 棱角,对钢锭的外表面进行滚圆,切除钢锭与钳把相对一端的底端余料,切除底料后形成的 锻坯如图3所示。
[0041] B.将上一步切除底端余料的锻坯放入炉内加温至1200±30°C,加热速度为50°C/ h,保温8h。
[0042] 取出炉内第二火保温后的锻坯,采用大砧宽比、大压下率的宽砧强力压下锻造法 拔长,锻造时砧宽比为0. 4〜0. 7,压下率为20%。同时配合移动下砧采用错砧方式反复拔 方,使锻坯在第一道被压下时砧与砧相接的部位,在第二道被压下时位于砧子的中心部位, 形成如图4所示的形状。然后,根据下料长度切除钳把及钳把处多出的冒端余料,形成如图 5所示的形状。之后,在锻坯的中部的下表面锻制出凸台,凸台的高度为锻坯厚度的1/10〜 1/14,形成如图6所示的形状。在本实施例中,锻件的重量约为27t,长度为8. 8m,凸台的厚 度为50〜70mm。
[0043] C.将上一步切除余料后的锻坯放入炉内加温至1200±30°C,加热速度为50°C/h, 保温6h。
[0044] 取出炉内第三火保温后的锻坯,将锻坯搭设专用工装上,操作上下模弯曲成形。
[0045] 所述专用工装包括成对的扩孔马架5、凸模3和凹模4。
[0046] 成对扩孔马架5相对设置在可水平移动的工作台上,两扩孔马架5的间距根据工 件的初始长度以及最终成形尺寸确定。两个扩孔马架5的上端均通过燕尾槽形式固定连接 一上支座51,如图10和图11所示,上支座51的底部与扩孔马架5的上端面设置互相配合 的燕尾槽。上支座51的中部沿着两个扩孔马架的连接线方向设置一个贯通的滑槽511。滑 槽511的宽度与工件初始锻坯轴线方向的宽度对应,滑槽的高度与工件初始的锻坯径线方 向的高度对应。滑槽的槽底与槽侧壁之间倒圆角R2,槽底与上支座的侧面之间倒圆角R3, 槽侧壁与上支座的上表面之间倒圆角Rl,R3>R1>R2。R3处及滑槽的槽底要求加工光洁度, 有利于锻坯被凸模3压下时向下滑动。
[0047] 两个扩孔马架5之间的工作台固定设置凹模4,凹模4通过垫板6设置在工作台的 上表面。凹模4为铸造件,凹模4上部的中间加工一段弧形槽41,该弧形槽41沿两个扩孔 马架5的连接线方向布置。弧形槽41的形状与弯曲成形后的锻件一致,弧形槽41的高度 约为锻件1径线方向高度的二分之一,弧形槽41的宽度与锻件1的轴线方向的宽度一致, 弧形槽41的长度也对应为凹模长度方向上的一部分,设置该弧形槽主要用于保证锻件外 圆成形尺寸。
[0048] 凹模4的上方设置与锻压机械设备连接的凸模3。凸模3包括与压头连接的矩形 体,还包括连接在矩形体下部的弧形压头。所述矩形体在水平方向的横截面为正方形,正方 形的边长与锻件轴线方向的宽度相等。所述弧形压头,从前后方向看的横截面为圆弧形状, 并且与矩形体的两个竖直侧壁圆滑过渡,从左右方向看,弧形压头的横截面为矩形。这样设 计的目的是下压及侧压锻坯后,锻坯内圆不会出现折叠和凹坑。
[0049] 弯曲成形开始前,钢锭被拔长为横截面为矩形的锻坯,锻坯在专用工装上的放置 位置如图7所示,锻坯已经被切头去尾,而且锻坯的下底面有凸台,上面的凸模准备开始压 下。
[0050] 弯曲成形过程如图8所示,工作台带动扩孔马架及凹模左右移动,每次移动量为 200〜400mm,凸模在油压机的控制下上下运动,每次下压量为100〜200mm。利用油压机带 动凸模上下移动,配合工作台的左右移动锻坯及凹模,实现凸模修整内圆弧尺寸,锻坯逐渐 变为半圆形。
[0051] 弯曲成形结束时如图9所示,凸模压紧锻坯的内圆弧,锻坯的外圆弧靠紧下面的 凹模,保证外圆弧尺寸。
[0052] D.将第三火弯曲成形后的锻件空冷至常温。按照JB/T5000. 15-2007 II级标准对 锻件进行探伤检测,检测合格者为成品。

Claims (6)

1. 大型半圆形环板的锻造方法,以铸造的钢锭为原材料,其特征在于:按以下三个火 次步骤成形: A. 将钢锭置入炉内加热至始锻温度,保温12h; 取出炉内第一火保温后的钢锭,将钢锭的浇注冒口一端压出钳把,钢锭的锭身倒棱角, 对钢锭的外表面进行滚圆,切除钢锭与钳把相对一端的底端余料; B. 将切除底端余料后形成的锻坯放入炉内加温至始锻温度,保温8h ; 取出炉内第二火保温后的锻坯,采用宽砧强力压下锻造法锻造拔长,锻造时砧宽比为 0. 4〜0. 7,并采用错砧方式反复拔方,拔方完成后根据下料长度切除钳把及钳把处多出 的冒端余料,然后在锻坯的中部的下表面锻制出凸台,凸台的高度为锻坯厚度的1/10〜 1/14 ; C. 将切除冒端余料后的锻坯再次放入炉内加温至始锻温度,保温6h ; 取出炉内第三火保温后的锻坯,将锻坯搭设在操作机的两根扩孔马架(5)之间,所述 扩孔马架(5)之间的工作台上预设凹模(4),凹模(4)的上表面开设与锻坯的外圆成形尺寸 对应的弧形槽(41),凹模(4)上方对应设置与油压机连接的具有弧形压头的凸模(3),操作 机控制工作台带动扩孔马架(5)及凹模(4)左右移动,凸模(3)在油压机的控制下上下运 动对锻坯反复下压操作,直至锻坯弯曲成形; D. 将第三火弯曲成形后的锻件空冷至常温;按照相关标准对锻件进行探伤检测,检测 合格者为成品。
2. 根据权利要求1所述的大型半圆形环板的锻造方法,其特征在于:所述工作台左 右移动的每次移动量为200〜400mm,油压机控制凸模上下运动的每次下压量为100〜 200mm〇
3. 根据权利要求1所述的大型半圆形环板的锻造方法,其特征在于:所述始锻温度为 1200±30°C,加热速度为 50°C /h。
4. 根据权利要求1所述的大型半圆形环板的锻造方法,其特征在于:所述步骤B中凸 台的高度为50〜70mm。
5. 根据权利要求1〜4任一项所述的大型半圆形环板的锻造方法,其特征在于:所述 扩孔马架(5)的上端均通过燕尾槽固定连接一上支座(51),上支座(51)的中部开设与锻坯 的高度和宽度对应的滑槽(511)。
6. 根据权利要求5所述的大型半圆形环板的锻造方法,其特征在于:所述滑槽(511) 的槽底与槽侧壁、槽底与上支座的侧面、槽侧壁与上支座的上表面之间倒圆角。
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