CN104139143A - 椭球形壳体锻件锻制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种椭球形壳体锻件锻制方法，首先将原料锭加热并保温后，在锻造温度区间内进行反复多次的锻压以改变其组织状态，焊合内部缺陷，并用冲头冲孔、芯棒拔长得到筒形坯料；筒形坯料套在鹅头芯棒上，然后用预成型模压制并预成型；筒形坯料经预成型后得到的预成型坯再套在成型芯棒上，然后将预成型坯置于上成型模和下成型模之间，上成型模向下压制，同时预成型坯通过成型芯棒的旋转而旋转，保证预成型坯的圆周面都能受到压制并最终成型，制得椭球形壳体锻件，利用本发明的方法得到的锥面锻件其纤维方向随形分布，产品质量稳定、可靠，且机械加工余料小，省材料，加工周期短，制造成本低。

Description

椭球形壳体锻件锻制方法

技术领域

本发明属于机械制造中的锻造技术领域，特别涉及一种椭球形壳体锻件锻制方法。

背景技术

椭球形壳体锻件传统制造方法一般是采用锻造实心锻件的方式成型，然后再通过钻孔，车削内部多余余量生产，这种方式生产的产品因锻件内部纤维方向被切断，降低了其综合力学性能和使用寿命；或者采用铸造直接成型，但内部组织及力学性能不易控制，存在材料组织分布不均匀的问题，导致综合力学性能不易满足压力容器的使用要求。

脉动缓冲器是典型的有内腔、形状不规则的椭球形壳体零件，是压力容器的的关键元件之一，而脉动缓冲器作为其设备的主要受压零件，对其质量要求极为严格，工作时受压沉重且复杂，不允许有孔隙性缺陷，对高压、抗腐蚀、内部低缺陷、综合力学性能要求非常高。

现有的两种方法存在的缺点是：机械加工去除多余金属时，机械加工余量大，加工周期长，材料浪费大，制造成本高。

发明内容

本发明的目的在于针对传统方法制造椭球型壳体零件存在的问题和弊端以及产品自身的特点，提供一种椭球形壳体锻件锻制方法，利用本方法能使锻件纤维方向随形分布，机械加工余量小，产品机械性能稳定和使用寿命延长。

本发明的技术方案是：

一种椭球形壳体锻件锻制方法，主要包括如下步骤：

A、锻制装置制作：先根据椭球形壳体锻件的形状，制作加工预成型装置和成型装置，预成型装置由鹅头芯棒、预成型模组成，成型装置由成型芯棒、上成型模、下成型模组成，

B、制坯：将原料锭加热至锻造温度后，在锻造温度区间内进行反复多次的锻压以改变其组织状态，焊合内部缺陷，并用冲头冲孔、芯棒拔长得到筒形坯料，

C、预成型：将筒形坯料加热至锻造温度，筒形坯料套在鹅头芯棒上，鹅头芯棒两端由放在液压机下平台的马杠支承，然后将预成型模固定在液压机上砧座上，同时，鹅头芯棒随着液压机下平台移动至预成型模处，对筒形坯料进行预成型，在预成型过程中，鹅头芯棒不旋转，筒形坯料以鹅头芯棒为轴，通过锻造操作机而使其旋转，

D、成型：预成型结束后，将预成型坯再次加热至锻造温度，同时卸下液压机上砧处预成型模，换成上成型模固定在液压机上砧处，液压机下平台放置下成型模，下成型模随下平台移动至液压机上平台处与上成型模对齐，预成型坯达到锻造温度后，然后将预成型坯套入成型芯棒，成型芯棒一端由锻造操作机固定，另一端伸进预成型坯内腔，由锻造操作机将预成型坯放置在下成型模中，通过上成型模向下压制，同时锻造操作机夹住成型芯棒并旋转，带动预成型坯旋转，即压制-旋转-压制-旋转反复数次，预成型坯外形以及内腔沿上下成型模流动，大端收口，达到符合要求的空心椭球体形状后，即制得椭球形壳体锻件。

进一步地在上述预成型和成型步骤中，所述的预成型模、上成型模、下成型模分别预热至250℃～350℃，涂抹脱模剂。

本发明的有益效果和优点在于：

利用本发明的方法可锻制不同材料的椭球形壳体锻件，得到了锥面件其纤维方向随形分布，产品质量稳定、可靠，具有抗高压和抗腐蚀特性，且机械加工余料小，省材料，加工周期短，制造成本低。

附图说明

图1是本发明中预成型装置主剖视图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明中成型芯棒示意图；

图4是筒形坯料主剖视图；

图5是本发明中成型装置主剖视图；

图6是图5的右视图；

图7是本发明中的椭球形壳体锻件示意图；

图中：1-鹅头芯棒、101-凸起部、2-预成型模、201-预成型模工作面、3-成型芯棒、4-上成型模、5-下成型模、6-筒形坯料、601-预成型坏7-椭球形壳体锻件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。

实施例一

如图1至7所示，针对传统方法制造椭球型壳体零件存在的问题和弊端，本发明设计提供了一种椭球形壳体锻件锻制方法，主要包括如下步骤：

A、锻制装置制作：先根据椭球形壳体锻件7的形状，制作加工预成型装置和成型装置，预成型装置由鹅头芯棒1、预成型模2组成，成型装置由成型芯棒3、上成型模4、下成型模5组成，所述鹅头芯棒1上设置的鼓包状的凸起部101与预成型模2上的预成型工作面201构成预成型工作区，预成型工作面201在横向上设有拱形的人字形状结构，预成型工作面201在竖向上为圆弧形状，上成型模4和下成型模5构成椭球形壳体锻件7的外部形状型腔，

B、制坯：将原料锭加热至锻造温度后，在锻造温度区间内进行反复多次的锻压以改变其组织状态，焊合内部缺陷，并用冲头冲孔、芯棒拔长得到筒形坯料6，

C、预成型：将筒形坯料6加热至锻造温度，筒形坯料6套在鹅头芯棒1上，鹅头芯棒1两端由放在液压机下平台的马杠支承，然后将预成型模2)固定在液压机上砧座上，同时，鹅头芯棒1随着液压机下平台移动至预成型模2处，对筒形坯料6进行预成型，在预成型过程中，鹅头芯棒1不旋转，筒形坯料6以鹅头芯棒1为轴，通过锻造操作机而使其旋转，

D、成型：预成型结束后，将预成型坯601再次加热至锻造温度，同时卸下液压机上砧处预成型模2，换成上成型模4固定在液压机上砧处，液压机下平台放置下成型模5，下成型模5随下平台移动至液压机上平台处与上成型模4对齐，预成型坯601达到锻造温度后，然后将预成型坯601套入成型芯棒3，成型芯棒3一端由锻造操作机固定，另一端伸进预成型坯601内腔，由锻造操作机将预成型坯601放置在下成型模5中，通过上成型模4向下压制，同时锻造操作机夹住成型芯棒3并旋转，带动预成型坯601旋转，即压制-旋转-压制-旋转反复数次，预成型坯601外形以及内腔沿上下成型模流动，大端收口，达到符合要求的空心椭球体形状后，即制得椭球形壳体锻件7。

在所述预成型和成型步骤中，所述的预成型模2、上成型模4、下成型模5分别预热至250℃～350℃，涂抹脱模剂。

所述成型芯棒3插入在上成型模4和下成型模5所构成型腔中的部分为锥形圆柱体，在预成型坯601收小口的同时，成型芯棒3逐渐退出预成型坯601的内腔，直至椭球形壳体锻件7成形。

采本发明的方法锻制得到的锥面件其纤维方向随形分布，产品质量稳定、可靠，且锻件机械加工余料小，省材料，加工周期短，制造成本低。

实施例二

如图1至7所示，脉动缓冲器是典型的有内腔、形状不规则的椭球形壳体零件，材料牌号为022Cr23Ni5Mo3N的铁素体+奥氏体双相不锈钢材料(相当于SA-182M F60(UNS32205)，该材料的化学成份及力学性能指标如表1、表2所示：

表1化学成份

表2力学性能指标

性能	室温
		规定强度Rp0.2(MPa)	≥450
抗拉强度Rm(MPa)	≥620
		断后伸长率A(％)	≥25
断面收缩率Z(％)	≥45

本实施例提供了这种脉动缓冲器锻件的锻制方法，主要包括如下步骤：

A、锻制装置制作：先根据椭球形壳体锻件7的形状，制作加工预成型装置和成型装置，预成型装置由鹅头芯棒1、预成型模2组成，成型装置由成型芯棒3、上成型模4、下成型模5组成，所述鹅头芯棒1上设置的鼓包状的凸起部101与预成型模2上的预成型工作面201构成预成型工作区，预成型工作面201在横向上设有拱形的人字形状结构，预成型工作面201在竖向上为圆弧形状，上成型模4和下成型模5构成椭球形壳体锻件7的外部形状型腔，

B、制坯：将原料锭加热至锻造温度950℃～1150℃后，在锻造温度850℃～1180℃区间内进行反复多次的锻压以改变其组织状态，焊合内部缺陷，并用冲头冲孔、芯棒拔长得到筒形坯料6，

C、预成型：将筒形坯料6加热至锻造温度950℃～1150℃，筒形坯料6套在鹅头芯棒1上，鹅头芯棒1两端由放在液压机下平台的马杠支承，然后将预成型模2)固定在液压机上砧座上，同时，鹅头芯棒1随着液压机下平台移动至预成型模2处，对筒形坯料6进行预成型，在预成型过程中，鹅头芯棒1不旋转，筒形坯料6以鹅头芯棒1为轴，通过锻造操作机而使其旋转，

D、成型：预成型结束后，将预成型坯601再次加热至锻造温度950℃～1150℃，同时卸下液压机上砧处预成型模2，换成上成型模4固定在液压机上砧处，液压机下平台放置下成型模5，下成型模5随下平台移动至液压机上平台处与上成型模4对齐，预成型坯601达到锻造温度后，然后将预成型坯601套入成型芯棒3，成型芯棒3一端由锻造操作机固定，另一端伸进预成型坯601内腔，由锻造操作机将预成型坯601放置在下成型模5中，通过上成型模4向下压制，同时锻造操作机夹住成型芯棒3并旋转，带动预成型坯601旋转，即压制-旋转-压制-旋转反复数次，预成型坯601外形以及内腔沿上下成型模流动，大端收口，达到符合要求的空心椭球体形状后，即制得椭球形壳体锻件7，此外，在预成型坯601收小口的同时，成型芯棒3逐渐退出预成型坯601的内腔，直至椭球形壳体锻件7成形。

在上所述预成型和成型步骤中，所述的预成型模2、上成型模4、下成型模5分别预热至250℃～350℃，涂抹脱模剂。

采本方法锻制得到的脉动缓冲器锻件锥面其纤维方向随形分布，产品质量稳定、可靠，具有抗高压和抗腐蚀特性，且锻件机械加工余料小，省材料，加工周期短，制造成本低。

Claims (4)

1.一种椭球形壳体锻件锻制方法，其特征在于主要包括如下步骤：

A、锻制装置制作：先根据椭球形壳体锻件(7)的形状，制作加工预成型装置和成型装置，预成型装置由鹅头芯棒(1)、预成型模(2)组成，成型装置由成型芯棒(3)、上成型模(4)、下成型模(5)组成，

B、制坯：将原料锭加热至锻造温度后，在锻造温度区间内进行反复多次的锻压以改变其组织状态，焊合内部缺陷，并用冲头冲孔、芯棒拔长得到筒形坯料(6)，

C、预成型：将筒形坯料(6)加热至锻造温度，筒形坯料(6)套在鹅头芯棒(1)上，鹅头芯棒(1)两端由放在液压机下平台的马杠支承，然后将预成型模(2)固定在液压机上砧座上，同时，鹅头芯棒1随着液压机下平台移动至预成型模(2)处，对筒形坯料(6)进行预成型，在预成型过程中，鹅头芯棒(1)不旋转，筒形坯料(6)以鹅头芯棒(1)为轴，通过锻造操作机而使其旋转，

D、成型：预成型结束后，将预成型坯(601)再次加热至锻造温度，同时卸下液压机上砧处预成型模(2)，换成上成型模(4)固定在液压机上砧处，液压机下平台放置下成型模(5)，下成型模(5)随下平台移动至液压机上平台处与上成型模(4)对齐，预成型坯(601)达到锻造温度后，然后将预成型坯(601)套入成型芯棒(3)，成型芯棒(3)一端由锻造操作机固定，另一端伸进预成型坯(601)内腔，由锻造操作机将预成型坯(601)放置在下成型模(5)中，通过上成型模(4)向下压制，同时锻造操作机夹住成型芯棒(3)并旋转，带动预成型坯(601)旋转，即压制-旋转-压制-旋转反复数次，预成型坯(601)外形以及内腔沿上下成型模流动，大端收口，达到符合要求的空心椭球体形状后，即制得椭球形壳体锻件(7)。

2.根据权利要求1所述的椭球形壳体锻件锻制方法，其特征在于所述预成型和成型步骤中，所述的预成型模(2)、上成型模(4)、下成型模(5)分别预热至250℃～350℃，涂抹脱模剂。

3.根据权利要求1所述的椭球形壳体锻件锻制方法，其特征在于所述椭球形壳体锻件(7)材质为022Cr23Ni5Mo3N的铁素体+奥氏体双相不锈钢材料，在制坯、预成型、成型步骤中加热的锻造温度均为950℃～1150℃。

4.根据权利要求1所述的椭球形壳体锻件锻制方法，其特征在于所述成型芯棒(3)插入在上成型模(4)和下成型模(5)所构成型腔中的部分为锥形圆柱体，在预成型坯(601)收小口的同时，成型芯棒(3)逐渐退出预成型坯(601)的内腔，直至椭球形壳体锻件(7)成形。