CN105499478B - Iter磁体支撑十字形锻件的加工方法 - Google Patents

Iter磁体支撑十字形锻件的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法,包括以下步骤:1)制造一套用于镦挤成型的模具;2)取合金锭加工成环形的坯料;3)组装模具;4)将坯料放入模具中,利用液压机镦挤得到十字形环坯;5)制造用于碾环加工的一个第二外模和一个内模;6)对十字形环坯进行碾环轧制,加工后得到十字形环件;7)将十字形环件沿高度方向剖开,用芯棒穿过十字形环件的内孔,控制液压机下压,逐渐将十字形环件展开成十字形锻件;8)将十字形锻件用校平机进行校平,最终得到呈平板状且两侧对称设置有突起的十字形锻件。

Description

丨TER磁体支撑十字形锻件的加工方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法,属于锻压技术领域。
背景技术
[0002]在ITER(国际热核聚变实验堆)项目中涉及一种大型十字形锻件,它是由316N奥氏 体不锈钢制成的用于支撑磁体的关键部件。它的结构如图1、图2所示,该十字形锻件14的主 体为一个平板结构,在平板结构的两侧对称设置有突起,因此该十字形锻件14的横截面呈 十字形。由于该十字形锻件14形状不规则、长度较长、厚度较薄,晶粒度要求较高,锻造存在 很大的难度。
[0003] 对于该十字形锻件,目前常规的加工方法有以下两种:
[0004] 方法一:锻造呈一块厚板,然后进行机械加工;
[0005] 方法二:设计模具进行拔长,将十字形锻造出来,然后机械加工得到最终成品。
[0006] 上述两种方法均存在明显问题:方法一锻造余量较大,材料比较浪费,机械加工工 时长,另外由于厚度较薄,机械加工过程中加工应力较大,产品容易变形。方法二的问题是, 十字形部位变形量小,在拔长过程中存在较大的拉应力,十字形筋部位冷却快,容易出现拉 裂现象,同时,由于十字形部位的材料和两边的材料流动情况不一致,容易出现锻件端面不 规则的情况。再者,方法二也存在与方法一相同的锻造余量大、加工变形等问题。
发明内容
[0007]针对上述现有技术中的不足之处,本发明旨在提供一种新的ITER磁体支撑十字形 锻件的加工方法,该方法加工出的十字形锻件加工余量小、组织均匀且成品加工质量高。 [0008]为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种ITER磁体支撑十字形锻件的加 工方法,包括以下步骤:1)制造一套包括下密封圈、下垫圈、第一外模、模芯和上垫圈的用于 镦挤成型的模具,其中,第一外模和模芯均呈环形,第一外模的内壁和模芯的外壁均设置一 圈截面呈梯形的第一凹槽,在下密封圈的顶部设置有一环形凹槽;2)取合金锭加工成环形 的坯料;3)将下密封圈放在工作台上,将下垫圈放入下密封圈的环形凹槽中,将第一外模放 置在位于下垫圈外侧的下密封圈的顶部,将模芯放置在位于下垫圈内侧的下密封圈的顶 部;4)将坯料放入模具的第一外模与模芯之间的环腔中,再将上垫圈放在坯料上,利用液压 机将上垫圈向下压,然后停止液压机,将模具翻转180°,取下下密封圈,再利用液压机将下 垫圈向下压,经过液压机镦挤加工之后得到十字形环坯;5)制造用于碾环加工的一个第二 外模和一个内模,第二外模和内模均为环形结构,在第二外模和内模的外壁上均设置一圈 截面呈梯形的第二凹槽;6)将第二外模套置在碾环机的主乳辊上,将内模套置在碾环机的 芯辊上,开启碾环机,第二外模、内模分别在主乳辊、芯辊的带动下转动,对十字形环坯进行 碾环乳制,加工后得到十字形环件;7)将十字形环件沿高度方向剖开,用芯棒穿过十字形环 件的内孔,控制液压机下压,经过芯棒的多次旋转,逐渐将十字形环件展开成十字形锻件; 8)将十字形锻件放在校平机的上模和下模之间,上模的底面和下模的顶面分别设置有一截 面呈梯形的第三凹槽,启动校平机,经过对十字形锻件在长度方向上的多次校平,最终得到 呈平板状且两侧对称设置有突起的十字形锻件。
[0009] 坯料在放入模具进行镦挤加工之前,执行如下的工序:①放入加热炉中加热;②从 加热炉取出坯料,将坯料的一端放进水中做浸水处理;③取出坯料,翻转180 °,将坯料的另 一端放入水中做浸水处理。
[0010] 在进行步骤3)之前,先对下密封圈、下垫圈、第一外模、模芯和上垫圈进行预热,预 热目标温度为200〜300 °C。
[0011]在进行步骤6)之前,先对第二外模、内模、主轧辊和芯辊预热至200〜30(TC。
[0012] 十字形环坯在进行所述步骤6)的碾环加工之前,先放入加热炉中进行加热。
[0013]在所述步骤1)所制造的模具中,在第一外模的外壁和芯模的内壁上分别均匀设置 多个与第一凹槽连通的排气孔。
[0014] 在所述步骤4)利用液压机对环坯进行下压时,第一次下压以上垫圈的上端面与第 一外模的上端面平齐为结束条件,第二次下压以下垫圈的端面与第一外模的端面平齐为结 束条件。
[0015] 本发明由于采用以上技术方案,其具有以下优点:1、利用本发明方法加工成型的 十字形锻件加工余量小,组织均匀,整个截面变形充分,晶粒细化,形状规则,锻件质量高。 2、本发明在坯料进入模具进行镦挤加工之前,先将坯料的两端分别进行浸水处理,使坯料 两端成为不易变形的刚形体,增大坯料芯部的等效压应力,从而使坯料经过镦挤加工后成 为更均匀、更高质量的十字形环坯。
附图说明
[0016] 图1是大型十字形锻件的主视示意图;
[0017] 图2是大型十字形锻件的侧视示意图;
[0018]图3是用于对还料镦挤成型加工的模具的剖视示意图;
[0019] 图4是十字形环坯的剖视示意图;
[0020] 图5是对坯料进行碾环加工的示意图;
[0021]图6是十字形环件的剖视示意图;
[0022]图7是十字形环件剖开后的示意图;
[0023] 图8是图7中A-A向的剖视示意图;
[0024] 图9是经液压机下压后的十字形锻件的示意图;
[0025]图10是经液压机下压后的十字形锻件的局部示意图;
[0026]图11是对十字形锻件进行校平的示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。
[0028]本发明提出了一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法,包括以 [0029] 下步骤:
[0030] 1)如图3所不,制造一套包括下密封圈1、下塾圈2、第一外模3、模芯4和上塾圈5的 用于镦挤成型的模具,其中,第一外模3和模芯4均呈环形,第一外模3的内壁和模芯4的外壁 均设置一圈截面呈梯形的凹槽31、41,在下密封圈1的顶部设置有一环形凹槽。
[0031] 2)取合金锭加工成环形的坯料6,然后放入加热炉中加热。
[0032] 3)将下密封圈1、下垫圈2、第一外模3、模芯4和上垫圈5预热至200〜300°C,然后将 下密封圈1放在工作台上,将下垫圈2放入下密封圈1的环形凹槽中,将第一外模3放置在位 于下垫圈2外侧的下密封圈1的顶部,将模芯4放置在位于下垫圈2内侧的下密封圈1的顶部。 [0033] 4)将坯料6从加热炉中取出,将坯料6的一端放进水池中,放入的深度视产品的具 体尺寸而定,放入的时间视产品的厚度而定,以浸入部分的温度降至700°C为宜,之后将取 出坯料6翻转180°,对另一端也做浸水处理。
[0034] 5)将坯料6放入模具中,具体放置在第一外模3与模芯4之间的环腔中,再将上垫圈 5放在坯料6上,启动液压机将上垫圈5向下压,直至上垫圈5的上端面与第一外模3的上端面 平齐,控制液压机停止下压,然后将模具翻转180°,取下下密封圈1,将液压机砧子压在下垫 圈2上,启动液压机下压,直至下垫圈2的端面与第一外模3的端面平齐,制坯结束,得到十字 形环还7 (如图4所示)。
[0035] 6)制造一个用于碾环加工的第二外模8和内模9 (如图5所示),第二外模8和内模9 均为环形结构,在第二外模8和内模9的外壁上均设置一圈截面呈梯形的凹槽。
[0036] 7)对第二外模8、内模9、主轧辊10、芯辊11以及碾环机的导向棍12预热到200〜300 °C,同时将十字形环坯7放入加热炉加热;将第二外模8套置在碾环机的主轧辊10上,将内模 9套置在碾环机的芯辊11上,从加热炉中取出十字形环坯7并安放到碾环机的加工工位上, 启动碾环机,第二外模8、内模9分别在主轧辊10、芯辅11的带动下转动,对十字形环坯了进行 碾环轧制,乳制过程十字形环坯7由导向辊12辅助支撑,加工后得到如图6所示的十字形环 件13〇
[0037] s)将十字形环件丨3沿高度方向剖开(如图7、图8所示),用芯棒穿过十字形环件13 的内孔,控制液压机下压,经过多次旋转,逐渐将十字形环件13展开成十字形锻件14 (如图 9、图10所示)。
[0038] 9)将十字形锻件M放进校平机的校平上模15和校平下模16中(如图n所示),启动 校平机,经过对十字形锻件14在长度方向上的多次校平,得到最终的十字形锻件。
[0039]在一个优选的实施例中,步骤1)所制造中的模具中,在第一外模3的外壁均匀设置 多个与凹槽31连通的排气孔32;在模芯4的内壁均匀设置多个与凹槽41连通的排气孔42。设 置排气孔32和似的原因在于,在对坯料e进行镦挤的过程中,材料根据最小阻力定律将往第 一外模3、模芯4的凹槽31、41中流动,若不设置相应的排气孔32、42,还料6与第一外模3、模 芯4之间将分别形成密闭空间,里面封存的空气的存在不利于材料的流动,而在第一外模3、 模芯4上分别设置排气孔32、42则可以解决这个矛盾。 _〇]難,腿实麵仅仅縣发_-部轉義,而不齡实酬。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例,都属于本发明保护的范围。 N

Claims (7)

1. 一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法,其特征在于:包括以下步骤: 1) 制造一套包括下密封圈、下垫圈、第一外模、模芯和上垫圈的用于镦挤成型的模具, 其中,第一外模和模芯均呈环形,第一外模的内壁和模芯的外壁均设置一圈截面呈梯形的 第一凹槽,在下密封圈的顶部设置有一环形凹槽; 2) 取合金锭加工成环形的坯料; 3) 将下密封圈放在工作台上,将下垫圈放入下密封圈的环形凹槽中,将第一外模放置 在位于下垫圈外侧的下密封圈的顶部,将模芯放置在位于下垫圈内侧的下密封圈的顶部; 4) 将坯料放入模具的第一外模与模芯之间的环腔中,再将上垫圈放在坯料上,利用液 压机将上垫圈向下压,然后停止液压机,将模具翻转180°,取下下密封圈,再利用液压机将 下塾圈向下压,经过液压机镦挤加工之后得到十字形环还; 5) 制造用于碾环加工的一个第二外模和一个内模,第二外模和内模均为环形结构,在 第二外模和内模的外壁上均设置一圈截面呈梯形的第二凹槽; 6) 将第二外模套置在碾环机的主乳辊上,将内模套置在碾环机的芯辊上,开启碾环机, 第二外模、内模分别在主乳辊、芯辊的带动下转动,对十字形环坯进行碾环乳制,加工后得 到十字形环件; 7) 将十字形环件沿高度方向剖开,用芯棒穿过十字形环件的内孔,控制液压机下压,经 过芯棒的多次旋转,逐渐将十字形环件展开成十字形锻件; 8) 将十字形锻件放在校平机的上模和下模之间,上模的底面和下模的顶面分别设置有 一截面呈梯形的第三凹槽,启动校平机,经过对十字形锻件在长度方向上的多次校平,最终 得到呈平板状且两侧对称设置有突起的十字形锻件。
2. 如权利要求1所述的一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法,其特征在于,坯料在 放入模具进行镦挤加工之前,执行如下的工序:①放入加热炉中加热;②从加热炉取出坯 料,将坯料的一端放进水中做浸水处理;③取出坯料,翻转180°,将坯料的另一端放入水中 做浸水处理。
3. 如权利要求1或2所述的一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法,其特征在于,在 进行步骤3)之前,先对下密封圈、下垫圈、第一外模、模芯和上垫圈进行预热,预热目标温度 为200〜300°C。
4. 如权利要求1或2所述的一种I TER磁体支撑十字形锻件的加工方法,其特征在于,在 进行步骤6)之前,先对第二外模、内模、主乳辊和芯辊预热至200〜300°C。
5. 如权利要求1或2所述的一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法,其特征在于,十 字形环坯在进行所述步骤6)的碾环加工之前,先放入加热炉中进行加热。
6. 如权利要求1或2所述的一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法,其特征在于,在 所述步骤1)所制造的模具中,在第一外模的外壁和芯模的内壁上分别均匀设置多个与第一 凹槽连通的排气孔。
7. 如权利要求1或2所述的一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法,其特征在于,在 所述步骤4)利用液压机对环坯进行下压时,第一次下压以上垫圈的上端面与第一外模的上 端面平齐为结束条件,第二次下压以下垫圈的端面与第一外模的端面平齐为结束条件。
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