CN106825344A - 一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法 - Google Patents

一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法 Download PDF

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王萍
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王永刚
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孔庆龙
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Abstract

一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法。它涉及一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法。本发明为了解决现有密封环锻造方法存在的工艺塑性较低、变形抗力大以及对于形状和变形复杂的锻件需要多火次锻造而导致能源浪费严重的问题。一、绘制锻件图和计算坯料尺寸；二、镦粗；三、冲孔；四、校型；五、修整。本发明采用固定式马架，工装底部设计成燕尾形状，同锻锤下底座相配合，并加锤销固定，解决了扩孔过程中易移动、锻件成型尺寸不易控制等问题，通过设计空心冲子，使其外径尺寸接近为密封环锻件内孔尺寸，使最终锻件的尺寸满足锻件图要求。锻件由6‑7火次锻造成型，降低为3火次，节约了能源。

Description

一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻 造方法
技术领域
本发明涉及一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法。
背景技术
我公司超临界及以上机组采用的密封环使用材料为R26合金，是Cr-Ni-Co-Fe基沉淀硬化型高温合金。R26高温合金密封环存在的锻造难点在于：①合金由于合金化程度很高，具有组织的多相性且相成分复杂，因此，工艺塑性较低；②由于成分复杂，再结晶温度高、速度慢，在变形温度下具有较高的变形抗力和硬化倾向，变形抗力为普通钢的4-7倍；③锻造温度范围较窄，一般才200℃左右，对于形状和变形复杂的锻件常采取多火次锻造，能源浪费严重。
发明内容
本发明为了解决现有密封环锻造方法存在的工艺塑性较低、变形抗力大以及对于形状和变形复杂的锻件需要多火次锻造而导致能源浪费严重的问题，而提供一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法。
本发明的一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法按以下步骤进行：
一、绘制锻件图和计算坯料尺寸：依据国家标准GBT21470-2008的相关要求，根据实际工件尺寸绘制锻件图，根据锻件图计算坯料尺寸；
二、镦粗：按步骤一计算的坯料尺寸准备圆坯料，将圆坯料装入炉中，并加热至温度为900℃～1150℃，然后在温度为900℃～1150℃下将圆坯料镦粗，镦粗比不小于3；
三、冲孔：采用实心冲子对步骤二镦粗的圆坯料进行轴向冲孔；
四、校型：将步骤三冲孔后圆坯料装入炉中，加热至温度为900℃～1150℃，安装马架工装，用马架工装对已冲孔圆坯料进行扩孔，扩孔至与锻件图中锻件孔径差≤10％，得到粗锻件；
五、修整：将步骤四得到的粗锻件装入炉中，并加热至温度为900℃～1150℃，取出后置于平砧底座上，采用空心冲子对步骤四中的粗锻件进行再扩孔，使孔径达到步骤一中锻件图尺寸要求，然后对锻件外圆及平整度进行修整至符合步骤一锻件图中各个尺寸要求，得到难变形高温合金密封环。
本发明有益效果
1、原马杠(如图6～7)扩孔成型工装采用工装与锻锤下砧座分体活动式，生产中锤击后马杠移动剧烈，需不断调整找正马杠工装位置，操作安全性差，加工密封环效率低，锻件内外径、壁厚不均。
通过本发明马架(如图8～9所示)，采用固定式，工装底部设计成燕尾形状，同锻锤下底座相配合，并加锤销固定，解决了扩孔过程中工装易移动、操作性差，锻件成型尺寸不易控制等问题，成倍地提高了生产效率，安全、操作简单，产品加工精度和实物质量好。
2、由于密封环壁厚尺寸较小，以及R26高温合金变形抗力较大等原因，在马架扩孔成型后期，易产生零件壁厚不均、内外径尺寸超差、平行度和垂直度达不到工艺要求的质量问题。通过设计空心冲子，使其外径尺寸接近为密封环锻件内孔尺寸，采用冲子一次扩孔成型，保证了最终锻件的成型尺寸满足锻件图纸要求。
3、本发明的锻造方式经过实践验证，锻件由6-7火次锻造成型，降低为3火次，节约了能源，降低了劳动强度，提高了生产效率。
4、本发明的锻造方法，锻件合格率100％，实现了在一吨自由锻锤上锻造难变形高温合金密封环的任务。
附图说明
图1为具体实施方式一步骤一中所述锻件图；
图2为具体实施方式一步骤二中镦粗过程示意图；
图3为具体实施方式一步骤三中冲孔过程示意图；
图4为具体实施方式一步骤四中校型过程示意图；
图5为具体实施方式一步骤五中修整过程示意图；
图6为原马杠结构示意图；
图7为图6的右视图；
图8为具体实施方式一步骤四中所述马架结构示意图；
图9为图8的右视图。
具体实施方式
本发明的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式的一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法按以下步骤进行：
一、(结合图1)绘制锻件图和计算坯料尺寸：依据国家标准GBT21470-2008的相关要求，根据实际工件尺寸绘制锻件图，根据锻件图计算坯料尺寸；
二、(结合图2)镦粗：按步骤一计算的坯料尺寸准备圆坯料，将圆坯料装入炉中，并加热至温度为900℃～1150℃，然后在温度为900℃～1150℃下将圆坯料镦粗，镦粗比不小于3；
三、(结合图3)冲孔：采用实心冲子对步骤二镦粗的圆坯料进行轴向冲孔；
四、(结合图4、图8～9)校型：将步骤三冲孔后圆坯料装入炉中，加热至温度为900℃～1150℃，安装马架工装，用马架工装对已冲孔圆坯料进行扩孔，扩孔至与锻件图中锻件孔径差≤10％，得到粗锻件；
五、(结合图5)修整：将步骤四得到的粗锻件装入炉中，并加热至温度为900℃～1150℃，取出后置于平砧底座上，采用空心冲子对步骤四中的粗锻件进行再扩孔，使孔径达到步骤一中锻件图尺寸要求，然后对锻件外圆及平整度进行修整至符合步骤一锻件图中各个尺寸要求，得到难变形高温合金密封环。
本实施方式中原马杠(如图6～7)扩孔成型工装采用工装与锻锤下砧座分体活动式，生产中锤击后马杠移动剧烈，需不断调整找正马杠工装位置，操作安全性差，加工密封环效率低，锻件内外径、壁厚不均。
通过本实施方式马架(如图8～9所示)，采用固定式，工装底部设计成燕尾形状，同锻锤下底座相配合，并加锤销固定，解决了扩孔过程中工装易移动、操作性差，锻件成型尺寸不易控制等问题，成倍地提高了生产效率，安全、操作简单，产品加工精度和实物质量好。
2、由于密封环壁厚尺寸较小，以及R26高温合金变形抗力较大等原因，在马架扩孔成型后期，易产生零件壁厚不均、内外径尺寸超差、平行度和垂直度达不到工艺要求的质量问题。通过设计空心冲子，使其外径尺寸接近为密封环锻件内孔尺寸，采用冲子一次扩孔成型，保证了最终锻件的成型尺寸满足锻件图纸要求。
3、本实施方式的锻造方式经过实践验证，锻件由6-7火次锻造成型，降低为3火次，节约了能源，降低了劳动强度，提高了生产效率。
4、本实施方式的锻造方法，锻件合格率100％，实现了在一吨自由锻锤上锻造难变形高温合金密封环的任务。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述镦粗比为3～5。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中所述镦粗比为4。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中所述实心冲子直径与锻件图中锻件孔径的比为0.7～0.8。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中所述实心冲子直径与锻件图中锻件孔径的比为0.75。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中所述马架包括固定支撑部1、燕尾式锤砧2和马杠槽3。其他步骤及参数与具体实施方式一至五三之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤四中所述扩孔至与锻件图中锻件孔径差为1％～10％。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤五中所述空心冲子外径与锻件图中锻件孔径的比为1。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
采用以下试验验证本发明的效果
试验一、本试验的一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法按以下步骤进行：
一、(结合图1：)绘制锻件图和计算坯料尺寸：依据国家标准GBT21470-2008的相关要求，根据实际工件尺寸绘制锻件图，根据锻件图计算坯料尺寸；
二、(结合图2)镦粗：按步骤一计算的坯料尺寸准备圆坯料，将圆坯料装入炉中，并加热至温度为1150℃，然后在温度为1150℃下将圆坯料镦粗，镦粗比为3；
所述镦粗比是镦粗后直径与镦粗前直径的比；
所述圆坯料直径为
所述镦粗后直径
三、(结合图3)冲孔：采用实心冲子对步骤二镦粗的圆坯料进行轴向冲孔；
所述冲孔后孔径
所述冲孔后外径
所述实心冲子直径与锻件图中锻件孔径的比为0.7；
四、(结合图4、图8～9)校型：将步骤三冲孔后圆坯料装入炉中，加热至温度为1150℃，安装马架工装，用马架工装对已冲孔圆坯料进行扩孔，扩孔至与锻件图中锻件孔径差为3％，得到粗锻件；
所述扩孔后孔径
所述扩孔后外径
所述马架包括固定支撑部1、燕尾式锤砧2和马杠槽3；
五、(结合图5)修整：将步骤四得到的粗锻件装入炉中，并加热至温度为1150℃，取出后置于平砧底座上，采用空心冲子对步骤四中的粗锻件进行再扩孔，使孔径达到步骤一中锻件图尺寸要求，然后对锻件外圆及平整度进行修整至符合步骤一锻件图中各个尺寸要求，得到难变形高温合金密封环；
所述再扩孔后孔径
所述再扩孔后外径
所述空心冲子外径与锻件图中锻件孔径的比为1。

Claims (8)

1.一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、绘制锻件图和计算坯料尺寸：依据国家标准GBT21470-2008的相关要求，根据实际工件尺寸绘制锻件图，根据锻件图计算坯料尺寸；
二、镦粗：按步骤一计算的坯料尺寸准备圆坯料，将圆坯料装入炉中，并加热至温度为900℃～1150℃，然后在温度为900℃～1150℃下将圆坯料镦粗，镦粗比不小于3；
三、冲孔：采用实心冲子对步骤二镦粗的圆坯料进行轴向冲孔；
四、校型：将步骤三冲孔后圆坯料装入炉中，加热至温度为900℃～1150℃，安装马架工装，用马架工装对已冲孔圆坯料进行扩孔，扩孔至与锻件图中锻件孔径差≤10％，得到粗锻件；
五、修整：将步骤四得到的粗锻件装入炉中，并加热至温度为900℃～1150℃，取出后置于平砧底座上，采用空心冲子对步骤四中的粗锻件进行再扩孔，使孔径达到步骤一中锻件图尺寸要求，然后对锻件外圆及平整度进行修整至符合步骤一锻件图中各个尺寸要求，得到难变形高温合金密封环。
2.根据权利要求1所述的一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法，其特征在于步骤二中所述镦粗比为3～5。
3.根据权利要求1所述的一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法，其特征在于步骤二中所述镦粗比为4。
4.根据权利要求1所述的一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法，其特征在于步骤三中所述实心冲子直径与锻件图中锻件孔径的比为0.7～0.8。
5.根据权利要求1所述的一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法，其特征在于步骤三中所述实心冲子直径与锻件图中锻件孔径的比为0.75。
6.根据权利要求1所述的一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法，其特征在于步骤四中所述马架包括固定支撑部(1)、燕尾式锤砧(2)和马杠槽(3)。
7.根据权利要求1所述的一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法，其特征在于步骤四中所述扩孔至与锻件图中锻件孔径差为1％～10％。
8.根据权利要求1所述的一种利用1吨自由锻锤实现难变形高温合金密封环的自由锻造方法，其特征在于步骤五中所述空心冲子外径与锻件图中锻件孔径的比为1。
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