CN106890917A - 超大高径比钢坯镦粗工艺及装备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超大高径比钢坯镦粗的工艺及装备，它运用胎模将超大高径比的钢坯进行分隔稳定，胎模置于模套内腔，模套内壁夹持胎模外表面，稳定胎模，并使胎模随钢坯压缩而沿模套内壁滑动，被分隔的钢坯每段的高径比小于3而符合一工步钢坯镦粗的要求；然后用模套直接夹持支承钢坯已镦粗的部分，需镦粗部分的钢坯高径比小于3而符合二工步钢坯镦粗的要求，从而通过分段和分工步镦粗的方法解决了超大高径比钢坯镦粗的难题。本发明具有设计新颖、适用范围广、操作过程稳定可靠等优点。

Description

超大高径比钢坯镦粗工艺及装备

技术领域

本发明涉及一种超大高径比钢坯镦粗的工艺及装备，用于实现超大高径比钢坯的镫粗，属于钢坯塑性加工技术领域。

背景技术

镦粗是指用压力使钢坯长度减小而直径(或横向尺寸)增大的工艺，用来改善钢坯锻件的组织结构，提高钢坯锻件的力学性能。镦粗时钢坯高度减少，横截面积增大，当钢坯的高度和直径比（高径比）超过一定值，镦粗时容易失稳和弯曲，弯曲了的钢坯继续镦粗会产生折叠。因此，镦粗时除需控制每次的压缩量外，为防止镦粗产生纵向弯曲，还应控制钢坯的高度与横向尺寸的比值，即高径比，圆柱型钢坯的高径比一般不应超过2.5~3。

高品质的工模具钢等合金钢多采用电渣重熔方式生产。大型电渣锭采用固定结晶器，生产的钢坯能满足正常锻比要求，但由于钢坯直径大，芯部冷却速度不够，导致结晶组织粗大，成分均匀性差。为了使钢坯冷却好，结晶组织细，成分偏析小，也有许多电渣重熔生产采用直径相对小的结晶器，生产的钢坯直径小、高度高。这些高径比超过正常镦粗范围的钢坯，如能镦粗到常规电渣锭的规格尺寸，则其内部成分偏析及疏松的冶金缺陷将显著优于常规电渣锭钢坯产品，生产出来的锻件产品品质更好。

目前，在模锻以及冷镦生产中，当钢坯的高径比超过正常范围时，一般采用聚料方式进行制坯，但模锻以及冷镦生产钢坯很小，采用简单的锥形模具即能完成工作。自由锻的镦粗工步中钢坯吨位大，无法用简单方式实现大高径比钢坯的镦粗。因此设计出超大高径比钢坯的镦粗工艺是提升合金钢锻件品质的重要途径。同时超大高径比钢坯的镦粗工艺可用于大截面的连铸钢坯的镦粗，极大地扩展连铸钢坯在锻造行业的应用范围，实现使用钢厂连铸坯取代模铸锭用于锻件生产，使得锻件的成材率和内部质量大幅提高，并能降低成本，引起锻造行业的变革。

发明内容

本发明的目的是提供一种超大高径比钢坯镦粗的工艺及装备，解决超大高径比的钢坯镦粗工艺及装备的问题，实现了钢坯在超大高径比状态下的镦粗。

本发明通过以下技术方案实施：一种超大高径比钢坯镦粗的装备，它由夹具、动力装置和钢坯组成，其特征在于：所述钢坯为超大高径比钢坯，夹具包含有：胎模、模套，动力装置包含：固定砧、压力砧；所述胎模设置成两半，两半胎模合并沿表面包覆并夹持钢坯；所述模套设计成开闭式，模套打开时可让夹持钢坯的胎模进出模套内腔，模套闭合时：一工步镦粗过程模套内壁限定并夹持胎模的外表面，二工步镦粗过程模套内壁夹持一工步钢坯镦粗的部分；所述胎模可沿模套内壁滑动；所述固定砧设置在钢坯的一端，限定并挤压钢坯，所述压力砧设置在钢坯的另一端，所述压力砧的压力端面挤压钢坯；压力砧压力端的端面形状与模套的内腔截面形状相同，所述端面的面积小于所述截面的面积；超大高径比的钢坯被胎模分隔的每段高径比小于3；

所述胎模和模套的数量根据钢坯的高径比设定，可以为一个，可以为两个，也可以为多个；

所述胎模内腔的一端或两端为喇叭口状，且大口朝外；

进一步地，所述固定砧与钢坯之间设置垫块。

一种超大高径比钢坯镦粗的工艺，首先进行一工步镦粗：采用胎模分段并夹持钢坯，夹持钢坯的胎模置于模套内腔中，模套内壁限定胎模的外表面，模套一端设置的压力砧对钢坯一端进行挤压，另一端设置的固定砧受到挤压反作用于钢坯的另一端，使钢坯充满胎模以外的模套内腔，完成被胎模所分隔段钢坯的同步镦粗，胎模随钢坯的压缩沿模套内壁滑动；再进行二工步镦粗：经过一工步镦粗的钢坯回到加热炉加热后直接放入模套中，模套内壁夹持一工步钢坯已镦粗的部分，设置在钢坯两端的砧对一工步镦粗过程中胎模所在位置的钢坯进行镦粗，使一工步已镦粗的部分随钢坯的压缩沿模套内壁滑动，直至钢坯充满两砧之间的模套内腔，从而完成超大高径比钢坯的镦粗工艺，上述工艺具体步骤如下：

（1）按照正常镦粗长径比要求和钢坯的实际长度，设置胎模和模套的长度以及数量；

（2）将加热到一定温度的钢坯用胎模分段夹持后置于模套内腔中；

（3）模套一端设置固定砧、另一端设置压力砧，压力砧对钢坯一端进行挤压，另一端的固定砧受到挤压反作用于钢坯的另一端，完成被胎模所分隔段的钢坯同步镦粗，使钢坯充满胎模以外的模套内腔，胎模在钢坯镦粗的过程中跟随钢坯的压缩沿模套内壁滑动；

（4）打开模套，取出胎模，钢坯回炉加热；

（5）将回炉加热后的钢坯置于模套中，模套内壁直接夹持并支承钢坯经步骤3镦粗的部分；

（6）设置在钢坯两端的砧对一工步胎模所在位置的钢坯进行镦粗，使钢坯充满两砧之间的模套内腔。

本发明运用胎模将超大高径比的钢坯进行分隔稳定，被分隔的钢坯每段的高径比小于3，一工步：将加热的钢坯置于模套内腔，模套内壁夹持胎模外表面，使胎模随钢坯压缩而沿模套内壁滑动，实现胎模以外部分的钢坯同步镦粗；二工步：以模套内壁夹持一工步已镦粗的部分，对一工步中未被镦粗的部分钢坯挤压镦粗，使钢坯充满模套内腔，实现超大高径比钢坯的全部镦粗。从而通过分段和分工步镦粗的方法解决了超大高径比钢坯镦粗的难题。本发明具有设计新颖、适用范围广、操作过程稳定可靠等优点。

附图说明

附图1为本发明用三个胎模分段装夹钢坯的状态图；

附图2为本发明用三个胎模装夹钢坯分段镦粗后的状态图；

附图3、7为本发明一工步镦粗后的钢坯装夹在模套中的状态图；

附图4、8为本发明钢坯装夹在模套中二工步镦粗后的状态图；

附图5为本发明用两个胎模分段装夹钢坯的状态图；

附图6为本发明用两个胎模装夹钢坯分段镦粗后的状态图。

在附图中：1为固定砧，2、2’、3、3’、4、4’为胎模，5为压力砧，6为钢坯，7、7’为模套，8为垫块。

2和 2’各为胎模的一半，组合后为一个胎模，类似的3、3’、4、4’各组成一个胎模；7、7’ 各为模套的一半，组合后为一个模套。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步解释说明：

如附图1所示，本发明的装置由夹具、动力装置和钢坯6组成，夹具包含胎模2、2’、3、3’、4、4’及模套7、7’，动力装置包含固定砧1、压力砧5，钢坯6为超大高径比钢坯；胎模2、2’、3、3’、4、4’设置成两半，两半胎模2和2’、3和3’、4和4’合并沿表面包覆并夹持钢坯6，模套7、7’设计成开闭式，打开时可让胎模2、2’、3、3’、4、4’进出模套7、7’的内腔，闭合时夹持胎模2、2’、3、3’、4、4’，且胎模2、2’、3、3’、4、4’可沿模套7、7’内壁滑动；固定砧1设置在模套7、7’的一端，限定并挤压钢坯6的一端，压力砧5设置在钢坯6的另一端，压力砧5的压力端面形状与模套7、7’内腔截面形状相同，压力端的端面小于模套7、7’的内腔截面，压力砧5的压力端挤压坏料6。

下述实施方式中，胎模2、2’、3、3’、4、4’简述为胎模2，模套7、7’简述为模套7。

实施例一：是三个胎模2的情况，如附图1所示，将胎模2分段包覆并夹持超高大高径比的钢坯6，超高大高径比的钢坯6被胎模2分隔成若干段，被分隔的每段的高径比一般在3以内，将超大高径比的钢坯6分隔成若干段高径比小于3的镦粗段，再将夹持钢坯6的胎模2置于模套7之中，闭合模套7，模套7的内壁夹持胎模2的外表面；模套7一端设置的压力砧5对钢坯6一端进行挤压，模套7的另一端设置的固定砧1受到挤压反作用于钢坯6的另一端，被胎模2分隔的各段钢坯6同时受到挤压而被同步镦粗，胎模2和钢坯6共同充满模套7内腔，全部或部分胎模2随钢坯6的压缩而沿模套7内腔滑动，这样，模套7内腔中除胎模2所在的位置其余空间被钢坯6充满，从而完成如附图2所示的一工步镦粗，然后再将完成一工步镦粗的钢坯6回炉加热。

如附图3所示，将回炉加热后的钢坯6置于模套7中，模套7直接夹持钢坯6经一工步镦粗的部分；模套7一端设置的压力砧5对钢坯6一端进行挤压，模套7的另一端设置的固定砧1受到挤压反作用于钢坯6的另一端，对附图2所示一工步中未被镦粗的钢坯挤压镦粗，钢坯6充满模套内腔，实现如附图4所示的超大高径比钢坯的二工步镦粗。

实施例二：是两个胎模2的情况，如附图5、6所示的镦粗过程与附图1、2所示的镦粗过程动作相同，完成一工步超大高径比钢坯6的镦粗；如附图7、8所示镦粗过程与附图3、4所示的镦粗过程动作相同，对一工步中未被镦粗的部分钢坯挤压镦粗，钢坯6充满模套内腔，实现如附图8所示的超大高径比钢坯的二工步镦粗。

本发明中，胎模2和模套7的数量根据实际需要设定，可以为一个，可以为两个，也可以为多个。

本发明中，固定砧与钢坯之间可根据实际操作过程增设垫块8。

Claims (5)

1.一种超大高径比钢坯镦粗的装备，它由夹具、动力装置和钢坯组成，所述钢坯为超大高径比钢坯，其特征在于：夹具包含有：胎模、模套，动力装置包含：固定砧、压力砧；所述胎模设置成两半，两半胎模合并沿表面包覆并夹持钢坯；所述模套设计成开闭式，模套打开时可让夹持钢坯的胎模进出模套内腔，模套闭合时：一工步镦粗过程模套内壁限定并夹持胎模的外表面，二工步镦粗过程模套内壁夹持一工步钢坯镦粗的部分；所述胎模可沿模套内壁滑动；所述固定砧设置在钢坯的一端，限定并挤压钢坯，所述压力砧设置在钢坯的另一端，所述压力砧的压力端面挤压钢坯；压力砧压力端的端面形状与模套的内腔截面形状相同，所述端面的面积小于所述截面的面积；超大高径比的钢坯被胎模分隔的每段高径比小于3。

2.根据权利要求1所述的一种超大高径比钢坯镦粗的装备，其特征在于：所述胎模和模套的数量根据钢坯的高径比设定，可以为一个，可以为两个，也可以为多个。

3.根据权利要求1所述的一种超大高径比钢坯镦粗的装备，其特征在于：所述胎模内腔的一端或两端为喇叭口状，且大口朝外。

4.根据权利要求1所述的一种超大高径比钢坯镦粗的装备，其特征在于：所述固定砧与坯料之间设置垫块。

5.一种超大高径比钢坯镦粗的工艺，其特征在于：首先进行一工步镦粗，采用胎模分段并夹持钢坯，夹持钢坯的胎模置于模套内腔中，模套内壁限定胎模的外表面，模套一端设置的压力砧对钢坯一端进行挤压，另一端设置的固定砧受到挤压反作用于钢坯的另一端，使钢坯充满胎模以外的模套内腔，完成被胎模所分隔段钢坯的同步镦粗，胎模随钢坯的压缩沿模套内壁滑动；再进行二工步镦粗，经过一工步镦粗的钢坯回到加热炉加热后直接放入模套中，模套内壁夹持一工步钢坯已镦粗的部分，设置在钢坯两端的砧对一工步镦粗过程中胎模所在位置的钢坯进行镦粗，使一工步已镦粗的部分随钢坯的压缩沿模套内壁滑动，直至钢坯充满两砧之间的模套内腔，从而完成超大高径比钢坯的镦粗工艺，上述工艺具体步骤如下：

（1）按照正常镦粗长径比要求和钢坯的实际长度，设置胎模和模套的长度以及数量；

（2）将加热到一定温度的钢坯用胎模分段夹持后置于模套内腔中；

（3）模套一端设置固定砧、另一端设置压力砧，压力砧对钢坯一端进行挤压，另一端的固定砧受到挤压反作用于钢坯的另一端，完成被胎模所分隔段的钢坯同步镦粗，使钢坯充满胎模以外的模套内腔，胎模在钢坯镦粗的过程中跟随钢坯的压缩沿模套内壁滑动；

（4）打开模套，取出胎模，钢坯回炉加热；

（5）将回炉加热后的钢坯置于模套中，模套内壁直接夹持并支承钢坯经步骤3镦粗的部分；

（6）设置在钢坯两端的砧对一工步胎模所在位置的钢坯进行镦粗，使钢坯充满两砧之间的模套内腔。