CN109773094B - 大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺，工艺步骤如下：准备原材料→下料→开坯→辗环→机加工。上述的生产工艺能快速、简单和精确地加工出与所要制造零件外形尺寸相近的铝合金异形环锻件，从而能降低精车加工的难度，节约了原料，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及环锻件生产工艺领域，具体涉及大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺。
背景技术
通常将高度为450～600mm、厚度为200～350mm、外径8～10m的铝合金环件称为大吨位超大直径铝合金环件；现有的环锻件生产工艺还不能完全成型大吨位超大直径铝合金异形环锻件，只能生产横截面为矩形的大吨位超大直径铝合金矩形环锻件，这样就会导致制得的铝合金矩形环锻件的尺寸与所要制造零件的外形相差很大，加大了精车加工的难度，原料消耗较多，降低了生产效率，增加了生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将提供一种大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺，其特征在于：工艺步骤如下：准备原材料→下料→开坯→辗环→机加工；
（1）准备原材料工序中：采购牌号为2219的铝合金棒料；对铝合金棒料机加工去表皮，去除铝合金棒料表层粗晶环及表面缺陷，然后对铝合金棒料进行扩散退火，使得铝合金棒料均质化；
（2）开坯工序中：坯料的锻造温度为427～470℃，首先将下料所得的坯料以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温38～40h；然后采用不锈钢平砧对坯料进行第一次镦粗，平砧的下压速度为30～33mm/s，镦粗工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；接着对坯料进行预拔长，所用上、下砧头均采用不锈钢材质并且上、下砧头的型砧均采用圆摔子，拔长工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后坯料回炉以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温25～28h；接着采用不锈钢平砧对坯料进行第二次镦粗，平砧的下压速度为30～33mm/s，镦粗工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后坯料回炉以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温25～28h；接着采用不锈钢平砧对坯料进行第三次镦粗，平砧的下压速度为30～33mm/s，镦粗工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后采用不锈钢冲头对坯料两端分别冲同轴的盲孔，冲孔时冲头需预热至250～300℃；接着待冷却后对坯料进行车内孔和对侧壁进行车加工，使得坯料的横截面呈矩形；然后将坯料回炉以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温20～22h；接着将坯料上马架扩孔，所用上砧头、下砧头、芯棒均采用不锈钢材质，扩孔工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后待冷却后对坯料进行车加工，最后得到所需尺寸的毛坯；
（3）辗环工序中：首先将毛坯以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温5～6h；然后对毛坯进行三次轧环，前一次轧环完毕后需将毛坯以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温4～5h后才能进行下一次轧环，为了使轧环过程稳定和控制环件尺寸精度，在轧环机锥辊两侧分别增加一对对环件进行导向的导向辊，在异形主轧辊的上下两侧分别加工轴向挡边，防止轧环时环件轴向窜动，并且异形主轧辊采用半闭式孔型，第一次轧环：采用圆柱形主轧辊和圆柱形芯辊对毛坯进行矩形轧制，使得环件的外径和内径扩大；第二次轧环：采用异形主轧辊和圆柱形芯辊，通过异形主轧辊对环件的外侧形状进行预成型；第三次轧环：采用异形主轧辊和异形芯辊，异形主轧辊对环件的外侧形状进行成型，异形芯辊对环件的内侧形状进行成型，首先进行高温轧制，将环件轧至变形量为20～22%时停止轧制，待环件温度下降至280～320℃时再进行低温轧制，直至得到所需尺寸的异形环锻件。
进一步的，前述的大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺，其中：开坯和辗环工序中的各个加热步骤所用的加热炉均为电阻式加热炉，所述电阻式加热炉中的加热元件带隔热屏，并且电阻式加热炉带空气强制循环，每次加热装炉时坯料和电阻元件之间均需要用不锈钢板隔开，并且均需要采用不锈钢垫块来垫起坯料。
进一步的，前述的大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺，其中：开坯工序中镦粗、拔长、冲孔、马架扩孔时所用润滑剂均为锭子油+石墨+机油。
进一步的，前述的大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺，其中：辗环工序中所用主轧辊和芯辊的表面光洁度均需加工至小于Ra3.2，每次轧环开始前主轧辊和芯辊均需预热至300～320℃，用油基石墨润滑剂进行润滑。
进一步的，前述的大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺，其中：每次轧环的线速度均为0.8～1.2m/s，进给速度均为1～5mm/s。
进一步的，前述的大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺，其中：下料工序中：采用锯切法对铝合金棒料进行下料，下料时采用铝合金金加工专用冷却润滑液冷却润滑；下料所得坯料两端断面平行度≤1mm，两端断面与坯料中心线的垂直度≤1mm。
本发明的优点为：本发明所述的生产工艺能快速、简单和精确地加工出与所要制造零件外形尺寸相近的铝合金异形环锻件，从而能降低精车加工的难度，节约了原料，提高生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺，工艺步骤如下：准备原材料→下料→开坯→辗环→机加工；
（1）准备原材料工序中：采购牌号为2219的铝合金棒料，净尺寸φ1200，净重≥7.5T；对铝合金棒料机加工去表皮，去除铝合金棒料表层粗晶环及表面缺陷，然后对铝合金棒料进行扩散退火，使得铝合金棒料均质化；
（2）下料工序中：采用锯切法对铝合金棒料进行下料，下料时采用铝合金金加工专用冷却润滑液冷却润滑；下料所得坯料两端断面平行度≤1mm，两端断面与坯料中心线的垂直度≤1mm；下料所得坯料规格：φ1200×2460±5mm，重量为7600Kg；
（3）开坯工序中：坯料的锻造温度为427～470℃，锻造设备采用6000T液压机、40T锻压操作机，首先将下料所得的坯料以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温40h；然后采用不锈钢平砧对坯料进行第一次镦粗，将坯料镦粗至尺寸为φ1718×1200mm，锻比为2.05，平砧的下压速度为30mm/s，镦粗工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；接着对坯料进行预拔长，所用上、下砧头均采用不锈钢材质并且上、下砧头的型砧均采用圆摔子，将坯料拔长至尺寸为φ1215×2400mm，锻比为2，拔长工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后坯料回炉以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温25h；接着采用不锈钢平砧对坯料进行第二次镦粗，将坯料镦粗至尺寸为φ1717×1200mm，锻比为2，平砧的下压速度为30mm/s，镦粗工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后坯料回炉以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温25h；接着采用不锈钢平砧对坯料进行第三次镦粗，将坯料镦粗至尺寸为φ2020×870mm，锻比为1.38，平砧的下压速度为30mm/s，镦粗工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后采用φ200不锈钢冲头对坯料两端分别冲同轴的盲孔，并且平端面至坯料高度为840mm，冲孔时冲头需预热至250～300℃；接着待冷却后对坯料进行车内孔和对侧壁进行车加工，使得坯料的横截面呈矩形，将坯料车加工至尺寸为φ2050×φ310×840mm；然后将坯料回炉以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温20h；接着将坯料上马架扩孔，所用上砧头、下砧头、芯棒均采用不锈钢材质，将坯料扩孔至尺寸为φ2140×φ700×840mm，扩孔工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后待冷却后对坯料进行车加工，最后得到尺寸为φ2100×φ740×800mm的毛坯；
（4）辗环工序中：采用RAM9000数控径轴向轧环机进行轧环，首先将毛坯以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温5.5h；然后对毛坯进行三次轧环，前一次轧环完毕后需将毛坯以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温3.5h后才能进行下一次轧环，为了使轧环过程稳定和控制环件尺寸精度，在轧环机锥辊两侧分别增加一对对环件进行导向的导向辊，在异形主轧辊的上下两侧分别加工轴向挡边，防止轧环时环件轴向窜动，并且异形主轧辊采用半闭式孔型，第一次轧环：采用圆柱形主轧辊和圆柱形芯辊对毛坯进行矩形轧制，使得环件的外径和内径扩大，最后得到尺寸为φ3850×φ2950×555.5mm的矩形环件；第二次轧环：采用异形主轧辊和圆柱形芯辊，通过异形主轧辊对环件的外侧形状进行预成型，最后得到最大外径为φ6100、内径为φ5460、高度为520mm的异形环件；第三次轧环：采用异形主轧辊和异形芯辊，异形主轧辊对环件的外侧形状进行成型，异形芯辊对环件的内侧形状进行成型，首先进行高温轧制，将环件轧至最大外径为φ6500、最小内径为φ5860、高度为505mm时停止轧制，待环件温度下降至300℃时再进行低温轧制，直至得到最大外径为φ8820、最小内径为φ8280、高度为500mm的异形环锻件；
（5）机加工工序中：将辗环得到的异形环锻件机加工至最大外径为φ8805mm、最小内径为φ8295mm、高度为490mm。
在本实施例中，每次轧环的线速度均为0.8～1.2m/s，进给速度均为1～5mm/s；辗环工序中所用主轧辊和芯辊的表面光洁度均需加工至Ra1.6，每次轧环开始前主轧辊和芯辊均需预热至300℃，用油基石墨润滑剂进行润滑。
开坯和辗环工序中的各个加热步骤所用的加热炉均为电阻式加热炉，所述电阻式加热炉中的加热元件带隔热屏，并且电阻式加热炉带空气强制循环，每次加热装炉时坯料和电阻元件之间均需要用不锈钢板隔开，并且均需要采用不锈钢垫块来垫起坯料。开坯工序中镦粗、拔长、冲孔、马架扩孔时所用润滑剂均为锭子油+石墨+机油。
Claims (2)
1.大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺，其特征在于：工艺步骤如下：准备原材料→下料→开坯→辗环→机加工；
（1）准备原材料工序中：采购牌号为2219的铝合金棒料；对铝合金棒料机加工去表皮，去除铝合金棒料表层粗晶环及表面缺陷，然后对铝合金棒料进行扩散退火，使得铝合金棒料均质化；
（2）下料工序中：采用锯切法对铝合金棒料进行下料，下料时采用铝合金金加工专用冷却润滑液冷却润滑；下料所得坯料两端断面平行度≤1mm，两端断面与坯料中心线的垂直度≤1mm；
（3）开坯工序中：坯料的锻造温度为427～470℃，首先将下料所得的坯料以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温38～40h；然后采用不锈钢平砧对坯料进行第一次镦粗，平砧的下压速度为30～33mm/s，镦粗工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；接着对坯料进行预拔长，所用上、下砧头均采用不锈钢材质并且上、下砧头的型砧均采用圆摔子，拔长工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后坯料回炉以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温25～28h；接着采用不锈钢平砧对坯料进行第二次镦粗，平砧的下压速度为30～33mm/s，镦粗工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后坯料回炉以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温25～28h；接着采用不锈钢平砧对坯料进行第三次镦粗，平砧的下压速度为30～33mm/s，镦粗工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后采用不锈钢冲头对坯料两端分别冲同轴的盲孔，冲孔时冲头需预热至250～300℃；接着待冷却后对坯料进行车内孔和对侧壁进行车加工，使得坯料的横截面呈矩形；然后将坯料回炉以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温20～22h；接着将坯料上马架扩孔，所用上砧头、下砧头、芯棒均采用不锈钢材质，扩孔工具上所有与坯料接触的面均需预热至250～300℃；然后待冷却后对坯料进行车加工，最后得到所需尺寸的毛坯；开坯工序中镦粗、拔长、冲孔、马架扩孔时所用润滑剂均为锭子油+石墨+机油；
（4）辗环工序中：首先将毛坯以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温5～6h；然后对毛坯进行三次轧环，前一次轧环完毕后需将毛坯以小于50℃/h的速率加热至470±3℃并保温4～5h后才能进行下一次轧环，为了使轧环过程稳定和控制环件尺寸精度，在轧环机锥辊两侧分别增加一对对环件进行导向的导向辊，在异形主轧辊的上下两侧分别加工轴向挡边，防止轧环时环件轴向窜动，并且异形主轧辊采用半闭式孔型，第一次轧环：采用圆柱形主轧辊和圆柱形芯辊对毛坯进行矩形轧制，使得环件的外径和内径扩大；第二次轧环：采用异形主轧辊和圆柱形芯辊，通过异形主轧辊对环件的外侧形状进行预成型；第三次轧环：采用异形主轧辊和异形芯辊，异形主轧辊对环件的外侧形状进行成型，异形芯辊对环件的内侧形状进行成型，首先进行高温轧制，将环件轧至变形量为20～22%时停止轧制，待环件温度下降至280～320℃时再进行低温轧制，直至得到所需尺寸的异形环锻件；辗环工序中所用主轧辊和芯辊的表面光洁度均需加工至小于Ra3.2，每次轧环开始前主轧辊和芯辊均需预热至300～320℃，用油基石墨润滑剂进行润滑；每次轧环的线速度均为0.8～1.2m/s，进给速度均为1～5mm/s。
2.根据权利要求1所述的大吨位超大直径铝合金异形环锻件的生产工艺，其特征在于：开坯和辗环工序中的各个加热步骤所用的加热炉均为电阻式加热炉，所述电阻式加热炉中的加热元件带隔热屏，并且电阻式加热炉带空气强制循环，每次加热装炉时坯料和电阻元件之间均需要用不锈钢板隔开，并且均需要采用不锈钢垫块来垫起坯料。
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Denomination of invention: Production process of large tonnage and super diameter aluminum alloy special-shaped ring forgings Effective date of registration: 20220915 Granted publication date: 20210219 Pledgee: China Construction Bank Zhangjiagang branch Pledgor: Zhangjiagang Zhonghuan Sea and Land High-end Equipment Co.,Ltd. Registration number: Y2022320010521 |