CN110773957A - 一种大型铸锻件铸-连-锻近净形成形工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大型铸锻件铸‑连‑锻近净形成形工艺，包括以下步骤：1）将大型结构件通过铸‑连‑锻结构设计分解为多个分体结构件；2）将分体结构件分别浇铸成形，并对待焊面进行机械加工以达到高能电子束焊的要求；3）将加工后的分体结构件采用高能电子束焊接工艺连接起来，对连接成形后的整体结构件进行去应力回火和组织均匀化热处理；4）将整体结构件进行锻压，使其达到规定的性能；5）将锻压后的整体结构件进行最后的成品加工。本发明的大型铸锻件的近形成形技术可控性高，有利于形成智能化、规模化生产，生产效率高，铸件良品率高，减少了资源浪费，具有较高的经济效益。

Description

一种大型铸锻件铸-连-锻近净形成形工艺

技术领域

本发明属于大型铸锻件近净形成形技术领域，具体涉及的是一种大型铸锻件铸-连-锻近净形成形工艺。

背景技术

大型铸锻件的主要特点是体形大、质量要求高、批量小、生产费用高、周期长、良品率不高，其生产过程包括：冶炼、铸造、锻造、热处理等多道工序。对于铸造工序来说，制造过程中最重要的问题是缺陷的产生导致生产成本的增加，因此大型铸锻件急需一种能规模化、智能化的制造工艺。

目前大型铸锻件多为奥氏体不锈钢材料，然而奥氏体不锈钢的合金元素含量高、锻造温度范围窄、过热敏感性强、高温下抗力大且塑性低，在轧制和锻造等变形制造过程种易出现变形开裂和组织不均匀等情况，严重影响大型铸锻件的制造质量及服役性能。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，突破传统方法在尺寸和形状上的限制，减少制造过程中的缺陷，同时使大型铸锻件的制造面向智能化、规模化发展，本发明提出了一种基于增材制造思想的大型铸锻件近形成形技术。该技术基于增材制造——分区离散成形的技术思想，将大型结构件分解，通过分步铸造、分步组装和连接的方法实现结构件的大型化和复杂化，最后通过锻压技术提高结构件整体性能，是一种高效、节能、可控性好的大型铸锻件成形技术。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种大型铸锻件铸-连-锻近净形成形工艺，包括以下步骤：

S1、铸-连-锻结构设计

依据铸造设备能力、高能电子束焊机能力以及焊接结构设计原则，将整体的大型铸坯分解为一个或多个形状、尺寸均相等的小型铸坯分体部件，使每一个分体部件均满足铸造尺寸与高能电子束焊机的深熔焊能力，并满足焊接结构设计；

S2、分铸成形

根据所述步骤S1铸-连-锻结构设计的要求，分别浇铸各分体部件，并对分体部件内部的质量进行缺陷检测；

S3、连接成形

首先，对步骤S2制得的分体部件的待焊面进行装配，采用高能电子束对待焊面进行焊接，使分体部件焊接为整体部件；然后，对焊缝进行表面质量检测、熔深检测和内部质量检测；最后，对检测合格的整体部件进行高温回火处理，消除焊缝残余应力，提高焊缝和热影响区的组织性能，第一次热处理温度为550~650℃，保温时间为1~2小时；

S4、锻造成形

对上述步骤S3热处理后的整体部件进行加压锻造，锻压过程温度控制在850℃~1180℃，锻造完成后对整体结构进行内部质量的缺陷检测，对检测合格的锻件进行第二次热处理，第二次热处理温度为1000~1100℃，保温60~90min，最后水冷至室温，获得单相奥氏体组织的整体部件；

S5、成品加工

对上述步骤S4锻造成形后的整体结构部件进行机械加工，达到使用标准，并对加工完成后的产品进行无损检测和平行试样的组织性能检测，近净形成形制得铸锻整体部件。

与现有技术相比本发明的有益效果为：

将大型复杂铸锻件分解为多个部件，分别浇铸成形，再利用高能电子束焊接技术将其连接起来。与现有技术相比，其显著优点为：

第一，将大型铸件分离浇铸，避免了大铸件浇铸成形的困难，提高良品率，有助于规模化、智能化制造，提高生产效率和产业规模；

第二，高能电子束焊接技术有着能高能量密度、高熔深、冷却速率较快等特点，其焊缝组织均匀且细小，强韧性优良，通过焊后热处理消除焊缝残余应力，并对焊缝及热影响区组织均匀化处理，进一步提高了焊缝质量，保证了焊后结构件在后续锻压工序中不会因焊缝性能而开裂；

第三，分铸成形相比传统铸造工艺减少了材料的浪费，提高了材料利用率，降低产品制造成本，提高产业经济效益；

第四，铸-连-锻工艺结合了传统工艺的优点，从工艺上保证了产品整体性能。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图2为实施例中高能束焊接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

根据本发明提出的一种大型铸锻件的铸-连-锻制造方法，如图1所示，大型锻件依次经铸-连-锻结构设计、分铸成形、连接成形、锻造成形、成品加工工序得到成品。现以如下具体实施例说明。

如图1、图2所示，以制造本发明提出的铸锻件的铸-连-锻制造为例，具体步骤如下：

步骤1，铸-连-锻结构设计。依据铸-连-锻结构设计原则设计出易于规模化制造的尺寸，对图2的锻件进行分解，分解为尺寸为300mm的立方体结构件（1、2、3、4）。

步骤2，分铸成形。将分解后的各分部结构件分别浇铸成形，之后分别进行铸件的内部质量的缺陷检测。对成形的铸件表面进行车、铣机械加工，使其达到装配贴合的焊接结构设计要求。

步骤3，连接成形。对完成上述机械加工的部件进行装配，保证焊接配合面的装配定位，如图2所示，采用高能电子束深熔焊，将各部件沿路径（5、6）依次连接成形，形成熔深为300mm的焊缝，对焊缝进行表面质量检测、熔深检测和内部质量检测等，保证焊缝满足设计要求。对质量检测合格的锻件进行焊后消除应力的高温回火热处理，以及对焊缝及热影响区的组织均匀化热处理，其热处理温度为550~620℃，保温时间为1~2小时。

步骤4，锻造成形。对完成上述连接成形的整体结构件，根据结构设计的要求进行锻压，并对锻压过程温度进行控制，锻压温度在1100~1250℃范围，之后进行锻件的内部质量的缺陷检测，对检测合格的锻件进行热处理，采用1000~1100℃保温60~90min，然后水冷至室温。

步骤5，成品加工。对完成上述锻造成形工序的锻件进行整体无损检测和平行试样的组织性能检测，保证锻件成品的整体质量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种大型铸锻件铸-连-锻近净形成形工艺，其特征在于包括以下步骤：

S1、铸-连-锻结构设计

依据铸造设备能力、高能电子束焊机能力以及焊接结构设计原则，将整体的大型铸坯分解为一个或多个形状、尺寸均相等的小型铸坯分体部件，使每一个分体部件均满足铸造尺寸与高能电子束焊机的深熔焊能力，并满足焊接结构设计；

S2、分铸成形

根据所述步骤S1铸-连-锻结构设计的要求，分别浇铸各分体部件，并对分体部件内部的质量进行缺陷检测；

S3、连接成形

首先，对步骤S2制得的分体部件的待焊面进行装配，采用高能电子束对待焊面进行焊接，使分体部件焊接为整体部件；然后，对焊缝进行表面质量检测、熔深检测和内部质量检测；最后，对检测合格的整体部件进行高温回火处理，消除焊缝残余应力，提高焊缝和热影响区的组织性能，第一次热处理温度为550~650℃，保温时间为1~2小时；

S4、锻造成形

对上述步骤S3热处理后的整体部件进行加压锻造，锻压过程温度控制在850℃~1180℃，锻造完成后对整体结构进行内部质量的缺陷检测，对检测合格的锻件进行第二次热处理，第二次热处理温度为1000~1100℃，保温60~90min，最后水冷至室温，获得单相奥氏体组织的整体部件；

S5、成品加工

对上述步骤S4锻造成形后的整体结构部件进行机械加工，达到使用标准，并对加工完成后的产品进行无损检测和平行试样的组织性能检测，近净形成形制得铸锻整体部件。

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