CN112775369A - 一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、根据零件尺寸设计锻件，根据锻件尺寸设计胎模锻模具，包括套模、制坯下模、成形下模、冲孔冲头、成形冲头和退料漏盘；步骤2、根据锻件形状，计算锻件重量、下料重量、下料规格、锻造火次、材质需求；步骤3、将加热好的坯料置于制坯组合模具内镦粗，出模具冲通孔，制成中间制坯；步骤4、将步骤3所得中间制坯置于胎模锻模具内，通过成形冲头的锻造作用成形锻件，锻件出模后堆冷，正火处理即得。本发明克服传统胎模工艺锻造大型薄壁法兰时，法兰内孔余量大，材料浪费严重，设备吨位要求高等问题，减少加工余量，节省能源材料，提高生产效率。

Description

一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法
技术领域
本发明属于机械设备技术领域，具体涉及一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法。
背景技术
大型薄壁法兰具有法兰凸缘、凸台和内孔尺寸大，高度较高，法兰凸台部分的壁厚薄的特点。传统胎模锻工艺是：将圆柱形坯料整体或拔出台阶后放入漏盘(胎模)中自由镦粗，靠胎模限制成形法兰的实心凸台，剩余坯料外溢到胎模上形成法兰盘凸缘，再用冲子正反冲通孔，制成法兰的内孔，最后滚圆法兰盘凸缘，修整得到锻件。受冲孔条件(开门冲子的直径一般为法兰盘直径的三分之一)的限制，传统胎模锻法兰锻件内孔余量很大，材料浪费严重，加工周期长，生产效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，克服传统胎模工艺锻造大型薄壁法兰时，法兰内孔余量大，材料浪费严重，设备吨位要求高等问题，减少加工余量，节省能源材料，提高生产效率。
本发明所采用的技术方案是，一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、根据零件尺寸设计锻件，根据锻件尺寸设计胎模锻模具，包括套模、制坯下模、成形下模、冲孔冲头、成形冲头和退料漏盘；
步骤2、根据锻件形状，计算锻件重量、下料重量、下料规格、锻造火次、材质需求；
步骤3、将加热好的坯料置于制坯组合模具内镦粗，出模具冲通孔，制成中间制坯；
步骤4、将步骤3所得中间制坯置于胎模锻模具内，通过成形冲头的锻造作用成形锻件，锻件出模后堆冷，正火处理即得。
本发明的特点还在于，
步骤1中胎模锻模具具体结构如下：
包括套模，套模的上部与锻件的上部尺寸一致，套模的下部与制坯下模和成形下模的尺寸一致，可以配套完成制坯和成形工步；
制坯下模带有凸台，能够在制坯上压出凹坑，便于冲孔时冲孔冲头定位；
成形下模的内孔尺寸与锻件的下部尺寸一致，成形下模带有导向孔，可在成形工步对成形冲头进行导向作用，保证冲孔冲头不偏移；
冲孔冲头的外形与零件内孔尺寸仿型，以便减小锻件内孔余量。
步骤3具体如下：
步骤3.1、将钢锭加热到一定温度后保温一段时间，钢锭倒棱后按下料重量充分切除水口和冒口下料，形成初始圆柱形坯料；
步骤3.2、将步骤1所得套模、制坯下模预热到200-300℃后，套模自上而下套在制坯下模上，组成制坯套模；
步骤3.3、将步骤3.1所得初始圆柱形坯料置于步骤3.2所得制坯套模内镦粗到高度为350mm-360mm，坯料出模后用冲孔冲头在坯料凹坑内定位，冲尺寸为
Figure BDA0002809180840000021
的通孔，制得中间制坯。
步骤3.1中将钢锭加热到1180-1200℃，保温3-4小时，下料尺寸为
Figure BDA0002809180840000031
将下料钢锭镦粗到高度为600-650mm，再拔长到
Figure BDA0002809180840000032
平端面，锻比为2.5-2.7。
步骤3.3制得中间制坯后，将中间制坯重新加热到1180-1200℃的始锻温度，保温2-2.5h。
步骤4具体如下：
步骤4.1、将步骤1所得套模自上而下套在成形下模上，组成成形套模；
步骤4.2、将步骤3所得中间制坯置于步骤4.1所得的成形套模内，成形冲头的下部置于中间制坯的通孔内，在成形冲头上加压至成形冲头与锻件上表面平齐，中间制坯在步骤4.1所得成形套模内拉延成形得锻件；
步骤4.3、将步骤4.2所得的成形套模及锻件翻转置于退料漏盘上，加圆钢退出成形冲头，锻件脱模，然后冷却、升温再降温，得最终的锻件。
步骤4.3中锻件出模后堆冷，入850-880℃加热炉保温3-3.5h，空冷到室温。
本发明的有益效果是，一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，优化传统胎模锻制坯工艺，预成形法兰贯通内孔，成形工步通过成形冲头的锻造作用，成形法兰内孔，所得锻件内孔形状接近零件形状尺寸，减小内孔加工余量，降低材料能源消耗，本发明基于传统的法兰胎模锻工艺，在制坯工步先初步形成法兰的内孔，在成型工步进一步利用金属的锻造作用形成法兰薄壁，大大的减少了锻件内孔的加工余量和锻造所需压力，整体上使锻件毛坯较传统的胎模锻减重25％以上，冲孔所需的锻造压力大大减少，节省能源消耗，提高了经济效益。
附图说明
图1是一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法的套模剖面图；
图2是一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法的制坯下模剖面图；
图3是一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法的成形下模剖面图；
图4是一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法的中间制坯剖面图；
图5是一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法的冲孔冲头；
图6是一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法的成形冲头；
图7是一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法的退料漏盘；
图8是一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法的制坯模具图；
图9是一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法的所得锻件剖面图；
图10是一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法的成形模具图；
图11是一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法的锻造流程图。
图中，1.套模，2.制坯下模，3成形下模，4.中间制坯，5.冲孔冲头，6.成形冲头，7.退料漏盘，9.锻件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、根据零件尺寸设计锻件，根据锻件尺寸设计胎模锻模具，如图1～图11所示，包括套模1、制坯下模2、成形下模3、冲孔冲头5、成形冲头6和退料漏盘7；
步骤2、根据锻件形状，计算锻件重量、下料重量、下料规格、锻造火次、材质需求；
步骤3、将加热好的坯料置于制坯组合模具内镦粗，出模具冲通孔，制成中间制坯；
步骤4、将步骤3所得中间制坯置于胎模锻模具内，通过成形冲头的锻造作用成形锻件，锻件出模后堆冷，正火处理即得。
步骤1中胎模锻模具具体结构如下：
包括套模1，套模1的上部与锻件9的上部尺寸一致，套模1的下部与制坯下模2和成形下模3的尺寸一致，可以配套完成制坯和成形工步；
制坯下模2带有凸台，能够在制坯上压出凹坑，便于冲孔时冲孔冲头5定位；
成形下模3的内孔尺寸与锻件9的下部尺寸一致，成形下模3带有导向孔，可在成形工步对成形冲头6进行导向作用，保证冲孔冲头6不偏移；
冲孔冲头6的外形与零件内孔尺寸仿型，以便减小锻件9内孔余量。
步骤3具体如下：
步骤3.1、将钢锭加热到一定温度后保温一段时间，钢锭倒棱后按下料重量充分切除水口和冒口下料，形成初始圆柱形坯料；
步骤3.2、将步骤1所得套模1、制坯下模2预热到200-300℃后，套模1自上而下套在制坯下模2上，组成制坯套模；
步骤3.3、将步骤3.1所得初始圆柱形坯料置于步骤3.2所得制坯套模内镦粗到高度为350mm-360mm，坯料出模后用冲孔冲头5在坯料凹坑内定位，冲尺寸为
Figure BDA0002809180840000053
的通孔，制得中间制坯4。
步骤3.1中将钢锭加热到1180-1200℃，保温3-4小时，下料尺寸为
Figure BDA0002809180840000051
将下料钢锭镦粗到高度为600-650mm，再拔长到
Figure BDA0002809180840000052
平端面，锻比为2.5-2.7。
步骤3.3制得中间制坯4后，将中间制坯4重新加热到1180-1200℃的始锻温度，保温2-2.5h。
步骤4具体如下：
步骤4.1、将步骤1所得套模1自上而下套在成形下模3上，组成成形套模；
步骤4.2、将步骤3所得中间制坯4置于步骤4.1所得的成形套模内，成形冲头6的下部置于中间制坯4的通孔内，在成形冲头5上加压至成形冲头6与锻件上表面平齐，中间制坯4在步骤4.1所得成形套模内拉延成形得锻件9；
步骤4.3、将步骤4.2所得的成形套模及锻件9翻转置于退料漏盘7上，加圆钢退出成形冲头5，锻件9脱模，然后冷却、升温再降温，得最终的锻件9。
步骤4.3中锻件9出模后堆冷，入850-880℃加热炉保温3-3.5h，空冷到室温。
实施例
一种大型薄壁法兰胎模内锻造成形方法，其锻造过程包括以下步骤：
步骤1、根据零件尺寸设计锻件，根据锻件尺寸设计胎模锻模具和胎模锻工艺。包括计算锻件重量，下料重量，下料规格，锻造火次，始锻、终锻温度，制坯尺寸，锻造变形过程，锻造设备，锻后冷却方式等。
步骤2、根据锻件形状，计算锻件重量为1400kg，下料重量1570kg。锻造3火次，下料规格为20寸钢锭(2000kg)，材质35CrMo，钢锭利用率78.5％。
步骤3、按加热曲线将钢锭加热到1180-1200℃保温3小时，钢锭倒棱后按下料重量充分切除水口和冒口下料，下料尺寸约
Figure BDA0002809180840000061
将下料钢锭镦粗到600高，再拔长到
Figure BDA0002809180840000062
平端面，锻比2.5。
步骤4、将步骤1所得胎模预热到200℃后，套模1自上而下套在制坯下模2上，组成制坯套模。
步骤5、将步骤3所得坯料置于步骤4所得制坯套模内镦粗到360mm高，坯料出模后用冲孔冲头5在坯料凹坑内定位，冲
Figure BDA0002809180840000071
的通孔，得中间制坯4。
步骤6、将步骤5所得中间制坯4重新加热到1200℃的始锻温度，保温2h。
步骤7、将步骤1所得套模1自上而下套在成形下模3上，组成成形套模。将步骤6所得中间制坯4置于成形套模内，成形冲头6的下部置于中间制坯4的通孔内，在成形冲头5上加压至成形冲头6与锻件上表面平齐，中间制坯4在成形组合模具内拉延成形得锻件9。
步骤8、将成形组合模具及锻件9翻转置于退料漏盘7上，加圆钢退出成形冲头5，锻件9脱模。
步骤9、锻件出模后堆冷，入880℃加热炉保温3h，空冷到室温。

Claims (7)

1.一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、根据零件尺寸设计锻件，根据锻件尺寸设计胎模锻模具，包括套模(1)、制坯下模(2)、成形下模(3)、冲孔冲头(5)、成形冲头(6)和退料漏盘(7)；
步骤2、根据锻件形状，计算锻件重量、下料重量、下料规格、锻造火次、材质需求；
步骤3、将加热好的坯料置于制坯组合模具内镦粗，出模具冲通孔，制成中间制坯；
步骤4、将步骤3所得中间制坯置于胎模锻模具内，通过成形冲头的锻造作用成形锻件，锻件出模后堆冷，正火处理即得。
2.根据权利要求1所述的一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，其特征在于，所述步骤1中胎模锻模具具体结构如下：
包括套模(1)，套模(1)的上部与锻件(9)的上部尺寸一致，套模(1)的下部与制坯下模(2)和成形下模(3)的尺寸一致，可以配套完成制坯和成形工步；
制坯下模(2)带有凸台，能够在制坯上压出凹坑，便于冲孔时冲孔冲头(5)定位；
成形下模(3)的内孔尺寸与锻件(9)的下部尺寸一致，成形下模(3)带有导向孔，可在成形工步对成形冲头(6)进行导向作用，保证冲孔冲头(6)不偏移；
冲孔冲头(6)的外形与零件内孔尺寸仿型，以便减小锻件(9)内孔余量。
3.根据权利要求2所述的一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，其特征在于，所述步骤3具体如下：
步骤3.1、将钢锭加热到一定温度后保温一段时间，钢锭倒棱后按下料重量充分切除水口和冒口下料，形成初始圆柱形坯料；
步骤3.2、将步骤1所得套模(1)、制坯下模(2)预热到200-300℃后，套模(1)自上而下套在制坯下模(2)上，组成制坯套模；
步骤3.3、将步骤3.1所得初始圆柱形坯料置于步骤3.2所得制坯套模内镦粗到高度为350mm-360mm，坯料出模后用冲孔冲头(5)在坯料凹坑内定位，冲尺寸为
Figure RE-FDA0002992389730000023
的通孔，制得中间制坯(4)。
4.根据权利要求3所述的一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，其特征在于，所述步骤3.1中将钢锭加热到1180-1200℃，保温3-4小时，下料尺寸为
Figure RE-FDA0002992389730000021
将下料钢锭镦粗到高度为600-650mm，再拔长到
Figure RE-FDA0002992389730000022
平端面，锻比为2.5-2.7。
5.根据权利要求3所述的一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，其特征在于，所述步骤3.3制得中间制坯(4)后，将中间制坯(4)重新加热到1180-1200℃的始锻温度，保温2-2.5h。
6.根据权利要求5所述的一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，其特征在于，所述步骤4具体如下：
步骤4.1、将步骤1所得套模1自上而下套在成形下模(3)上，组成成形套模；
步骤4.2、将步骤3所得中间制坯(4)置于步骤4.1所得的成形套模内，成形冲头(6)的下部置于中间制坯(4)的通孔内，在成形冲头(5)上加压至成形冲头(6)与锻件上表面平齐，中间制坯(4)在步骤4.1所得成形套模内拉延成形得锻件(9)；
步骤4.3、将步骤4.2所得的成形套模及锻件(9)翻转置于退料漏盘(7)上，加圆钢退出成形冲头(5)，锻件(9)脱模，然后冷却、升温再降温，得最终的锻件(9)。
7.根据权利要求6所述的一种大型薄壁法兰的胎模内锻造成形方法，其特征在于，所述步骤4.3中锻件(9)出模后堆冷，入850-880℃加热炉保温3-3.5h，空冷到室温。
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