CN112894276B - 一种深盲孔筒形构件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深盲孔筒形构件及其制造方法,包括以下步骤:采用棒状坯料,在加热炉中加热至变形温度,然后进行保温;棒状坯料经辊锻或挤压锻造制成一端为锥形的坯料;坯料另一端的非锥形端放入斜轧穿孔设备中,进行斜轧穿孔;斜轧穿孔进行至靠近锥形端时,坯料锥形端与轧辊模具脱离,横斜轧运动停止,取出成形坯料;对成形坯料施加径向变形,得到深盲孔构件。解决了现有技术中生产效率低、质量稳定性差、生产成本高的问题。本发明优点是:一次加热后对坯料实现连续整体较大的变形,辊锻坯料锥端细颈与斜轧穿孔一次完成;一体成形使得整体的同轴度等尺寸偏差易控制、芯棒不易产生变形、连续锻造过程中不易出现组织不均匀的情况。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料加工成形技术领域,具体涉及一种深盲孔筒形构件及其制造方法。
背景技术
随着现代军事工业的发展,对产品性能要求不断提高,产品的组织性能要求高,某些产品的壳体具有深盲孔筒形件和头部变直径实心的特征,同时,随着兵器工业、航空航天等武器装备的快速发展,对深盲孔筒形构件的需求量越来越大。
因此,需要设计一种深盲孔筒形构件及其制造方法,目的在于,解决现有技术中生产效率低、质量稳定性差的缺陷。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中生产效率低、质量稳定性差的问题。
本发明通过下述技术方案实现:
一种深盲孔筒形构件制造方法,包括以下步骤:
S1:采用棒状坯料,在加热炉中加热至变形温度,然后进行保温;
S2:将步骤S1中加热后的棒状坯料经辊锻或挤压锻造制成一端为锥形的坯料;
S3:将步骤S2中坯料另一端的非锥形端放入斜轧穿孔设备中,进行斜轧穿孔;
S4:斜轧穿孔进行至靠近锥形端时,坯料锥形端与轧辊模具脱离,横斜轧运动停止,取出成形坯料;
S5:对成形坯料施加径向变形,得到深盲孔构件;
S6:对深盲孔构件进行热处理;
S7:热处理后,对锻件进行机加工,制造完成。
现有技术是一般采用传统加工方式:1.自由锻+机加:采用自由锻造工艺生产的大直径棒状毛坯,根据图纸形状尺寸要求,切削加工出深盲孔;由于内孔较大,采用传统切削加工的方法,具有加工困难,切削耗损成本较高;由于采用切削去除大量材料,造成材料和成本的极大浪费;同时效率低下,周期较长。2.挤压成形:在挤压模具里采用凸模对棒料进行挤压,有常规挤压和等温锻挤压的方式,由于深盲孔筒形构件较长,挤压过程中易造成凸模弯曲、脱模困难、润滑不当形成壁厚差等问题,同时对挤压模具的要求非常高,挤压模具内压力往往较大;3.芯棒径锻/连续旋锻:采用在棒料中心冲盲孔,带芯棒进行径锻,连续旋转径锻实现壁厚减薄、长度变长的加工方法,但是生产过程中存在以下问题:整体的同轴度等尺寸偏差不易控制、芯棒易产生变形甚至损坏、连续锻打过程中易出现组织不均匀的情况、生产效率较低等。
本发明通过预制工艺锥形端,设计了深盲孔整体一体化成形方案,解决了现有技术中生产效率低、质量稳定性差的缺陷,现有技术的三辊斜轧一般用来制备无缝管,本发明通过改进坯料工艺设计,针对Aermet100等超高强度钢,实现了盲孔筒形件的一体化成形。
进一步的,步骤S1中保温时间为1~4h;
所述保温时间为2.5h。
进一步的,步骤S1中加热至变形温度为1100~1200℃;
所述加热至变形温度为1190℃。
进一步的,步骤S5中径向变形采用三辊连轧方式;
所述三辊斜轧一般是用来做无缝管的,但是采用三辊连轧方式做盲孔筒形件的,并且是超高强度钢,预制工艺锥形端,设计一体化成形。
进一步的,步骤S7中的热处理的方法为:先淬火,再深冷处理,最后回火;
所述对深盲孔构件进行热处理,加热后保温,保温后进行油淬火,然后将构件进行深冷处理,最后回火。
进一步的,淬火的过程为:将深盲孔构件加热后至860~930℃,保温0.5~1h后进行油淬火;
所述深盲孔构件深冷处理条件为-80~-70℃,保温0.5~2h;
进一步的,回火的过程为深盲孔构件油淬火后,深盲孔构件加热至400~550℃后,将加热后的深盲孔构件进行回火4~6h。
进一步的,步骤S4中当斜轧穿孔进行至锥形端时,坯料端头直径越变越小,轧辊模具与坯料不满足斜轧咬入条件,坯料锥形端与轧辊模具脱离,横斜轧运动停止,取出坯料;
所述斜轧穿孔进行至锥形端时,如果轧辊模与坯料满足斜轧咬入条件,就会继续行进,不满足斜轧咬入条件时,坯料锥形端与轧辊模具会脱离,横斜轧运动停止,可以取出坯料。
进一步的,沿所述锥形筒的轴线方向设置有孔洞,所述孔洞在锥形筒内,所述锥形筒的壳体坚硬;
所述锥形筒在实际应用中,锥形筒的壳体要足够的强度和抗冲击性能。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1.本发明一种深盲孔筒形构件制造方法,一次加热后对坯料实现连续整体较大的变形,辊锻坯料锥端细颈与斜轧穿孔一次完成,同时实现构件的成形与改性,并实现整体近净成形,减少后续的切削加工。
2.本发明一种深盲孔筒形构件制造方法,辊锻坯料锥端细颈与斜轧穿孔一次完成,一体成形使得整体的同轴度等尺寸偏差易控制、芯棒不易产生变形、连续锻造过程中不易出现组织不均匀的情况、生产效率较高。
3.本发明一种深盲孔筒形构件制造方法,提高了生产效率、材料利用率、产品质量,有效解决深盲孔筒形产品的制造难题。
4.本发明一种深盲孔筒形构件制造方法,通过预制锥形端工艺,得到一种高强度的深盲孔筒形构件,经检测有较高的力学性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1是坯料结构剖面图。
图2是挤压后锥形结构剖面图。
图3是斜轧穿孔后坯料剖面图
图4是本发明结构剖面图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-4所示,本实施例为一种深盲孔筒形构件制造方法,基于需成形的深盲孔构件锻件的尺寸,材料为Aermet100超高强度钢,构件长度为1940mm,最大外径260mm,内孔直径188mm,长径比>7,制造方法包括以下步骤:
1.如图1所示,根据构件用料计算棒状坯料外径为265mm,长度为900mm,在电阻炉中加热至1180~1200℃,保温2.5h;
2.将坯料转移至辊锻平台上,锻辊模具温度预热至350~400℃,采用辊锻方式使坯料一端发生变形,加工成锥形端,如图2所示,加工完成后,坯料温度不得低于1100℃。
3.将一端为锥形的坯料转移至三辊斜轧平台,轧辊与穿孔芯棒材料为高温模具钢,穿孔芯棒直径为188mm,芯棒内部通冷却水冷却;调整轧辊螺旋角和倾斜角,将坯料非锥形端放置于斜轧三辊模具中进行斜轧穿孔,坯料非锥形端满足斜轧咬入条件,坯料在轧辊和穿孔芯棒的作用下发生变形穿孔;当穿孔至坯料锥形端时,由于直径变小,坯料与轧辊脱离,不满足斜轧咬入条件,横向斜轧穿孔变形停止,获得深盲孔初坯,如图3所示。
4.对深盲孔初坯采用三辊连轧方式施加径向变形,芯棒直径184mm,进一步提高构件尺寸精度,获得最终深盲孔构件。
5.对深盲孔构件进行热处理,将构件加热至885~900℃,保温45~60min后进行油淬,然后在-73℃环境下保温1h进行深冷处理,使其充分马氏体化;最后将构件加热至480±5℃,进行回火处理,保温5h,对锻件进行机加工,获得最终深盲孔零件,如图4所示。
通过性能检测,获得的Aermet100超高强钢深盲孔构件屈服强度≥1750MPa,抗拉强度≥1950MPa,断后延长率≥12%的力学性能较强的超高强钢深盲孔构件。
通过预制锥形端工艺,设计了深盲孔整体一体化成形方案,解决了现有技术中生产效率低、质量稳定性差的缺陷。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种深盲孔筒形构件制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:采用棒状坯料,在加热炉中加热至变形温度,然后进行保温;
S2:将步骤S1中加热后的棒状坯料经辊锻或挤压锻造制成一端为锥形的坯料;
S3:将步骤S2中坯料另一端的非锥形端放入斜轧穿孔设备中,进行斜轧穿孔;
S4:斜轧穿孔进行至靠近锥形端时,坯料锥形端与轧辊模具脱离,横斜轧运动停止,取出成形坯料;
S5:对成形坯料施加径向变形,得到深盲孔构件;
S6:对深盲孔构件进行热处理;
S7:热处理后,对锻件进行机加工,制造完成。
2.根据权利要求1所述的一种深盲孔筒形构件制造方法,其特征在于,所述步骤S1中保温时间为1~4h。
3.根据权利要求1所述的一种深盲孔筒形构件制造方法,其特征在于,所述步骤S1中加热至变形温度为1100~1200℃。
4.根据权利要求1所述的一种深盲孔筒形构件制造方法,其特征在于,所述步骤S5中径向变形采用三辊连轧方式。
5.根据权利要求1所述的一种深盲孔筒形构件制造方法,其特征在于,所述步骤S7中的热处理的方法为:先淬火,再深冷处理,最后回火。
6.根据权利要求5所述的一种深盲孔筒形构件制造方法,其特征在于,所述淬火的过程为:将深盲孔构件加热后至860~930℃,保温0.5~1h后进行油淬火。
7.根据权利要求5所述的一种深盲孔筒形构件制造方法,其特征在于,所述回火的过程为深盲孔构件油淬火后,然后在-80~-70℃环境进行深冷处理,保温0.5~2h,最后将深盲孔构件加热至400~550℃后,将加热后的深盲孔构件进行回火4~6h。
8.根据权利要求1所述的一种深盲孔筒形构件制造方法,其特征在于,所述步骤S4中当斜轧穿孔进行至锥形端时,坯料端头直径越变越小,轧辊模具与坯料不满足斜轧咬入条件,坯料锥形端与轧辊模具脱离,横斜轧运动停止,斜轧穿孔完成,取出坯料。
9.一种深盲孔筒形构件,其特征在于,采用如权利要求1-8任一项所述的深盲孔筒形构件制造方法加工,包括锥形筒,沿所述锥形筒的轴线方向设置有孔洞,所述孔洞在锥形筒内。
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