CN116037820A - 一种用于镍基合金轧环的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于镍基合金轧环的工艺，技术方案包括步骤S1、坯料镦拔和冲孔：准备坯料，对坯料进行镦拔，之后在坯料上冲孔；步骤S2、坯料扩孔；使用马架将坯料的内孔进行扩孔；步骤S3、坯料异形马扩：准备异形马架，通过异形马架在坯料的内孔中初步加工凸台，得到异形坯料；步骤S4、坯料异形轧环：准备轧环装置，通过轧环装置对异形坯料挤压进而成型异形坯料的内孔中的凸台，本发明的优点在于两步不同的轧制策略，有效的成型了环坯的内孔，并且在环坯的外侧加工出凸台，有利于填补环坯的缺陷。

Description

一种用于镍基合金轧环的工艺

技术领域

本发明涉及镍基合金轧环技术领域，尤其涉及一种用于镍基合金轧环的工艺。

背景技术

镍基合金是指以Ni为基体，辅以其他合金元素制成的高温条件下(600～1000℃)具有良好的强度和韧性，并且具有抗氧化腐蚀能力是一类综合性能优秀的合金。由于镍基合金的优秀性能，镍基合金被用于制造石油设备，化工设备和电力设备等各种零部件。

目前需要制造一种高温合金锻件，其结构见图1，该锻件的内孔有一小段凸台，若采用矩形环坯进行常规轧制，锻件内孔处凸台无法成形，如图2所示，且锻件的外缘处形成较深的凹陷，导致锻件的尺寸和外形都无法满足加工的要求。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种用于镍基合金轧环的工艺，其优点在于两步不同的轧制策略，有效的成型了环坯的内孔，并且在环坯的外侧加工出凸台，有利于填补环坯的缺陷。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于镍基合金轧环的工艺，包括以下步骤：

步骤S1、坯料镦拔和冲孔：

准备坯料，对坯料进行镦拔，之后在坯料上冲孔；

步骤S2、坯料扩孔；

使用马架将坯料的内孔进行扩孔；

步骤S3、坯料异形马扩：

准备异形马架，通过异形马架在坯料的内孔中初步加工凸台，得到异形坯料；所述异形马架包括扩孔芯棒、下模和上模，所述下模套设在扩孔芯棒中，所述下模的外侧面设置有用于成型凸台的凹槽一，所述上模和下模拼接配合，所述上模和下模组装之后，上模和下模之间围成容纳坯料的内腔；

步骤S4、坯料异形轧环：

准备轧环装置，通过轧环装置对异形坯料挤压进而成型异形坯料的内孔中的凸台，所述轧环装置包括主辊、组合芯辊、上锥辊和下锥辊，所述主辊和组合芯辊之间留有用于容纳异形坯料的空间，所述主辊和异形坯料的外壁接触，所述组合芯辊和异形坯料的内壁接触；所述上锥辊和下锥辊布置在不同高度的水平面上，所述上锥辊和异形坯料的顶面接触，所述下锥辊和异形坯料的底面接触。

进一步的，在步骤S1中，圆柱形坯料进行镦拔的锻造比为7，圆柱形坯料的冲孔尺寸为Φ300mm。

进一步的，在步骤S2中，坯料扩孔之后的尺寸为Φ1525×Φ1000×727.5mm。

进一步的，在步骤S3中，所述下模的两端面设置有斜面一，所述上模的凹腔的侧壁设置为斜面二，所述斜面二和斜面一的倾斜角度相同，当上模和下模组合的时候，所述斜面一和斜面二相抵。

进一步的，在步骤S3中，所述上模的凹腔的底面上开有凹槽二。

进一步的，在步骤S3中，所述异形坯料的外壁上设置有凸台，所述凸台位于异形坯料的外壁中部。

进一步的，所述在步骤S3中，所述异形坯料的内壁上设置有凸出部，所述凸出部将异形坯料的内壁分成孔壁一和孔壁二。

进一步的，所述组合芯辊上套设有用于成型异形坯料的内壁的异形芯辊套。

进一步的，所述异形芯辊套上开有用于成型凸出部的凹槽。

进一步的，所述孔壁一的宽度小于孔壁二的宽度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.对环坯进行了预分料，并采用了两步不同的轧制策略，首先进行异形马扩，对坯料进行初步轧制，使内孔形状得到充分填充，在坯料的外缘加工出外缘的作用：一是用于轧制第一阶段对外圆缺料处的补充，二是可以有效减少轴向压下量，使材料向指定位置进行流动，且轧环过程更稳定，环件椭圆度更小。

2.通过上模的凹槽一在异形马扩的过程中，成型坯料内孔中的凸出部；通过下模的凹槽二在异形马扩的过程中，成型坯料外缘中的凸台；之后在异形轧环中，首先进行径向进给，通过主辊和组合芯辊对异形坯料的径向轧制，使异形坯料的台阶会逐渐减小直至为零，之后上锥辊向下进给，进行径向及轴向的联合轧制，由于轧制过程中内孔向外圆走料的程度不同，环件外圆凸台变为零后会逐渐产生凹坑，此时开始轴向进给，通过高度方向的下压将料填充至外圆，避免坯料外缘出现凹坑，解决传统锻造中遇到的缺陷。

3.在上模和下模合模的过程中，上模的斜面一和下模的斜面二相互配合，使上模和下模结合位置被限制，不会出现错位的情况。

附图说明

图1是锻件的局部结构示意图。

图2是锻件常规轧制的结构示意图。

图3是异形马架的结构示意图。

图4是坯料进行异形马扩的结构示意图。

图5是轧环装置的结构示意图。

图6是异形坯料的结构示意图。

图中，1、异形马架；11、扩孔芯棒；12、下模；121、斜面一；122、凹槽一；13、上模；131、斜面二；132、凹槽二；2、轧环装置；21、主辊；22、组合芯辊；23、异形芯辊套；24、上锥辊；25、下锥辊；3、异形坯料；31、凸台；32、凸出部；33、孔壁一；34、孔壁二。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

实施例：

一种用于镍基合金轧环的工艺，包括以下步骤：

步骤S1、坯料镦拔和冲孔：

准备坯料，将坯料按锻比7要求进行镦拔，之后坯料的中心轴处冲孔Φ300mm。

步骤S2、坯料扩孔；

使用马架将坯料的内孔进行扩孔，坯料扩孔之后的尺寸为Φ1525×Φ1000×727.5mm。

步骤S3、坯料异形马扩：

如图3所示，准备异形马架1，异形马架1括扩孔芯棒11、下模12和上模13。下模12套设在扩孔芯棒11中，下模12和扩孔芯棒11焊接固定。下模12的外侧面设置有用于成型凸台31的凹槽一122，上模13的两端面设置有斜面一121。上模13的尺寸在大于下模12，上模13中开有凹腔，上模13的凹腔形状和下模12的外形相配，上模13的凹腔的底面上开有凹槽二132，上模13的凹腔的侧壁设置为斜面二131。上模13和下模12拼接配合，上模13和下模12组装之后，上模13和下模12之间围成容纳坯料的内腔。

具体工作过程：如图4所示，将坯料在放置在下模12的凹腔中，之后上模13向下模12运动，之后斜面一121和斜面二131接触，从而实现上模13和下模12地精准定位合模，不会出现错位的情况。在马扩的过程中，坯料材料被向凹槽一122和凹槽二132中填充，形成异形坯料3。如图6所示，异形坯料3的外壁上设置有凸台31，凸台31位于异形坯料3的外壁中部，凸台31通过坯料材料填充凹槽二132中形成。异形坯料3的内壁上设置有凸出部32，凸出部32通过坯料材料填充凹槽一122中形成，凸出部32将异形坯料3的内壁分成孔壁一33和孔壁二34。

步骤S4、坯料异形轧环：

准备轧环装置2，通过轧环装置2对异形坯料3挤压进而成型异形坯料3的内孔中的凸台31。

具体的，如图5所示，轧环装置2包括主辊21、组合芯辊22、上锥辊24和下锥辊25，主辊21和组合芯辊22之间留有用于容纳异形坯料3的空间，主辊21和异形坯料3的外壁接触，组合芯辊22和异形坯料3的内壁接触，组合芯辊22上套设置有异形芯辊套23，异形芯辊套23上开有凹槽，用于成型异形坯料3的凸出部32。上锥辊24和下锥辊25布置在不同高度的水平面上，上锥辊24和异形坯料3的顶面接触，下锥辊25和异形坯料3的底面接触。

具体工作过程：

如图5所示，开始轧环时，组合芯辊22进行径向进给，上锥辊24不进给，异形坯料3进行径向轧制，在这个过程中，异形坯料3的台阶会逐渐减小直至为零。之后上锥辊24向下进给，进行径向及轴向的联合轧制，由于轧制过程中内孔向外圆走料的程度不同，凸台31变为零后会逐渐产生凹坑，此时开始轴向进给，通过高度方向的下压将料填充至坯料外缘，最终完成产品的轧制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于镍基合金轧环的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、坯料镦拔和冲孔：

准备坯料，对坯料进行镦拔，之后在坯料上冲孔；

步骤S2、坯料扩孔；

使用马架将坯料的内孔进行扩孔；

步骤S3、坯料异形马扩：

准备异形马架，通过异形马架在坯料的内孔中初步加工凸台，得到异形坯料；所述异形马架包括扩孔芯棒、下模和上模，所述下模套设在扩孔芯棒中，所述下模的外侧面设置有用于成型凸台的凹槽一，所述上模和下模拼接配合，所述上模和下模组装之后，上模和下模之间围成容纳坯料的内腔；

步骤S4、坯料异形轧环：

准备轧环装置，通过轧环装置对异形坯料挤压进而成型异形坯料的内孔中的凸台，所述轧环装置包括主辊、组合芯辊、上锥辊和下锥辊，所述主辊和组合芯辊之间留有用于容纳异形坯料的空间，所述主辊和异形坯料的外壁接触，所述组合芯辊和异形坯料的内壁接触；所述上锥辊和下锥辊布置在不同高度的水平面上，所述上锥辊和异形坯料的顶面接触，所述下锥辊和异形坯料的底面接触。

2.根据权利要求1所述的一种用于镍基合金轧环的工艺，其特征在于：在步骤S1中，圆柱形坯料进行镦拔的锻造比为7，圆柱形坯料的冲孔尺寸为Φ300mm。

3.根据权利要求2所述的一种用于镍基合金轧环的工艺，其特征在于：在步骤S2中，坯料扩孔之后的尺寸为Φ1525×Φ1000×727.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于镍基合金轧环的工艺，其特征在于：在步骤S3中，所述下模的两端面设置有斜面一，所述上模的凹腔的侧壁设置为斜面二，所述斜面二和斜面一的倾斜角度相同，当上模和下模组合的时候，所述斜面一和斜面二相抵。

5.根据权利要求4所述的一种用于镍基合金轧环的工艺，其特征在于：在步骤S3中，所述上模的凹腔的底面上开有凹槽二。

6.根据权利要求5所述的一种用于镍基合金轧环的工艺，其特征在于：在步骤S3中，所述异形坯料的外壁上设置有凸台，所述凸台位于异形坯料的外壁中部。

7.根据权利要求6所述的一种用于镍基合金轧环的工艺，其特征在于：所述在步骤S3中，所述异形坯料的内壁上设置有凸出部，所述凸出部将异形坯料的内壁分成孔壁一和孔壁二。

8.根据权利要求7所述的一种用于镍基合金轧环的工艺，其特征在于：所述组合芯辊上套设有用于成型异形坯料的内壁的异形芯辊套。

9.根据权利要求8所述的一种用于镍基合金轧环的工艺，其特征在于：所述异形芯辊套上开有用于成型凸出部的凹槽。

10.根据权利要求9所述的一种用于镍基合金轧环的工艺，其特征在于：所述孔壁一的宽度小于孔壁二的宽度。

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