CN117380882A - 大直径管板锻造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管板锻造技术领域，尤其涉及一种大直径管板锻造工艺，本发明通过对预锻造形成的锻件进行温度采集，根据温度分布将锻件表面划分为若干环状区域，并调整对环状区域进行锻压的初始压力值，依次对各环状区域进行若干次锻压过程中，基于单次锻压前后锻件表面的下压形变量以及表面形变宽度，计算锻件锻压形变系数，并基于锻件锻压形变系数判定是否需要调整锻压参数，以对锻压参数调整，对锻件进行连续锻压直至将锻件锻压至预定的目标尺寸，进而，实现了针对大尺寸锻件表面的温度分布差异，适应性调整初始工艺参数，并在锻压过程中结合锻压产生的不同的形变效果，适应性地调整锻压工艺参数，提高了大直径管板的性能合格率。
Description
技术领域
本发明涉及管板锻造技术领域，尤其涉及一种大直径管板锻造工艺。
背景技术
在石油化工、能源、船舶、核电等行业，对管板应用的工艺要求不同，随着各领域对管板要求的普遍提升，管板承受高温和高压的能力至关重要，锻造工艺可以提供更均匀的材料性能分布和更高的材料强度，有利于管板的可靠性和安全性。
对于大直径管板而言，通常需要承受高温、高压和更加复杂工况下的载荷，因此对大直径管板本身的强度和耐久性要求更高，而且，大直径管板通常具有复杂的几何形状和精确的尺寸要求，因此，本领域技术人员通过对锻造工艺不断改善，使大直径管板能够适应复杂的应用场景。
例如，中国专利：CN101987342A，该发明公开了一种核电设备管板的锻造方法，使用16500吨水压机，对材料为SA-508中的Grade3Class2，重量为300±20吨的双真空钢锭进行锻造，具体方法为：步骤一，一次镦粗；使锻造比达1.85；步骤二，宽平砧强压法一次拔长；步骤三，二次镦粗；使锻造比达2.1；步骤四，二次拔长；步骤五，三次镦粗；步骤六，差温压实法锻压；三次镦粗后对锻件立即喷雾冷却或风冷，使锻件表面冷至700～800℃进行差温压实法锻压；步骤七，360°旋转交叉锻压完工，该发明采用两次镦粗拔长，并综合运用宽平砧强压法和差温压实法使锻件锻透。
现有技术中还存在以下问题；
现有技术未考虑对大直径管板锻件锻压时，大尺寸锻件表面的温度由于分布差异导致的初始工艺参数不合适，未考虑在锻压过程中的实际形变效果差异造成不同的管板压实效果，导致内部撕裂，影响大直径管板的性能合格率。
发明内容
为此，本发明提供一种大直径管板锻造工艺，用以克服现有技术中不能针对大尺寸锻件表面的温度分布差异，适应性调整初始工艺参数，且，不能在锻压过程中结合锻压产生的实际形变效果，适应性地调整锻压工艺参数的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种大直径管板锻造工艺，包括：
步骤S1，预锻造制成锻件；
步骤S2，采集所述锻件的表面温度，将所述锻件表面基于温度分布划分为若干环状区域，根据所述环状区域内的温度平均值以及锻件的表面温度平均值调整对所述环状区域进行锻压的初始压力值；
步骤S3，依次对各所述环状区域进行若干次锻压，获取单次锻压前后所述锻件表面的锻压区域的下压形变量以及表面形变宽度，以计算锻件锻压形变系数；
其中，所述锻压区域为锻压砧与锻件接触的区域，所述下压形变量基于单次锻压前后所述锻件表面的锻压区域的形变深度确定，所述表面形变宽度基于单次锻压前后所述锻件表面的锻压区域为预设深度值的两点之间的距离确定；
步骤S4，基于所述锻件锻压形变系数判定是否需要调整锻压参数，以对所述锻压参数进行调整，所述锻压参数包括锻压压力值以及锻压位置间隔；
其中，所述锻压位置间隔为相邻两次锻压的锻压区域中心之间的距离；
步骤S5，对所述锻件进行连续锻压直至将所述锻件锻压至预定的目标尺寸。
进一步地，所述步骤S2中，将所述锻件表面基于温度分布划分为若干环状区域的过程包括，
采集所述锻件的表面温度，以锻件表面中心点为基准以预定的温度差构建若干等温圆环线，基于相邻的所述等温圆环线将所述锻件表面划分为若干环状区域。
进一步地，所述步骤S2中，还包括计算所述环状区域内的温度平均值以及锻件的表面温度平均值，其中，
在所述环状区域内确定若干预设间隔的采集点，基于各所述采集点的温度计算平均值，将所述平均值确定为所述环状区域内的温度平均值；
计算各所述环状区域内的温度平均值的平均值，将所述平均值确定为所述锻件的表面温度平均值。
进一步地，所述步骤S2中，基于所述锻件的表面温度平均值与所述环状区域内的温度平均值计算温度差异比率，以调整对所述环状区域进行锻压的初始压力值，其中，
预先设置若干基于所述温度差异比率调整对所述环状区域进行锻压的初始压力值的初始压力调整方式，对各所述初始压力调整方式对初始压力值的调整量不同。
进一步地，所述步骤S3中，确定所述下压形变量的过程包括，
获取单次锻压前后的所述锻件表面的锻压区域的形变深度的最大值，将所述最大值确定为所述下压形变量Hd。
进一步地，所述步骤S3中，确定所述表面形变宽度的过程包括，
获取单次锻压前后的所述锻件表面的锻压区域的形变深度，标记所述形变深度等于预设深度值的若干形变点，计算各所述形变点与其余形变点的距离，筛选各所述距离的最大值为表面形变宽度Wd。
进一步地，所述步骤S3中，按公式（1）计算锻件锻压形变系数D，
公式（1）中，D为锻件锻压形变系数，Hd为所述下压形变量，Hd’为预设的下压形变量参考值，Wd为所述表面形变宽度，Wd’为预设的表面形变宽度参考值，α为下压形变权重系数，β为形变宽度权重系数。
进一步地，所述步骤S4中，将所述锻件锻压形变系数D与预设的形变系数区间进行对比，以判定是否需要调整锻压参数；
若所述锻件锻压形变系数D在所述形变系数区间内，则判定不需要调整锻压参数；
若所述锻件锻压形变系数D不在所述形变系数区间内，则判定需要调整锻压参数。
进一步地，所述步骤S4中，对所述锻压参数进行调整，包括，
预先设置有若干基于所述锻件锻压形变系数D调整锻压压力值的锻压压力调整方式，各所述锻压压力调整方式对锻压压力值的调整量不同。
进一步地，所述步骤S4中，对所述锻压参数进行调整，包括，
预先设置有若干基于所述锻件锻压形变系数D调整锻压位置间隔的位置间隔调整方式，各所述位置间隔调整方式对锻压位置间隔的调整量不同。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过对预锻造形成的锻件进行温度采集，根据温度分布将锻件表面划分为若干环状区域，并调整对环状区域进行锻压的初始压力值，依次对各环状区域进行若干次锻压过程中，基于单次锻压前后锻件表面的下压形变量以及表面形变宽度，计算锻件锻压形变系数，并基于锻件锻压形变系数判定是否需要调整锻压参数，以对锻压参数调整，对锻件进行连续锻压直至将锻件锻压至预定的目标尺寸，进而，实现了针对大尺寸锻件表面的温度分布差异，适应性调整初始工艺参数，并在锻压过程中结合锻压产生的不同的形变效果，适应性地调整锻压工艺参数，提高了大直径管板的性能合格率。
尤其，本发明通过将锻件表面划分为若干环状区域，本领域技术人员熟知的是，在对管板进行锻压的过程中，脱离炉体加热的锻件的温度不能长时间维持，大直径管板的表面由于表面尺寸巨大，容易存在温度在其表面分布不均的现象，温度的分布以中心温度最高，沿半径方向呈现逐渐递减的趋势，本发明根据采集的等温度环线将锻件表面划分为若干环形区域，进而，实现了针对大尺寸锻件表面的温度分布差异进行科学划分，便于对于不同温度区域调整工艺参数。
尤其，本发明根据环状区域内的温度情况调整对环状区域进行锻压的初始压力值，在实际情况中，温度对于管板锻造是至关重要的，因为不同的温度下锻件的延展形变的能力是不同的，为了实现对锻件均匀的锻压，需要在温度较高，即锻件形变能力较强的区域略微减小锻压压力，需要在温度较低，即锻件形变能力较弱的区域略微增大锻压压力，进而，实现了针对大尺寸锻件表面的温度分布差异，适应性调整初始工艺参数，提高了大直径管板的内部均匀性，提高了大直径管板的性能合格率。
尤其，本发明通过获取锻压过程中锻件的表面图像，计算锻件锻压形变系数，以数据化直观地表征在锻压过程中实际的锻压效果，在实际的管板锻压过程中，单次锻压的形变深度可以直观的表征锻压对锻件产生效果，深度值越大表征效果越明显，单次锻压的深度值需要维持在一定范围内，此外，在单次锻压前后，锻压产生影响的区域大小也可以表征实际锻压的效果，锻压产生影响的区域越大表征效果越明显，单次锻压产生影响的区域大小需要维持在一定范围内，本发明通过将单次锻压前后的下压形变量以及表面形变宽度结合计算，进而，对锻压过程中锻压产生的实际形变效果进行数据化直观地表征。
尤其，本发明在锻压过程中根据锻压产生的实际形变效果对锻压压力值进行调整，在实际锻造过程中，对于实际形变效果未达到预定效果的区域，需要适当加大锻压压力值，对于实际形变效果超出预定效果的区域，需要适当减小锻压压力值，进而，实现了在锻压过程中根据锻压产生的实际形变效果，适应性地调整锻压工艺参数，避免大直径管板内部形变效果不同的区域交互形成内部撕裂，提高了大直径管板的性能合格率。
尤其，本发明在锻压过程中根据锻压产生的实际形变效果对锻压位置间隔调整，在实际锻造过程中，对于实际形变效果未达到预定效果的区域，需要适当减小锻压位置间隔，即增大锻压砧在锻件表面的锻压密度，使锻件发生均匀形变，对于实际形变效果超出预定效果的区域，需要适当增大锻压位置间隔，即减小锻压砧在锻件表面的锻压密度，防止对锻件表面过度锻压以及与其他区域锻压效果不均匀，进而，实现了在锻压过程中根据锻压产生的实际形变效果，适应性地调整锻压工艺参数，避免大直径管板内部形变效果不同的区域交互形成内部撕裂，提高了大直径管板的性能合格率。
附图说明
图1为本发明实施例的大直径管板锻造工艺的工艺步骤图；
图2为本发明实施例的将锻件表面划分为若干环状区域的示意图；
图3为本发明实施例的下压形变量以及表面形变宽度示意图；
图4为本发明实施例的锻压位置间隔示意图；
图中；1：等温圆环线，2：锻压区域，S0：锻压位置间隔初始值。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1至图4所示，图1为本发明实施例的大直径管板锻造工艺的工艺步骤图，图2为本发明实施例的将锻件表面划分为若干环状区域的示意图，图3为本发明实施例的下压形变量以及表面形变宽度示意图，图4为本发明实施例的锻压位置间隔示意图，本发明的大直径管板锻造工艺，包括：
步骤S1，预锻造制成锻件；
步骤S2，采集所述锻件的表面温度，将所述锻件表面基于温度分布划分为若干环状区域，根据所述环状区域内的温度平均值以及锻件的表面温度平均值调整对所述环状区域进行锻压的初始压力值；
步骤S3，依次对各所述环状区域进行若干次锻压，获取单次锻压前后所述锻件表面的锻压区域的下压形变量以及表面形变宽度，以计算锻件锻压形变系数；
其中，所述锻压区域为锻压砧与锻件接触的区域，所述下压形变量基于单次锻压前后所述锻件表面的锻压区域的形变深度确定，所述表面形变宽度基于单次锻压前后所述锻件表面的锻压区域为预设深度值的两点之间的距离确定。
步骤S4，基于所述锻件锻压形变系数判定是否需要调整锻压参数，以对所述锻压参数进行调整，所述锻压参数包括锻压压力值以及锻压位置间隔；
其中，所述锻压位置间隔为相邻两次锻压的锻压区域中心之间的距离；
步骤S5，对所述锻件进行连续锻压直至将所述锻件锻压至预定的目标尺寸。
具体而言，预锻造为锻造工艺的常见步骤，目的在于将不同形态的原始金属物料初步锻压成型为锻件，便于后续的精细锻造，例如，锻造管板时，若原始金属物料为不规则形状，则需要通过预锻造形成类似扁圆状的锻件，方便进行后续的精细锻造，此为现有技术，此处不再赘述。
具体而言，本发明实施例中，依次对各所述环状区域进行若干次锻压的过程包括，从锻件表面靠近中心位置的环状区域开始锻压，连续锻压的整体轨迹为在所述环状区域内沿预设的环状轨迹对锻件进行锻压，所述环状轨迹的半径越来越大，在沿所述环状轨迹对锻件进行连续锻压的锻压位置间隔是基于设定值实时调整的，锻压过程中对锻压路径的设定是本领域技术人员熟知的，在对各类锻件进行不同锻压工艺时广泛使用。
具体而言，本发明对锻件的表面温度的采集方式不做具体限定，优选的，其可以通过热成像采集仪对锻件表面的温度进行采集，并通过连接数据处理器对锻件表面的温度绘制等温环线，此方案在物体热成像技术领域广泛使用，此处不再赘述。
具体而言，本发明对锻压的压力值的大小调整方式不作限定，可以选用调整锻压砧下落高度的方式对锻压的压力值的大小进行调整，此技术在现有的大型锻件锻压铸造领域广泛使用，此处不再赘述。
具体而言，本发明实施例中，采用圆柱形锻压砧对锻件进行锻压，圆柱形锻压砧与锻件接触的区域为圆柱形的底面，所以，所述锻压区域为圆形区域。
具体而言，本发明对获取锻件表面的形变深度的方式不做限定，优选的，可以选用激光扫描仪对锻件的表面快速扫描，获取单次锻压前后锻件表面的锻压区域的点云数据，基于单次锻压前后点云数据在锻压方向上坐标值的变化，确定单次锻压前后锻件表面的锻压区域的形变深度，此技术在金属表面修复以及表面检测领域广泛使用，此处不再赘述。
具体而言，本发明对获取锻件表面的表面形变宽度的方式不做限定，可以通过激光扫描仪获取单次锻压前后锻件表面的锻压区域的点云数据，基于单次锻压前后点云数据在锻件表面方向上坐标值的变化，确定单次锻压前后锻件表面的锻压区域的表面形变宽度。
具体而言，本发明对锻压位置间隔的调整方式不做限定，优选的，可以通过旋转以及水平移动承载管板的平台，实现锻压砧在相邻两次锻压的锻压接触区域中心之间的距离，此技术在金属锻造、焊接、打磨加工领域广泛使用，此处不再赘述。
具体而言，请继续参阅图2所示，其为本发明实施例的将锻件表面划分为若干环状区域的示意图，所述步骤S2中，将所述锻件表面基于温度分布划分为若干环状区域的过程包括，
采集所述锻件的表面温度，以锻件表面中心点为基准以预定的温度差构建若干等温圆环线1，基于相邻的所述等温圆环线1将所述锻件表面划分为若干环状区域。
具体而言，本发明通过将锻件表面划分为若干环状区域，本领域技术人员熟知的是，在对管板进行锻压的过程中，脱离炉体加热的锻件的温度不能长时间维持，大直径管板的表面由于表面尺寸巨大，容易存在温度在其表面分布不均的现象，温度的分布以中心温度最高，沿半径方向呈现逐渐递减的趋势，本发明根据采集的等温度环线将锻件表面划分为若干环形区域，进而，实现了针对大尺寸锻件表面的温度分布差异进行科学划分，便于对于不同温度区域调整工艺参数。
具体而言，所述步骤S2中，还包括计算所述环状区域内的温度平均值Tcm以及锻件的表面温度平均值Tm，其中，
在所述环状区域内确定若干预设间隔Lp的采集点，基于各所述采集点的温度计算平均值，将所述平均值确定为所述环状区域内的温度平均值Tcm；
计算各所述环状区域内的温度平均值的平均值，将所述平均值确定为所述锻件的表面温度平均值Tm。
优选的，本发明实施例中，所述预设间隔基于所述环状区域靠近管控区域中心侧的边界圆环线的长度Lc确定，其中，Lp=γ×Lc，γ为取值因子，γ的取值范围为[0.1,0.2]。
具体而言，所述步骤S2中，基于所述锻件的表面温度平均值Tm与所述环状区域内的温度平均值Tcm计算温度差异比率Bt，Bt=Tcm/Tm，以调整对所述环状区域进行锻压的初始压力值，其中，
预先设置若干基于所述温度差异比率Bt调整对所述环状区域进行锻压的初始压力值的初始压力调整方式，对各所述初始压力调整方式对初始压力值的调整量不同。
优选的，在本实施例中，设定至少三种基于所述温度差异比率Bt调整对所述环状区域进行锻压的初始压力值的初始压力调整方式，其中，将所述温度差异比率Bt与预设的第一温度差异比率对比值Bt1以及第二温度差异比率对比值Bt2进行对比，
若Bt＜Bt1，则调整为第一初始压力调整方式，所述第一初始压力调整方式为对所述环状区域进行锻压的初始压力值调整至第一初始压力值f1，设定f1=f0+Δf；
若Bt1≤Bt≤Bt2，则调整为第二初始压力调整方式，所述第二初始压力调整方式为对所述环状区域进行锻压的初始压力值调整至第二初始压力值f2，设定f2=f0；
若Bt＞Bt2，则调整为第三初始压力调整方式，所述第三初始压力调整方式为对所述环状区域进行锻压的初始压力值调整至第三初始压力值f3，设定f3=f0－Δf；
其中，f0表示对所述环状区域进行锻压的初始压力值，Δf表示初始压力值调整量，在本实施例中，为使得第一温度差异比率对比值Bt1以及第二温度差异比率对比值Bt2能够区分不同环状区域温度的差异性，在本实施例中设定0.9＜Bt1＜0.95，1.05＜Bt2＜1.1，为使得调整有效，并避免调整量过大，在本实施例中，0.1f0≤Δf≤0.2f0。
具体而言，本发明根据环状区域内的温度情况调整对环状区域进行锻压的初始压力值，在实际情况中，温度对于管板锻造是至关重要的，因为不同的温度下锻件的延展形变的能力是不同的，为了实现对锻件均匀的锻压，需要在温度较高，即锻件形变能力较强的区域略微减小锻压压力，需要在温度较低，即锻件形变能力较弱的区域略微增大锻压压力，进而，实现了针对大尺寸锻件表面的温度分布差异，适应性调整初始工艺参数，提高了大直径管板的内部均匀性，提高了大直径管板的性能合格率。
具体而言，请参阅图3所示，其为本发明实施例的下压形变量以及表面形变宽度示意图，所述步骤S3中，确定所述下压形变量的过程包括，
获取单次锻压前后所述锻件表面的锻压区域2的形变深度的最大值，将所述最大值确定为所述下压形变量Hd。
具体而言，请继续参阅图3所示，其为本发明实施例的下压形变量以及表面形变宽度示意图，所述步骤S3中，确定所述表面形变宽度的过程包括，
获取单次锻压前后所述锻件表面的锻压区域2的形变深度，标记所述形变深度等于预设深度值H0的若干形变点，计算各所述形变点与其余形变点的距离，筛选各所述距离的最大值为表面形变宽度Wd。
优选的，本实施例中，预设深度值H0基于所述下压形变量Hd确定，其中，H0=ε×Hd，ε为确定系数，ε的值为[0.2,0.3]。
具体而言，所述步骤S3中，按公式（1）计算锻件锻压形变系数D，
公式（1）中，D为锻件锻压形变系数，Hd为所述下压形变量，Hd’为预设的下压形变量参考值，Wd为所述表面形变宽度，Wd’为预设的表面形变宽度参考值，α为下压形变权重系数，β为形变宽度权重系数，满足α＋β=1。
优选的，在本实施例中，下压形变量参考值Hd’基于预先测试所得，预先测试并记录若干次同工况条件下对同规格的管板锻压的下压形变量，计算若干次下压形变量的平均值，将所述平均值确定为下压形变量参考值Hd’，单位为mm；表面形变宽度参考值Wd’基于锻压砧与管板锻件的接触面区域中，距离值最大的两个点确定，将两个点的最大距离值确定为表面形变宽度参考值Wd’，单位为mm。
具体而言，本发明通过获取锻压过程中锻件的表面图像，计算锻件锻压形变系数，以数据化直观地表征在锻压过程中实际的锻压效果，在实际的管板锻压过程中，单次锻压的形变深度可以直观的表征锻压对锻件产生效果，深度值越大表征效果越明显，单次锻压的深度值需要维持在一定范围内，此外，在单次锻压前后，锻压产生影响的区域大小也可以表征实际锻压的效果，锻压产生影响的区域越大表征效果越明显，单次锻压产生影响的区域大小需要维持在一定范围内，本发明通过将单次锻压前后的下压形变量以及表面形变宽度结合计算，进而，对锻压过程中锻压产生的实际形变效果进行数据化直观地表征。
具体而言，所述步骤S4中，将所述锻件锻压形变系数D与预设的形变系数区间进行对比，以判定是否需要调整锻压参数；
若所述锻件锻压形变系数D在所述形变系数区间内，则判定不需要调整锻压参数；
若所述锻件锻压形变系数D不在所述形变系数区间内，则判定需要调整锻压参数。
优选的，在本实施例中，形变系数区间为[0.9,1.15]。
具体而言，所述步骤S4中，对所述锻压参数进行调整，包括，
预先设置有若干基于所述锻件锻压形变系数D调整锻压压力值的锻压压力调整方式，各所述锻压压力调整方式对锻压压力值的调整量不同。
优选的，在本实施例中，设定至少四种基于所述锻件锻压形变系数D调整锻压压力值的锻压压力调整方式，其中，将所述锻件锻压形变系数D与预设的第一形变系数对比值D1以及第二形变系数对比值D2进行对比；
若D≤D1，则调整为第一锻压压力方式，所述第一锻压压力方式为将锻压压力值调整至第一锻压压力值F1，设定F1=f0+Δf1；
若D1＜D＜0.9，则调整为第二锻压压力方式，所述第二锻压压力方式为将锻压压力值调整至第二锻压压力值F2，设定F2=f0+Δf2；
若1.15＜D＜D2，则调整为第三锻压压力方式，所述第三锻压压力方式为将锻压压力值调整至第三锻压压力值F3，设定F3=f0－Δf3；
若D≥D2，则调整为第四锻压压力方式，所述第四锻压压力方式为将锻压压力值调整至第四锻压压力值F4，设定F4=f0－Δf4；
其中，f0表示对所述环状区域进行锻压的初始压力值，Δf1表示第一锻压压力方式调整量，Δf2表示第二锻压压力方式调整量，Δf3表示第三锻压压力方式调整量，Δf4表示第四锻压压力方式调整量，在本实施例中，为使得第一形变系数对比值D1以及第二形变系数对比值D2能够区分实际锻压效果的差异性，在本实施例中设定0.85＜D1＜0.9，1.15＜D2＜1.2，为使得调整有效，并避免调整量过大，在本实施例中，0.1f0≤Δf1＜Δf2≤0.2f0，0.1f0≤Δf3＜Δf4≤0.2f0。
具体而言，本发明在锻压过程中根据锻压产生的实际形变效果对锻压压力值进行调整，在实际锻造过程中，对于实际形变效果未达到预定效果的区域，需要适当加大锻压压力值，对于实际形变效果超出预定效果的区域，需要适当减小锻压压力值，进而，实现了在锻压过程中根据锻压产生的实际形变效果，适应性地调整锻压工艺参数，避免大直径管板内部形变效果不同的区域交互形成内部撕裂，提高了大直径管板的性能合格率。
具体而言，请继续参阅图4所示，其为本发明实施例的锻压位置间隔示意图，所述步骤S4中，对所述锻压参数进行调整，包括，
预先设置有若干基于所述锻件锻压形变系数D调整锻压位置间隔的位置间隔调整方式，各所述位置间隔调整方式对锻压位置间隔的调整量不同。
优选的，在本实施例中，设定至少四种基于所述锻件锻压形变系数D调整锻压位置间隔的位置间隔调整方式，其中，将所述锻件锻压形变系数D与预设的第三形变系数对比值D3以及第四形变系数对比值D4进行对比；
若D≤D3，则调整为第一位置间隔调整方式，所述第一位置间隔调整方式为将锻压位置间隔调整至第一位置间隔S1，设定S1=S0－Δs1；
若D3＜D＜0.9，则调整为第二位置间隔调整方式，所述第二位置间隔调整方式为将锻压位置间隔调整至第二位置间隔S2，设定S2=S0－Δs2；
若1.15＜D＜D4，则调整为第三位置间隔调整方式，所述第三位置间隔调整方式为将锻压位置间隔调整至第三位置间隔S3，设定S3=S0＋Δs3；
若D≥D4，则调整为第四位置间隔调整方式，所述第四位置间隔调整方式为将锻压位置间隔调整至第四位置间隔S4，设定S4=S0＋Δs4；
其中，S0表示锻压位置间隔初始值，Δs1表示第一位置间隔调整方式调整量，Δs2表示第二位置间隔调整方式调整量，Δs3表示第三位置间隔调整方式调整量，Δs4表示第四位置间隔调整方式调整量，在本实施例中，为使得第三形变系数对比值D3以及第四形变系数对比值D4能够区分实际锻压效果的差异性，在本实施例中设定0.85＜D3＜0.9，1.15＜D4＜1.2，为使得调整有效，并避免调整量过大，在本实施例中，0.1S0≤Δs1＜Δs2≤0.25S0，0.1S0≤Δs3＜Δs4≤0.25S0。
具体而言，本发明在锻压过程中根据锻压产生的实际形变效果对锻压位置间隔调整，在实际锻造过程中，对于实际形变效果未达到预定效果的区域，需要适当减小锻压位置间隔，即增大锻压砧在锻件表面的锻压密度，使锻件发生均匀形变，对于实际形变效果超出预定效果的区域，需要适当增大锻压位置间隔，即减小锻压砧在锻件表面的锻压密度，防止对锻件表面过度锻压以及与其他区域锻压效果不均匀，进而，实现了在锻压过程中根据锻压产生的实际形变效果，适应性地调整锻压工艺参数，避免大直径管板内部形变效果不同的区域交互形成内部撕裂，提高了大直径管板的性能合格率。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.大直径管板锻造工艺，其特征在于，包括：
步骤S1，预锻造制成锻件；
步骤S2，采集所述锻件的表面温度，将所述锻件表面基于温度分布划分为若干环状区域，根据所述环状区域内的温度平均值以及锻件的表面温度平均值调整对所述环状区域进行锻压的初始压力值；
步骤S3，依次对各所述环状区域进行若干次锻压，获取单次锻压前后所述锻件表面的锻压区域的下压形变量以及表面形变宽度，以计算锻件锻压形变系数；
其中，所述锻压区域为锻压砧与锻件接触的区域，所述下压形变量基于单次锻压前后所述锻件表面的锻压区域的形变深度确定，所述表面形变宽度基于单次锻压前后所述锻件表面的锻压区域为预设深度值的两点之间的距离确定；
步骤S4，基于所述锻件锻压形变系数判定是否需要调整锻压参数，以对所述锻压参数进行调整，所述锻压参数包括锻压压力值以及锻压位置间隔；
其中，所述锻压位置间隔为相邻两次锻压的锻压区域中心之间的距离；
步骤S5，对所述锻件进行连续锻压直至将所述锻件锻压至预定的目标尺寸。
2.根据权利要求1所述的大直径管板锻造工艺，其特征在于，所述步骤S2中，将所述锻件表面基于温度分布划分为若干环状区域的过程包括，
采集所述锻件的表面温度，以锻件表面中心点为基准以预定的温度差构建若干等温圆环线，基于相邻的所述等温圆环线将所述锻件表面划分为若干环状区域。
3.根据权利要求2所述的大直径管板锻造工艺，其特征在于，所述步骤S2中，还包括计算所述环状区域内的温度平均值以及锻件的表面温度平均值，其中，
在所述环状区域内确定若干预设间隔的采集点，基于各所述采集点的温度计算平均值，将所述平均值确定为所述环状区域内的温度平均值；
计算各所述环状区域内的温度平均值的平均值，将所述平均值确定为所述锻件的表面温度平均值。
4.根据权利要求3所述的大直径管板锻造工艺，其特征在于，所述步骤S2中，基于所述锻件的表面温度平均值与所述环状区域内的温度平均值计算温度差异比率，以调整对所述环状区域进行锻压的初始压力值，其中，
预先设置若干基于所述温度差异比率调整对所述环状区域进行锻压的初始压力值的初始压力调整方式，对各所述初始压力调整方式对初始压力值的调整量不同。
5.根据权利要求1所述的大直径管板锻造工艺，其特征在于，所述步骤S3中，确定所述下压形变量的过程包括，
获取单次锻压前后的所述锻件表面的锻压区域的形变深度的最大值，将所述最大值确定为所述下压形变量Hd。
6.根据权利要求1所述的大直径管板锻造工艺，其特征在于，所述步骤S3中，确定所述表面形变宽度的过程包括，
获取单次锻压前后的所述锻件表面的锻压区域的形变深度，标记所述形变深度等于预设深度值的若干形变点，计算各所述形变点与其余形变点的距离，筛选各所述距离的最大值为表面形变宽度Wd。
7.根据权利要求6所述的大直径管板锻造工艺，其特征在于，所述步骤S3中，按公式（1）计算锻件锻压形变系数D，
，公式（1）中，D为锻件锻压形变系数，Hd为所述下压形变量，Hd’为预设的下压形变量参考值，Wd为所述表面形变宽度，Wd’为预设的表面形变宽度参考值，α为下压形变权重系数，β为形变宽度权重系数。
8.根据权利要求7所述的大直径管板锻造工艺，其特征在于，所述步骤S4中，将所述锻件锻压形变系数D与预设的形变系数区间进行对比，以判定是否需要调整锻压参数；
若所述锻件锻压形变系数D在所述形变系数区间内，则判定不需要调整锻压参数；
若所述锻件锻压形变系数D不在所述形变系数区间内，则判定需要调整锻压参数。
9.根据权利要求8所述的大直径管板锻造工艺，其特征在于，所述步骤S4中，对所述锻压参数进行调整，包括，
预先设置有若干基于所述锻件锻压形变系数D调整锻压压力值的锻压压力调整方式，各所述锻压压力调整方式对锻压压力值的调整量不同。
10.根据权利要求8所述的大直径管板锻造工艺，其特征在于，所述步骤S4中，对所述锻压参数进行调整，包括，
预先设置有若干基于所述锻件锻压形变系数D调整锻压位置间隔的位置间隔调整方式，各所述位置间隔调整方式对锻压位置间隔的调整量不同。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117816882A (zh) * | 2024-03-06 | 2024-04-05 | 江苏圣贤锻造有限责任公司 | 一种石化压力容器管板锻造设备及工艺 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0866736A (ja) * | 1994-08-30 | 1996-03-12 | Dai Ichi High Frequency Co Ltd | 金属条材の局部増肉加工方法 |
| KR970069185A (ko) * | 1996-04-12 | 1997-11-07 | 김정국 | 크랭프샤프트(crank shaft)의 중도 냉각 배제 연속단류선 형성 형단조공법 및 장치 |
| AU2090000A (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-25 | Walter Zeller | Method and device for forming metals |
| DE102004060413A1 (de) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Langenstein & Schemann Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen der Position eines Umformwerkzeugs an seinem Träger |
| JP2014151340A (ja) * | 2013-02-07 | 2014-08-25 | Daido Steel Co Ltd | ディスク状鍛造品の製造方法 |
| CN104694193A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-06-10 | 中国神华能源股份有限公司 | 成型机系统及煤炭干燥提质热压成型方法 |
| JP2016074034A (ja) * | 2014-10-02 | 2016-05-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼材の鍛造方法およびその鍛造方法により得られる鋼材 |
| CN109773099A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-05-21 | 华中科技大学 | 基于梯度感应加热的热变形工件坯料加热方法及加工方法 |
| CN110814247A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-02-21 | 北京工业大学 | 基于改进pso的锻件形变量优化方法 |
| EP3804878A1 (en) * | 2019-10-11 | 2021-04-14 | Cie Automotive, S.A. | Near solidus forging |
| CN113549746A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-26 | 江苏联峰能源装备有限公司 | 一种20MnMo管板用钢的锻造与热处理工艺 |
| WO2023138030A1 (zh) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 中聚信海洋工程装备有限公司 | 一种大型曲拐两火次成型锻造工艺 |
| CN116652084A (zh) * | 2023-08-01 | 2023-08-29 | 山西恒达欣泰锻造股份有限公司 | 一种自适应液压活塞调整系统及其防泄漏方法 |
| KR20230143291A (ko) * | 2022-04-05 | 2023-10-12 | 주식회사 삼도인더스트리 | 하프 드로잉 프레스 및 그 제어방법 |
-
2023
- 2023-12-04 CN CN202311641777.1A patent/CN117380882B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0866736A (ja) * | 1994-08-30 | 1996-03-12 | Dai Ichi High Frequency Co Ltd | 金属条材の局部増肉加工方法 |
| KR970069185A (ko) * | 1996-04-12 | 1997-11-07 | 김정국 | 크랭프샤프트(crank shaft)의 중도 냉각 배제 연속단류선 형성 형단조공법 및 장치 |
| AU2090000A (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-25 | Walter Zeller | Method and device for forming metals |
| DE102004060413A1 (de) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Langenstein & Schemann Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen der Position eines Umformwerkzeugs an seinem Träger |
| JP2014151340A (ja) * | 2013-02-07 | 2014-08-25 | Daido Steel Co Ltd | ディスク状鍛造品の製造方法 |
| JP2016074034A (ja) * | 2014-10-02 | 2016-05-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼材の鍛造方法およびその鍛造方法により得られる鋼材 |
| CN104694193A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-06-10 | 中国神华能源股份有限公司 | 成型机系统及煤炭干燥提质热压成型方法 |
| CN109773099A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-05-21 | 华中科技大学 | 基于梯度感应加热的热变形工件坯料加热方法及加工方法 |
| CN110814247A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-02-21 | 北京工业大学 | 基于改进pso的锻件形变量优化方法 |
| EP3804878A1 (en) * | 2019-10-11 | 2021-04-14 | Cie Automotive, S.A. | Near solidus forging |
| CN113549746A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-26 | 江苏联峰能源装备有限公司 | 一种20MnMo管板用钢的锻造与热处理工艺 |
| WO2023138030A1 (zh) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 中聚信海洋工程装备有限公司 | 一种大型曲拐两火次成型锻造工艺 |
| KR20230143291A (ko) * | 2022-04-05 | 2023-10-12 | 주식회사 삼도인더스트리 | 하프 드로잉 프레스 및 그 제어방법 |
| CN116652084A (zh) * | 2023-08-01 | 2023-08-29 | 山西恒达欣泰锻造股份有限公司 | 一种自适应液压活塞调整系统及其防泄漏方法 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| ZHAO-YANG JIN1: "Effects of forging parameters on uniformity in deformation and microstructure of AZ31B straight spur gear", SCIENCE DIRECT, 31 December 2017 (2017-12-31), pages 2172 - 2180 * |
| 姚静: "锻造液压机锻件变形量精准补偿控制研究", 《机械工程学报》, vol. 57, no. 10, 31 May 2021 (2021-05-31), pages 277 - 285 * |
| 廖培根;方刚;雷丽萍;曾攀;杜凤山;: "大锻件中心压实法(JTS)锻造过程有限元分析", 锻压技术, no. 06, 25 December 2007 (2007-12-25), pages 43 - 46 * |
| 杨平;单德彬;高双胜;徐文臣;吕炎;: "筋板类锻件等温精密成形技术研究", 锻压技术, no. 03, 25 June 2006 (2006-06-25), pages 55 - 58 * |
| 谢立全;牛永昌;刘芳;刘曙光;: "真空联合注气降水机理的数值分析", 地下空间与工程学报, no. 2, 15 December 2009 (2009-12-15), pages 1590 - 1593 * |
| 陈月凤: "模锻压机低速锻造的高斯加权集成在线自适应控制", 《锻压技术》, vol. 45, no. 7, 31 July 2020 (2020-07-31), pages 140 - 147 * |
| 陈月凤: "模锻压机低速锻造的高斯加权集成在线自适应控制", 《锻压技术》, vol. 45, no. 7, pages 140 - 146 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117816882A (zh) * | 2024-03-06 | 2024-04-05 | 江苏圣贤锻造有限责任公司 | 一种石化压力容器管板锻造设备及工艺 |
| CN117816882B (zh) * | 2024-03-06 | 2024-05-03 | 江苏圣贤锻造有限责任公司 | 一种石化压力容器管板锻造设备及工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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