[发明专利]超大型环状构件自由锻造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金锻造方法，特别是一种超大型环状构件的自由锻造方法。

背景技术

目前锻造行业里锻造环状构件类锻件均采用下面的变形方式来成形：拔长下料、镦粗、冲孔、马杠扩孔、平整。

1、拔长下料：将坯料锻成圆柱形，按工艺重量切取相应长度；

2、镦粗：减小坯料高度、增加坯料直径，为冲孔做准备；

3、冲孔：将实心料锻制成空心，是马杠扩孔的前道工序；

4、端面平整：保证锻件高度的重要工序。

对于外径大的超大型环状构件类锻件，超过现有设备能力，锻造此类锻件遇到以下几个难点：

1、外径超过回转台直径，不能进行平整，从而不能保证锻件高度尺寸H。

2、难修复。由于环状构件外径太大，一旦扩孔后内孔尺寸超过要求尺寸，就不能再修复。

一般环状构件的自由锻造扩孔过程中如果出现内孔大于要求尺寸，则采用“紧缩”的方法来减少内外径修复。然而对于超大环状构件来说锻件高度加上下V砧的高度就已经超过了压力机的作业高度，因而不能进行“紧缩”操作。

按常规锻造内径大的环状构件应该选择大马杠进行，但现在如果采用大马杠进行扩孔，马杠高度+马架高度+环状构件壁厚就会超过设备的行程，因此必须选择直径小的马杠，但如果用小马杠的话还会出现“梅花坑”缺陷。

因此，对于超大型环状构件的锻造的很多问题还有待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种超大型环状构件的自由锻造方法，该方法适用于在超出设备能力、工具不配套的情况下生产超大型环状构件，可保证产品质量，使锻件达到规定要求。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

超大型环状构件自由锻造方法，包括拔长下料、镦粗、冲孔、马杠扩孔、端面平整工序，其特征在于，该方法采取两次扩孔，即予扩孔和最终扩孔，予扩孔后的半成品坯料的外径接近成品最终尺寸，再采用平整、最终扩孔过程，使成品锻件达到规定要求。

所述的预扩孔坯料的高度按如下公式计算：H₀＝KH；

式中：H₀--预扩孔坯料的高度；K-展宽系数；H-成品锻件的高度

最终扩孔时的锻造温度是900℃-1000℃。

最终扩孔时的压下量每次20-30mm，转动角小于5°。

本发明的优点是：在超出设备能力、工具不配套的情况下生产超大型环状构件，可保证产品质量，使锻件达到规定要求。

具体实施方式

对于外径大的超大型环状构件类锻件，本发明确定如下的变形方案：

1、采取：予扩孔-平整-最终扩孔，代替一般的一次扩孔方法。予扩孔、平整这一工序是非常重要的，是必需的。扩孔变形量越大，那么环状构件不论高度H还是内外径的变化也越大，也就是说越难控制环状构件的最终各个尺寸的值。因此，采取予扩孔-平整-再扩孔，增加一次扩孔，减少最终扩孔时的变形量，能更准确的控制最终尺寸。

2、合理确定锻件最终扩孔前的坯料各部分尺寸。

超大环状构件的关键数据包括有：外径D、内径d和高度H。

我们采用予扩孔的目的是减小最终扩孔时的变形量，那么予扩孔后的半成品坯料的外径越接近成品最终尺寸越好。最关键是确定预成型平整后的锻坯高度问题，我们经过分析讨论和计算，对比了几种计算锻坯高度的方法，其中一种经验计算认为在壁厚上每减少3mm在高度上就增加1mm，即“3:1学说”。但此计算公式只考虑了压下量与展宽量之间的关系，但此公式不能适用于所有的条件，局限性比较大。

另一种计算方法是通过查展宽系数表，按计算公式

H₀＝1.05KH

1.05--修整系数        K--展宽系数

H₀--扩孔前坯料高度    H--成品锻件的高度

这种方法考虑了压下量(d/d₀)，也把锻件高度H计算在内，比前一种计算方法更全面，但它没有按最小阻力定律这一基本规律取计算，存在着较大缺陷。

本发明综合了上述两种方法，并根据生产经验，把前述的第二种计算方法的展宽系数作为参考值，针对具体情况，应用最小阻力定律进行分析修订，重新确定了扩孔前坯料高度H₀与成品锻件的高度H之间的关系。

扩孔前坯料高度H₀与成品锻件的高度H之间的关系按如下公式计算：H₀＝KH；