[发明专利]镍基高温合金高筒环锻件的辗轧成形方法有效

专利信息
申请号: 201010582032.9 申请日: 2010-12-10
公开(公告)号: CN102085550A 公开(公告)日: 2011-06-08
发明(设计)人: 刘峰;王龙祥;顾莉莉;蒋礼萍;张小林;葛金峰;谭明明;臧黔 申请(专利权)人: 贵州安大航空锻造有限责任公司
主分类号: B21H1/06 分类号: B21H1/06
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 561005 贵州省*** 国省代码: 贵州;52
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摘要:
搜索关键词: 高温 合金 高筒环 锻件 成形 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种环形锻件的轧制成形方法,特别是涉及了镍基高温合金高筒环锻件的辗轧成形方法。

背景技术

采用镍基高温合金制造的航空航天等领域使用的回转体零部件,如前机匣锻件等,由于锻件的壁厚较薄,高度较高,再加上锻件尺寸精度、性能及组织要求也较高,增加了轧制成形的难度。

2008年10月8日公开的中国发明专利说明书CN 101279346A公开了一种镍基高温合金异形环锻件的辗轧成形方法,该方法把按规格下料的合金棒料经镦粗、冲孔、两次轧环制坯(不使用辗轧模具),再把坯料装进轧环机辗轧模具内辗轧成形,通过在连续两次轧环制坯过程中采取小变形量成形的方式和在各工艺步骤中控制准确的变形量,轧制出了组织和性能良好的异形环锻件。采用该方法轧制壁厚较薄的镍基高温合金高筒环锻件时,由于主辊的转动方向与预轧坯的转动方向不一致,轧制时辗轧模具的孔型与预轧坯之间产生激烈的摩擦,不仅使轧制过程非常不稳定对生产造成影响,而且还容易导致预轧坯温度升高对合金的组织和性能产生影响,如出现组织变异、晶粒粗大等缺陷。

在采用上述方法及直接使用轧环机的主辊和芯辊轧制(如上述方法中的轧环制坯)薄壁的镍基高温合金高筒环锻件时,由于受轧环机的主辊等部件刚度的影响,加上薄壁高筒环锻件的结构刚度较差和加工余量较小,轧制过程中易导致预轧坯出现塑性失稳而产生轧扁、喇叭口等现象,造成环锻件形状和尺寸达不到设计使用或机加工要求而报废,这对价格昂贵的镍基高温合金材料来说损失较大。而且,由于轧制时上、下锥辊及两个抱辊要随预轧坯的径向展宽而外移,增加了设备操作和控制的难度。

辗轧过程中,预轧坯刚开始轧制时由于先向其转动方向一侧的抱辊偏移,再向另一侧的抱辊偏移,使预轧坯在轧制过程中有朝其两侧的抱辊左右摆动的现象,受抱辊扶持产生的反作用力影响,环锻件容易被轧扁而报废。而且由于轧环机的抱辊尺寸是一定的,其高度一般没有高筒环锻件的高度高,因此轧制过程中受抱辊的反作用在环锻件的外周面易出现由于抱辊的“辅轧”而形成台阶痕迹,对环锻件的形状及尺寸精度造成不良影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用随动模套来实现镍基高温合金高筒环锻件的辗轧成形方法,采用该方法能够轧制出薄壁并具有优良组织和性能的高筒环锻件。

为解决上述技术问题,本发明所述镍基高温合金高筒环锻件的辗轧成形方法,其技术方案包括以下步骤:

预热随动模套到260℃~310℃的温度,并加热镍基高温合金预轧坯到980℃~1060℃的变形温度;

把所述随动模套和预轧坯装进轧环机,使随动模套套住预轧坯、预轧坯套住芯辊并且沿主辊和芯辊的中心距方向随动模套与主辊的外周面之间、随动模套的内环面与预轧坯的外周面之间、以及预轧坯的内环面与芯辊的外周面之间分别相切接触,随动模套被两个抱辊在其外周面扶持,上锥辊和下锥辊沿随动模套和预轧坯的上、下端面夹持该两个工件;

启动轧环机使其主辊旋转并驱动随动模套、预轧坯、芯辊和两个抱辊转动,同时由轧环机驱动上锥辊和下锥辊夹持住随动模套和预轧坯一起转动,芯辊沿径向朝主辊方向作进给运动并与主辊一起以400KN~4500KN的轧制力在随动模套内辗轧预轧坯,预轧坯以2mm/s~12mm/s的速度沿径向展宽,壁厚逐渐减小,其变形量达30%~45%被辗轧成高筒环锻件,辗轧时上、下锥辊及两个抱辊不随预轧坯的径向展宽而外移。

在采用上述方法辗轧不同截面形状的高筒环锻件时,所述随动模套的内环面形状是可以依高筒环锻件的外周面形状来调整的。

并且,所述随动模套在设计时,其最小壁厚按下式计算:

D0=L-D1-R1-R2

式中:D0为随动模套的最小壁厚;

L为主辊与芯辊的最小中心距;

D1为高筒环锻件的径向最小壁厚;

R1为主辊的半径;

R2为芯辊的半径。

采用上述辗轧成形方法轧制成形的高筒环锻件,其壁厚最小值是25mm,高厚比的最大值是25mm。

与现有技术相比,本发明的有益效果如下:

本发明把经预热的随动模套和加热到变形温度的镍基高温合金预轧坯套装进轧环机定位后,由其芯辊沿径向朝主辊方向作进给运动并与主辊一起在随动模套内辗轧预轧坯使其变形成形,获得了薄壁及组织和性能优良的高筒环锻件。

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