[发明专利]厚壁环形件锻造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种厚壁环形件锻造方法。属于锻造技术领域。

背景技术

一、厚壁环形锻件常见的问题

壁厚大于500mm，高度大于450mm的厚壁环形件，超声波探伤合格率较低，并且呈现出：锻件直径越大、吨位越重，超声波探伤越不容易合格的趋势。经实验分析，此类产品超声波探伤不合格，主要是由于锻件内铸态组织未完全改变、存在枝晶、疏松、偏析等缺陷，这些缺陷与非金属夹杂相伴生存，形成所谓微小的孔隙与裂纹，造成超声波探伤不合格。究其原因，是锻件内部压应力不够、变形不充分所致。

二、原始锻压工艺及存在的问题

此类锻件传统的生产工艺为：镦粗→拔长→下料→镦粗→冲孔→成形。使用这种工艺方法虽然锻造比已经足够大（高达3.5~7），但是由于RST效应                                               的影响，过高的镦粗比无益于内部质量的改善，超声波探伤，经常发现锻件内部存在密集性超标缺陷。

采用此类工艺生产的厚壁环形锻件超声波探伤合格率低，质量难以保证。为此，急需探寻对锻件内部质量有保证的锻造新工艺与新方法，即通过锻造有效地锻合锻件的内部孔隙，改变锻件内部的铸态组织，提高厚壁环形锻件超声波探伤合格率，成为此类锻件生产中急需解决的首要技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能有效地锻合锻件的内部孔隙，改变锻件内部的铸态组织的厚壁环形件锻造方法。

本发明的目的是这样实现的：一种厚壁环形件锻造方法，所述方法包括以下工艺步骤：

步骤一、钢锭锯切下料

步骤二、镦粗和冲孔

步骤三、芯轴拔长

拔长采用上平下V型砧锻造法，且拔长比控制在1.8~2.2；

步骤四、第二次镦粗和精整成型。

本发明的有益效果是：

由于本发明在冲孔后增加了芯轴拔长及第二次镦粗的工序，在芯轴拔长或扩孔过程中，锻件的有效壁厚已非常小，锻造时，压力容易传递至锻件中心部位，变形压力因有效锻压厚度大幅减小，而使变形能在坯料的心部进行并使心部处于三向压应力状态，钢锭的铸态组织得到改变，原始孔隙得以锻合，偏析及夹杂缺陷得以改善，锻件内部质量大为改观。应用此方法，我们生产了80余件厚壁环形锻件，超声波探伤检测合格率提高了近20个百分点。新方法也降低了对钢锭质量的苛刻要求，完全可以采用无冒口钢锭来生产厚壁环形锻件。为此，不但简化了生产工艺，提高了生产效率，而且大幅度地提高金属材的利用率，降低生产成本。

芯轴拔长工序主要解决内部质量问题；最后一道镦粗工序主要解决成形问题。在编制工艺时，拔长比的控制是十分重要的。一方面要能有效锻合内部缺陷，另一方面，又要有利于下一道工序的进行，不致在后续的镦粗工序中产生较大的拉应力，增加后续生产的难度。因此拔长比控制在1.8~2.2之间效果最好。

附图说明

图1a)~d)为本发明的锻造工艺图。

图2为本发明涉及的上平下V型砧锻造法示意图。

图3为本发明涉及的普通钢锭与无冒口钢锭对比图。

具体实施方式

本发明厚壁环形件锻造方法，所述方法包括以下工艺步骤：

步骤一、钢锭锯切下料

步骤二、镦粗和冲孔

步骤三、芯轴拔长

步骤四、第二次镦粗和精整成型。

通过理论计算、模拟实验及生产实践，我们确定芯轴拔长的方法与变形量对锻件质量影响极大，采用上平下V型砧锻造法且拔长比控制在

1.8~2.2之间效果最好。改进后的锻造工艺如图1a)~d)所示。

注释：

注：RST效应：Rigid Slid Tearing Effect—刚性滑动撕裂效应—《大型铸锻件》1991-4）。

注：上平下V型砧锻造法：见图2。

注：无冒口钢锭，见图3。