[发明专利]一种水轮机薄壁台阶短套类主轴法兰的锻造方法

说明书

技术领域

本发明属于主轴法兰的锻造领域，具体的说是涉及一种水轮机薄壁台阶短套类主轴法兰的锻造方法。

背景技术

大型水轮机主轴是水力发电设备的主要部件之一，其中的主轴法兰锻件由于带有台阶，如图1所示结构，作为薄壁台阶短套类锻件来讲，其长度尺寸仅为直径的一半左右，相对较短，锻造难度很大。因此，在通常情况下，该锻件采用添加敷料，以图2所示圈类锻件的形式锻造成形。此种锻造工艺大大减小了锻件制造难度，但也存在着下面所述的两大问题：

1、对于台阶较大的下法兰零件来讲，锻造为圈类锻件大大增加了锻件的重量和锻后机械加工的工作量，造成材料利用上的巨大浪费和零件加工周期的延长，进而也导致了生产成本的成倍增加。

2、锻为圈类锻件后机加工过程中会切断锻件的金属流线，导致锻件整体，尤其是法兰部分轴向力学性能大大降低。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种水轮机薄壁台阶短套类主轴法兰的锻造方法，节省材料，降低生产成本，提高生产效率，而且该工艺避免了后续加工时对锻件金属流线的破坏，从而大大提高了锻件，尤其是法兰部位的的综合力学性能。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种水轮机薄壁台阶短套类主轴法兰的锻造方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、采用钢锭作为原材料，通过锻造压机对钢锭进行镦粗，镦粗压下量为钢锭锭身长度的50％～70％；后拔长，拔长后的长度与拔长前长度的比值在2.0～2.2之间，后切断下料；

步骤二、将步骤一处理后的坯料镦粗至锻件尺寸，后采用冲子冲孔，备用；

步骤三、将马杠穿入坯料内孔，在马杠上对坯料进行滚圆扩孔，扩孔后的直径与扩孔前直径的比值在1.2～1.35之间；

步骤四、在坯料中穿入芯棒，采用对称的上、下V型砧将坯料拔长至所需尺寸，而后将坯料压出台阶面；

步骤五、精整至锻件工艺尺寸，制作完成。

其中步骤4中对坯料卡台后随形锻造为带台阶的短套类锻件，相比以往将零件添加敷料后锻造为圈类锻件，可大大提高材料的利用率并较好的保持锻件的金属流线。而由于锻件长度较短，采用对称的上、下V型砧拔长可有效减少因金属流动不均匀带来的端面不规整现象的发生，并能更好地保证锻件内部的压实。

本发明所述的坯料采用电炉炼钢并进行真空脱气的材料。

本发明的有益效果是：

本发明提出的锻件的自由锻造方法，克服了以往公知技术存在的缺陷，在锻造过程中综合考虑了锻件的变形程度，做到变形均匀，流线连续，外观整洁，整个成形过程的变形趋势是镦粗与拔长相结合，具有以下特点和优点：

1、本发明由于是通过整体随形锻造成形，与以往锻成圈类锻件相比少了大量的敷料，锻件重量大大减轻，材料利用率得到了较大提升，同时后续机械加工量也大大减少，整体上减少了生产成本和周期。

2、本发明由于采用了随形锻造成形的方法，避免了后续加工时对锻件金属流线的破坏，从而大大提高了锻件，尤其是法兰部位的的综合力学性能。

3、本发明在最后一步出成品时采用了上、下对称V型砧芯棒拔长的方法，从最大程度上避免了不对称砧型因金属流动不均匀带来的端面不规整现象，减少了锻件长度方向的材料损耗。

附图说明

图1为本发明中水轮机薄壁台阶短套类主轴法兰整体随形锻件图；

图2为现有技术中的水轮机薄壁台阶短套类主轴法兰加敷料锻件图；

图3为本发明的水轮机薄壁台阶短套类主轴法兰的锻造流程图。

具体实施方式

如图3所示，一种水轮机薄壁台阶短套类主轴法兰的锻造方法，具体步骤如下：

步骤一、采用钢锭作为原材料，通过锻造压机对钢锭进行镦粗，镦粗压下量为钢锭锭身长度的50％～70％；后拔长，拔长后的长度与拔长前长度的比值在2.0～2.2之间，后切断下料，切断下料即为将锻件两端切平面，经镦粗、拔长后坯料的高度与直径的比值应控制在1.8～2.0之间，该步骤的目的是保证锻件的充分锻透；

步骤二、将步骤一处理后的坯料镦粗至锻件尺寸，后采用冲子冲孔，备用；

步骤三、将马杠穿入坯料内孔，在马杠上对坯料进行滚圆扩孔，扩孔后的直径与扩孔前直径的比值在1.2～1.35之间；

步骤四、在坯料中穿入芯棒，采用对称的上、下V型砧将坯料拔长至所需尺寸，而后将坯料压出台阶面；

步骤五、精整至锻件工艺尺寸，制作完成。