[发明专利]一种超大直径铝合金整体环的轧制生产方法

说明书

本发明属于环轧成形技术领域，具体涉及一种超大直径铝合金整体环的轧制生产方法。本发明技术方案采用环轧成形技术，通过控制超大规格铝合金环件的轧制变形温度、直径增大速率、径轴向进给速率、径轴向压下量、轧制比、芯辊直径、环轧火次等，实现了超大直径铝合金整体环轧制过程的稳定持续进行，有效控制了环件尺寸精度、椭圆度及径轴向变形量，提高了产品质量一致性和产品合格率，满足了产品的技术指标要求。

技术领域

本发明属于环轧成形技术领域，具体涉及一种超大直径铝合金整体环的轧制生产方法。

背景技术

大型环件被广泛应用于各工业领域，如风电设备的轴承套圈及齿轮环坯、运载火箭的过渡环、压力容器及核反应堆的加强圈等。近年来，随着工业的发展，各行业对大型环件的需求量越来越大、性能要求也越来越高，因此研究大型环件的制造工艺显得尤为重要。

整体环轧制成形属于径向-轴向压缩、切向延伸的锻造过程，包括：直线进给运动、旋转轧制运动、导向运动以及环件自身的转动和直径扩大运动，这使得控制环件轧制成形过程极为复杂。采用该技术生产的特大型环锻件，不仅具有外形尺寸精度高、材料消耗少等特点，并且能有效改善材料内部组织结构及其均匀性，金属纤维沿圆周连续排列，与零件的受力和磨损相适应，内在质量优良、综合性能高。同时整体锻环为整体机加工件，因此大型整体环轧成形件加工后零件的尺寸精度高、质量一致性和稳定性好、可靠性高。

目前，国内多家单位成功轧制出直径5米级2219铝合金环件，并在航空航天领域得到了广泛地应用，但是直径5米以上的铝合金整体环件在国内还属空白。随着环件尺寸的进一步增大，特别是直径大于8m后，环件的刚性大大减弱，轧制过程中容易产生塑性失稳，使得环轧过程中环件的圆度及尺寸精度很难控制；同时由于大型环件的截面变化大，环轧过程中容易产生折叠、粘辊、表面起皮、多边形等缺陷，从而导致环件轧制过程终止或者产品报废，因此其轧制工艺过程更加复杂，对轧制工艺过程的控制也提出了更高的要求。

因此，精确调控超大直径整体环件的成形工艺过程，实现Φ8-10m环件产品“形状-性能”的协同控制，对提高国内超大直径环件的轧制技术水平有很大促进作用，成为我国在此技术领域内亟需解决的重要技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是实现Φ8-10m超大直径铝合金整体环轧制成形，控制环件的圆度和尺寸精度，保证环件轧制过程稳定持续进行，对超大直径铝合金整体环件的“形-性”协同控制，从而满足我国超大直径整体环件的使用要求。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种超大直径铝合金整体环的轧制生产方法，包括如下步骤：

(1)环坯制备：通过自由锻造方法制备所需规格的环坯，进行车加工及超声波探伤检测，保证获得合格的环轧坯料；

锻造加工：自由锻方式获得外径为3500～4500mm、内径为3000～3500mm、高度为500～650mm的环坯；

车加工：对环坯上、下端面及内、外圆面进行车加工，去除表面黑皮及折叠伤，表面粗糙度达到Ra3.2以上，圆度控制在1mm以内；

超声波探伤：对坯料上端面进行100％超声波探伤，按GJB2057标准A级验收，排除超标缺陷；

(2)环坯加热：将环轧坯料在电炉中进行加热、保温；

(3)环轧成形：对环轧坯料进行二火次环轧成形；包括：

(3.1)转运：将加热后的环轧坯料转运到环轧机上，转运时间小于290s，坯料表面温降控制在40℃以内；

(3.2)第一火轧制：采用直径为400～600mm的芯辊对环轧坯料进行辗轧，辗轧至环轧坯料的外径为5000～6000mm、高度为450～600mm，轧制比为1.2～2.0，径轴向压下量之比为2.0～3.0；