[发明专利]一种饼类锻件的锻造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种锻造工艺方法，特别是一种大型饼类锻件的锻造方法。

背景技术

大型饼类锻件是核电以及火电领域重大技术装备的关键零部件，主要用于核反应堆中心筒支撑端盖、蒸发器管板、大型封头等主要部件。此类零件体积较大，成形困难，生产成本高，长期工作于高温、高压、高放射性的恶劣环境中，且承受着高流速介质所带来的变化冲击荷载，易因交变荷载而产生疲劳损伤，影响整体发电机组的安全系数。因此，恶劣的工作环境对大型饼类锻件的综合机械性能提出了极高的要求。

为满足大型饼类锻件的机械性能要求，可从选材、锻造工艺、热处理工艺等方面提出更好的优化工艺，从根本上减少饼类锻件的探伤密集性缺陷，从而提高饼类锻件的成品率。选用优质耐热性合金材料，如18MND5、16Mn钢，可有效提高锻件的热物性，但是锻件内部铸态组织、夹杂物的分布以及变形的均匀程度需要通过优化锻造工艺来客服。另外，还需合理的热处理工艺，使锻件充分除氢和消除组织应力，以避免白点的产生。

大型饼类锻件的锻造过程主要由开坯和成形两部分组成，开坯锻造通过多次镦拔打碎粗大的铸态组织并锻合铸造缺陷，成形工序通过整体镦粗或局部镦粗得到目标锻件。在普通平板镦粗成形过程中，与上下平砧接触的端面存在较大的难变形区，锻件在轴线方向上变形不均匀，造成层状的剪切裂纹而造成锻件报废。解决这类问题的主要方法是提高锻件在成形过程中的变形均匀程度，避免锻件内部裂纹的产生。

发明内容：

技术问题：本发明的目的是提供一种饼类锻件的锻造工艺，消除锻件内部粗大的铸态组织，改善夹杂物的分布，提高锻件在成形过程中的均匀变形程度，提高饼类锻件的成品率。。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供了一种饼类锻件的锻造工艺，该方法包括如下步骤：

步骤1：加热锻件，以提高锻件的塑性，降低锻件的变形抗力；

步骤2：将锻件开坯锻造，以提高锻件的整体变形均匀程度，并保证机械性能均匀；

步骤3：回炉加热锻件；当锻件温度低于800℃时，停止锻造，回炉加热；

步骤4：成形，以将钢锭锻至目标锻件形状；

步骤5：锻后对锻件进行热处理。

优选的，步骤1中的加热锻件的规范为：装炉温度为600℃，在此温度下保温2个小时；以50℃/h的加热速度加热至850℃，并在此温度下保温2小时；以80℃/h的加热速度加热至1240℃，在此温度下保温2小时，使其均匀热透。

优选的，步骤2中将锻件开坯锻造的方法为：

步骤21：首先将锻件沿轴向镦粗，锻为圆饼状，将锻件沿径向方向竖直，同时沿径向方向镦粗，锻为左右端面为弧面的长方体，整体镦粗比为3～3.5；镦粗时，上下平砧预热至300℃，避免与上下平砧接触的锻件部分因温度降低过快而产生温度应力；上下砧与锻件端面接触的部分铺有玻璃粉，以减小坯料与端面间的摩擦力，降低难变形区域范围，提高镦粗的均匀变形程度；

步骤22：长方体拔长；拔长的相对送进量L/H取0.75～0.85，其中L为上砧的送进量，H为长方体锻件的高度，压下率取0.2H～0.25H；拔长过程中，先拔长长方体锻件的两侧，再拔长中间区域，以避免两侧端部区域因温度降低而产生较大的变形抗力；拔长完一面之后，锻件翻转90°，重复上述拔长过程，直至拔长至预定高度；整体拔长比为2.2；

步骤23：长方体锻件倒棱为八面棱体，重复上面镦粗拔长过程，完成锻件的开坯过程。

优选的，步骤3中回炉加热的方法为：首先以50℃/h的加热速度加热至850℃，并在此温度下保温2小时；以80℃/h的加热速度加热至1240℃，在此温度下保温2小时，使其均匀热透。

优选的，步骤4中成形的方法为：采用双十字排砧工艺，首先使用宽平砧对步骤3中加热完成的锻件坯料进行预镦粗，镦粗至目标锻件高度的2～3倍；然后将上下砧换为窄平砧，窄平砧圆角半径为60～80mm；进砧量为0.4～0.6B，B为窄平砧的砧宽，压下量为0.15h，h为锻件的高度，锻件由抱钳夹持进行操作，沿径向方向依次锻打；当一道次锻打完成之后，沿相反的方向依次进行第二道次的锻打，一、二道次间的错砧量为0.25B；当一、二道次锻打完成之后，将锻件周向旋转90°，进行第三、四道次的锻打，锻造步骤同一、二道次；锻造至目标锻件，滚圆修复。