[发明专利]控制大型空心件芯轴拔长内孔缺陷的操作方法

说明书

一种控制大型空心件芯轴拔长内孔缺陷的操作方法，在对大型空心零件通过芯轴拔长进行空心锻造的过程中，每压缩变形一次后坯料翻转一个角度A进行接续压缩，直至完成一个圈次的拔长操作；完成一个圈次的拔长操作后，将坯料翻转角度A+180度，再进行下一个圈次的拔长操作；如此在两圈次拔长操作间翻转A+180度。该方法基于对称变形的圈次间翻转方案，通过调整下一圈次的起始翻转角度进行下一圈次的顺次拔长，回调上一圈次拔长引起的偏心，从而减小拔长过程中偏心的累积，实现拔长过程中内孔偏心或壁厚不均的控制，减小偏心导致的材料浪费和后续机加工工时并提高拔长变形均匀性，降低大型空心锻件生产成本，提高成形质量。

技术领域

本发明涉及一种应用于大型空心件芯轴拔长预防内孔偏心或壁厚不均等缺陷的工艺操作方法，属于大锻件成形技术领域。

背景技术

传统的大型空心件加工工艺主要有实心锻造和空心锻造两种：前者是通过实心轴拔长配合切削加工内孔的方式生产空心件；后者则是通过芯轴拔长的方法直接锻造出空心件。同实心锻造相比，采用芯轴拔长生产空心件的优势主要体现在：机加工量小、材料利用率高，更符合近净成形和净成形的生产理念；变形更充分，沿厚度方向的变形分布更均匀，锻件力学性能好。

芯轴拔长作为一种加工大型空心轴类、筒类锻件的典型自由锻成形工艺，其原理如图1所示。在芯棒2的辅助作用下，上下砧通过压缩作用使空心钢锭或冲孔毛坯3发生壁厚减薄与长度增加，每压缩变形一次后坯料翻转一定角度(一般为45°或60°)进行接续压缩，坯料壁厚逐渐减薄，长度逐渐增加。芯轴拔长的上砧1一般为平砧，下砧4为V型砧。圈次内每两步下压间的翻转角度一般有45°和60°两种方案，顺序翻转，如图2所示为45°翻转操作示意图，顺次翻转8次(60°时顺次翻转6次)，完成一圈拔长操作，称为一个圈次。其中，当翻转一圈后若完成该道次减径量，则沿坯料长度方向错砧进行接续拔长，直至沿坯料轴向完成需要减径长度的一道次减径拔长；若翻转一圈后未达到本道次要求的减径量，则在原轴向位置继续顺序翻转进行下一圈次的减径拔长。一道次减径拔长后，若未完成最终的拔长减径量，则进行下道次的拔长，直至拔长至需要的尺寸。

芯轴在上下砧压缩坯料过程中处于悬浮状态，上平下V型砧的不对称以及每一次压缩变形后坯料进行一定角度的翻转后再进行下一次的压缩变形，因此，芯轴拔长存在锻造拔长效率低、工艺控制难度大，容易出现变形均匀性差、端面内凹、内孔壁裂纹、壁厚不均等锻造缺陷。如图3所示，为采用45°顺序翻转一圈坯料的截面壁厚分布图，图3中①-⑧分别表示第1到第8次下压的位置，可以看出，拔长过程中内孔偏心即壁厚不均为拔长工艺中常见的现象，内孔偏心或壁厚不均为后续机加工带来工时与材料的浪费，也影响拔长变形的均匀性，严重时因尺寸超差而整件报废。

发明内容

本发明针对大型空心件芯轴拔长容易出现的内孔偏心问题，提出一种控制大型空心件芯轴拔长内孔缺陷(偏心或壁厚不均)的操作方法，该方法基于对称变形的圈次间翻转方案，有利于消除芯轴拔长的内孔偏心倾向，并提高拔长变形均匀性。

本发明的控制大型空心件芯轴拔长内孔缺陷的操作方法，采用以下方案：

在对大型空心件通过芯轴拔长进行空心锻造的过程中，每压缩变形一次后坯料翻转一个角度A(一般为45°或60°)进行接续压缩，直至完成一个圈次(360度)的拔长操作；完成一个圈次的拔长操作后，将坯料翻转角度A+180度，再进行下一个圈次的拔长操作；如此在两圈次拔长操作间翻转A+180度。

本发明基于对称变形的圈次间翻转方案设计，通过调整下一圈次的起始翻转角度进行下一圈次的顺次拔长，回调上一圈次拔长引起的偏心，从而减小拔长过程中偏心的累积，实现拔长过程中内孔偏心或壁厚不均的控制，减小偏心导致的材料浪费和后续机加工工时并提高拔长变形均匀性，降低大型空心件生产成本，提高成形质量。

附图说明

图1是现有芯轴拔长工艺示意图。