[发明专利]镍基超合金船用低速柴油机气阀制坯成形工艺

权利要求书

1.镍基超合金船用低速柴油机气阀制坯成形工艺，其特征在于：依次由电热镦成形、二次加热及模锻成形的步骤组成，在过程中通过机械手搬运工件，完成船用低速柴油机一次锻造成形；

具体步骤如下：

步骤1、电热镦成形工艺，棒料通过机械手送入电热镦机，通过夹持电极夹紧棒料，砧子电极通过砧子缸向棒料方向运动，与棒料接触后进行通电加热，同时顶镦杆在顶锻缸的驱动下推动棒料向砧子缸方向运动，进行局部加热镦锻成形，根据体积不变原则，依据模具型腔所需填充量设定顶锻缸位移；

步骤2、二次加热工艺，通过二次加热炉控制前述步骤中的电热镦件的始锻温度为1030-1050℃之间，二次加热温度根据不同电热镦件直径设定保温锻和保温时间，按照10-15s每毫米计算加热时间，加热温度根据始终锻温度设置，加热方式可以分为电热镦结束后直接进加热炉加热和电热镦结束后冷却再进入加热炉加热两种方式，冷却后的工件进入加热炉，保温时间需要增加15-30min；

步骤3、模锻成形工艺，通过大吨位油压机对始锻温度在1030-1050℃的电热镦件进行模锻成形。

2.根据权利1所述的镍基超合金船用低速柴油机气阀制坯成形工艺，其特征在于：所述步骤1中，电热镦所需棒料为磨光圆材料，其尺寸为长度为1500-4200；电热镦过程中，电热镦温度控制在980-1080℃之间；为确保有合适锻造比，需要控制电热镦成形形状，电热镦部分横截面积与磨光圆材料横截面积的比值控制在4-6之间，即镦锻比控制在4-6之间。

3.根据权利2所述的镍基超合金船用低速柴油机气阀制坯成形工艺，其特征在于：所述步骤1中，电热镦结束后，可选用热件保温或冷件保温，所述热件保温为在电热镦结束后立即进行二次加热保温；所述冷件保温为或电热镦结束后先空冷后在进行保温。

4.根据权利1所述的镍基超合金船用低速柴油机气阀制坯成形工艺，其特征在于：所述步骤3中，通过大吨位油压机对始锻温度在1030-1050℃的电热镦件进行模锻成形；

所述大吨位油压机为7000T油压机；油压机的模具分为上模具和下模具，所述上模具根据工艺场景具有三种可进行快速换模、可进行任意组合搭配的结构，包括上模座及通过紧固件安装于上模座内的模芯，所述模芯根据其形状分别为平模、凸模及凹模；

当气阀盘径小于400mm时，所述上模具使用顺序为首先采用凸模再配合平模完成模锻压形，当气阀盘径达到550mm时，所述上模具使用顺序为首先采用平模后使用凸模再使用平模接着使用凹模最后配合平模完成模锻压形，不同规格船用低速柴油机气阀模锻成形以填充模具型腔、产生大变形促进晶粒细化为目标，组合上模具完成压形，下模具即符合工艺设计要求的船用低速柴油机气阀外形尺寸模具；油压机滑块下压可进行不同位移的设定以满足模锻成形需要；锻件终锻温度控制在950-980℃。

5.根据权利4所述的镍基超合金船用低速柴油机气阀制坯成形工艺，其特征在于：所述上模具共三副，分别是平模、凸模、凹模，其高度一致，凹模凹陷部分表面以R1和R2两段曲面相切而成，其中R2曲面与凹模下表面相切，凹模凹陷部分深度为30mm、凸模凸出部分表面R3和R4两段曲面相切而成，其中R4曲面与凸模下平面相切，R1、R2、R3、R4的尺寸通过有限元分析软件模拟分析后设计，确保锻造过程中不会产生折叠等缺陷；

所述上模具使用时，通过有限元分析软件模拟分析，凸模的突出部分最大直径为最大气阀盘径的0.65倍，最大气阀半径为凸模的设计主要为了针对不同产品，下压深度不同导致的凹坑形状大小不同，在使用凹模或平模时不会产生缺陷，凹模的最大凹陷直径为凸模突出部分最大直径的0.5倍，从而在高温塑性变形的条件下，平缓过渡，避免折叠的产生，此外，可以确保电热镦件充填模具型腔，使气阀局部产生大变形从而使晶粒细化，当气阀直径超过400mm时，使用凸模或者凹模。

6.根据权利1所述的镍基超合金船用低速柴油机气阀制坯成形工艺，其特征在于：船用低速柴油机气阀通过机械手进行工件的搬运动作，包括电热镦结束后电热镦件搬运进加热炉进行二次加热，二次加热结束后电热镦件搬运进油压机模具，电热镦件进入模具后，按设定程序运行进行模锻，模锻结束后由机械手搬运至落料仓位，二次加热结束后电热镦件搬运进油压机模具的时间控制在小于15s，以满足始锻温度1030-1050℃的需求。