[发明专利]镍基超合金船用低速柴油机气阀制坯成形工艺

说明书

本发明公开了一种镍基超合金材料船用低速柴油机气阀制坯成形工艺，包括电热镦成形工艺、二次加热工艺、模锻成形工艺；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；本发明通过电热镦成形+二次加热+模锻成形一次完成船用低速柴油机气阀的毛坯制作，锻件外形、尺寸及允许偏差符合图纸标注尺寸，高温、常温拉伸性能、硬度、冲击等机械性能一次检验合格，锻件锻造部位晶粒度细于4级，组织均匀，实现船填补国内空白。

技术领域

本发明涉及一种船用低速柴油机气阀制坯成形工艺，尤其是一种Nimonic 80A材料的镍基超合金船用低速柴油机气阀成形工艺，属于锻造成形技术领域。

背景技术

Nimonic 80A镍基超合金广泛应用于船用柴油机气阀的制造，目前国内生产方式主要是通过自由锻多火锻造成形，Nimonic 80A镍基超合金可锻温度区间窄，冷作硬化明显，极易产生裂纹或内部晶粒长大异常，产品质量稳定性差，需要人、设备、材料、环境、方法的完美配合才能实现批量生产，且生产效率低下。电热镦成形采用局部加热镦粗的方式，可靠稳定，电热镦结束后，通过二次加热保温确保电热镦件的始锻温度在可控范围内，工艺方法简单，产品质量稳定性、一致性好。

发明内容

本发明公开了一种镍基超合金船用低速柴油机气阀制坯成形工艺，目的是通过采用电热镦成形+二次加热+模锻成形，选取合适的成形工艺，一次完成船用低速柴油机气阀的毛坯制作，锻件外形、尺寸及允许偏差符合图纸标注尺寸，高温、常温拉伸性能、硬度、冲击等机械性能一次检验合格，锻件锻造部位晶粒度细于4级，组织均匀。

镍基超合金材料为Nimonic 80A镍基超合金，其化学成分应满足表1要求

表1

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。

进一步的，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。

进一步的，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。虽然冷件保温与热件保温时间不一致，但均能够达到产品加工要求，根据设备是否使用饱和选择冷件保温或热件保温工艺。

进一步的，所述步骤2中，二次加热炉的炉膛深度为600，炉膛直径为350，设定温度区间为20-1350℃。

进一步的，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；