[发明专利]一种大型弯刀板类锻件的自由锻成形工艺及模具

说明书

本发明公开一种大型弯刀板类锻件的自由锻成形工艺及模具，涉及锻造技术领域，包括步骤一，以长方坯为初始坯料，使用凸面型砧进行高温自由锻成形，得到截面为哑铃形的长条坯料；步骤二，将长条坯料沿中心线切割，得到两块两侧的厚度不同且平滑过渡的预制坯；步骤三，使用带有导流槽和两侧非对称挡板的自由锻终锻拔长模具将切开后的预制坯进行高温锻造拔长，使预制坯外侧区域的材料厚度减薄并沿送进方向伸长，迫使预制坯向内侧弯曲，从而成形得到大型弯刀板类锻件。通过以上所述自由锻工艺方法和模具，实现了大型弯刀板类锻件的锻造成形，能够提高锻件性能和材料利用率，降低设备载荷，改善锻件成形效果并提高生产效率。

技术领域

本发明涉及锻造技术领域，特别是涉及一种大型弯刀板类锻件的自由锻成形工艺及模具。

背景技术

大型弯刀板类锻件的成形是大锻件生产的一大难题。特别是数十吨甚至百吨级的大型弯刀锻件，由于其重量大、形状复杂，锻造过程中难以有效控制其成形尺寸和材料内部性能，目前尚未发现大型弯刀板类锻件的合理有效的锻造加工方法。现有的弯刀板类零件加工方式或是采用大尺寸板坯直接切割成弯刀板类零件；或是采用碾环加工方法或环形坯料镦粗减薄方法得到相应尺寸的圆环锻件后再按照尺寸需求切取圆环的一段，得到所需的弯刀板类零件。但当弯刀板类零件尺寸较大时，上述方法会存在诸多问题：(1)用板坯直接切割出弯刀板类零件会造成大量材料浪费，且零件内部组织流线不连续，严重影响其服役性能；(2)采用碾环或圆环锻造切割方法加工大型弯刀板类锻件时，工件的尺寸常常会超出碾环设备和锻压设备的可加工尺寸范围，且对设备工作能力要求极高，当设备吨位不足时难以获得所需尺寸的锻件。此外，大型锻件锻造加工过程时间长、工步多，特别是弯刀板类锻件散热冷却快，变形区域温度难以控制，且弯刀形状难以加工成形，给实际生产带来困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型弯刀板类锻件的自由锻成形工艺及模具，以解决上述现有技术存在的问题，成形过程简单、火次少，能够提高材料利用率，改善锻件内部流线分布和组织性能，并且降低压机载荷需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种大型弯刀板类锻件的自由锻成形工艺，包括如下步骤：

步骤一、自由锻预制坯：以大型弯刀板锻件所用材料的长方坯为初始坯料，加热到始锻温度并保温均热，使用上下对称的凸面型砧预制坯模具进行预制坯锻造，得到截面哑铃形的长条坯料；

步骤二、将截面为哑铃形的长条坯料沿中心线切割，得到两块预制坯；

步骤三、自由锻终锻拔长：将预制坯加热到始锻温度并保温均热，送进到终锻模具中；使用上、下砧带有导流槽和两侧带有非对称挡板的终锻模具进行逐步锻造拔长，每次送进压下后仅上下砧之间的材料区域发生变形，使预制坯厚侧区域厚度减薄并使材料向曲线内侧流动，经过多个压下工步的变形累积后，迫使预制坯逐步向内侧弯曲，实现弯刀板类锻件的锻造成形。

可选的，所述预制坯两侧厚度不同，且所述预制坯的薄侧与厚侧的厚度比值为0.4～0.9之间。

可选的，自由锻终锻拔长工艺过程中砧宽比为进砧量与预制坯厚侧厚度的比值，为0.4～1.6之间；料宽比为预制坯宽度与预制坯厚侧厚度的比值，为1～5之间。

可选的，步骤三中，自由锻工艺参数选择根据锻造过程数值仿真分析和实验结果确定，根据不同的锻件形状和工艺条件，确定模具尺寸和工艺参数。

可选的，步骤三中，预制坯在送进自由锻终锻拔长模具前经过模前加热炉进行局部加热和控温。

本发明还提供一种大型弯刀板类锻件的自由锻成形模具，包括自由锻预制坯模具和终锻模具；所述自由锻预制坯模具包括两个对称设置的矩形模具块，两个所述矩形模具块的对称面上均设置有平滑的弧形凸起；终锻模具包括带有导流槽的上砧、下砧，所述导流槽向锻件弯曲的内侧方向偏转，所述导流槽方向与坯料送进方向之间夹角范围为10°～45°。