[发明专利]大型外轮廓突变截面环件轧挤复合近净成形方法

说明书

本发明公开了一种大型外轮廓突变截面环件轧挤复合近净成形方法，包括步骤：S1、将镦粗冲孔后的坯料通过预轧成形获得壁厚均匀且大直径矩形截面的环坯；S2、将预轧成形后的环坯放置在挤压模具上，挤压模具包括两端设有限位凸缘的芯模和若干个绕轴心均布的瓣模，瓣模沿轴向设有多级挤压块且每级挤压块都由各自的高压推杆控制工作，采用多向连续局部增量式径向挤压，沿轴向分步成形环坯外表面突变轮廓，获得异形环坯；S3、将异形环坯通过径向闭式近净轧制成形获得目标环件。该方法成形力更小，能耗更低，能抑制环件外径长大，材料利用率高，产品综合性能大幅度提升。

技术领域

本发明属于塑性加工技术领域，具体涉及一种大型外轮廓突变截面环件轧挤复合近净成形方法。

背景技术

大型外轮廓突变截面环件具有内表面直壁、外表面带有若干个突变台阶的几何特征，常应用于航空、航天、能源及特种运载装备，该类环件的服役环境复杂多变且恶劣，因此对整体性能提出了极高的要求。

环件轧制是一种制造高质量无缝环件的高效塑性成形技术，传统的锻造方式难以精确成形大型外轮廓突变截面环件外表面突变轮廓，目前主要通过环件轧制成形出矩形截面环件，再通过切削的方法加工出外表面突变台阶，这种方法不仅造成材料大量浪费、加工效率低，而且破坏金属流线的完整性，削弱了环件的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型外轮廓突变截面环件轧挤复合近净成形方法，该方法成形力更小，能耗更低，能抑制环件外径长大，材料利用率高，产品综合性能大幅度提升。

本发明所采用的技术方案是：

一种大型外轮廓突变截面环件轧挤复合近净成形方法，包括步骤：

S1、将镦粗冲孔后的坯料通过预轧成形获得壁厚均匀且大直径矩形截面的环坯；

S2、将预轧成形后的环坯放置在挤压模具上，挤压模具包括两端设有限位凸缘的芯模和若干个绕轴心均布的瓣模，瓣模沿轴向设有多级挤压块且每级挤压块都由各自的高压推杆控制工作，采用多向连续局部增量式径向挤压，沿轴向分步成形环坯外表面突变轮廓，获得异形环坯；

S3、将异形环坯通过径向闭式近净轧制成形获得目标环件。

优选地，绕轴心均布有三个瓣模。

优选地，挤压块工作端的侧边设有倒角。

优选地，芯模的一端凸缘可拆卸。

在步骤S1中，进行预轧成形时，在驱动辊和芯辊的共同作用下实现坯料的壁厚减薄、内外直径扩大、高度基本保持不变，待内外径达到设计尺寸时，径向轧制成形完成。

进一步地，根据扩径比和体积不变原则，预轧成形后的环坯尺寸由下式计算，

其中，D、d、B分别为预轧成形后的环坯外径、内径、高度；d_f为目标环件内径；B_fi为目标环件外表面沿轴向第i个突变型面高度；n为突变型面个数；K_f为扩径比；V是目标环件体积，且其中D_fi为目标环件外表面沿轴向第i个突变型面直径；

根据当量轧制比，轧制前后环坯的高度及体积不变原则，预轧成形前的环坯尺寸由下式计算，

其中，D₀、B₀、d₀分别为预轧成形前的环坯外径、高度、内径；K为当量轧制比。