[发明专利]多辊摆辗铸坯整体成形超大直径圆盘的方法

说明书

本发明涉及一种铸坯多辊摆辗整体成形超大直径圆盘件的成形方法，包括以下步骤：S1、获得铸坯；S2、将铸坯转移到加热炉中，在锻造温度区间内加热保温，使铸坯整体的温度均匀化；S3、将铸坯转移到多辊摆辗设备上，铸坯在旋转下模具作用下随下模具一同绕主轴中轴线公转，上模具在滑动横梁的带动下沿轴向下运动，并在工件摩擦力作用下绕自身轴线自转，使铸坯产生连续局部塑性变形，进而高度降低、直径扩大，获得圆盘件；S4、将轴向碾压成形后的圆盘件进行热处理调制。本发明具有设备吨位小、工艺流程短、节约材料和能源等特点，利用该方法整体成形的超大直径金属圆盘件金属流线完整、组织均匀、机械性能好，能满足大型核电、深海探测、石油化工等压力容器高安全等级的需求。

技术领域

本发明涉及铸坯整体成形超大直径圆盘的制造领域，更具体地说，涉及一种铸坯多辊摆辗整体成形超大直径圆盘件的成形方法。

背景技术

超大直径(直径大于8m)金属圆盘件是大型核电、深海探测等重大领域关键结构部件，高质量的超大直径金属圆盘件可以保证重型和大型设备在重载、冲击、高低温、腐蚀和辐射等恶劣条件下长期稳定运行，从而提高装备的安全性和可靠性。目前，制造直径大于8m的金属圆盘件是通过焊接拼装而成，没有整体成形超大直径金属圆盘的方法，不能满足高的安全等级要求。例如：大型核电装备所需的超大直径不锈钢圆盘件重量约63吨，考虑到制造损耗需要90吨以上的钢锭，需要锻造机的吨位极大，且需要多次加热毛坯，造成极大的材料能源损失。

单辊摆辗成形大直径圆盘件过程中会出现偏心载荷现象，圆盘工件的尺寸越大，偏心载荷现象越显著。单辊摆辗上模具的锥辊倾角较小(3°～5°)，当成形的圆盘工件较薄时，在碾压区的反对称处会产生翘曲，难以成形轴向薄壁圆盘件。基于上述两点原因，单辊摆辗不适合/无法成形大直径圆盘件。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提出了一种多辊摆辗铸坯整体成形超大直径圆盘的方法，利用该方法整体成形的超大直径金属圆盘件金属流线完整、组织均匀、机械性能好，能满足大型核电、深海探测、石油化工等压力容器高安全等级的需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种铸坯多辊摆辗整体成形超大直径圆盘件的成形方法，包括以下步骤：

S1、获得铸坯；

S2、将铸坯转移到加热炉中，在锻造温度区间内加热保温，使铸坯整体的温度均匀化；

S3、将铸坯转移到多辊摆辗设备上，铸坯在旋转下模具作用下随下模具一同绕主轴中轴线公转，上模具在滑动横梁的带动下沿轴向下运动，并在工件摩擦力作用下绕自身轴线自转，使铸坯产生连续局部塑性变形，进而高度降低、直径扩大，获得圆盘件；

S4、将轴向碾压成形后的圆盘件进行热处理调制。

按上述方案，所述铸坯材料为碳钢、不锈钢、铝合金或钛合金。

按上述方案，在所述步骤S1中，采用真空感应和真空电弧熔炼获得铸坯。

按上述方案，在所述步骤S2中，铸坯边缘温度冷却到铸坯材料锻造温度区间后，转移到加热炉中进行加热保温，加热保温时间为1～5h。

按上述方案，在所述步骤S3中，模具与工件之间的摩擦条件与锥辊的进给速度、下模具的旋转速度以及圆盘工件的初始尺寸需要满足如下匹配条件：

式中μ₁为上模具与工件的摩檫系数，μ₂为下模具与工件的摩檫系数，v为上模具的进给速度、n为下模具的旋转速度、R₀为工件的初始直径。

按上述方案，铸坯实现充分锻透必须满足如下锻透条件：

式中，H₀为工件的初始高度。