[发明专利]用于高温合金环件双向轧制的台阶型轧制方法

摘要

本发明公开了一种用于高温合金环件双向轧制的台阶型轧制方法，将径、轴向轧制分割为以下阶段：阶段一，芯辊做径向进给运动，环件高度增大，锥辊随环件上抬；阶段二，所述锥辊做轴向进给运动，环件壁厚增大，所述芯辊随环件壁厚增大而后退；阶段三，所述芯辊继续做径向进给运动，环件高度增大，所述锥辊随环件上抬；阶段四，径向、轴向同时进给直至达到最终环件尺寸。本发明的台阶型的轧制过程，将径、轴向轧制分割为四个阶段，在整个轧制过程芯辊芯辊后退了一次，这种台阶型的轧制方法，有效地避免了径、轴向同时进给带来的角部大变形以及温降过快，从而提高了组织均匀性。

主权项

1.一种用于高温合金环件双向轧制的台阶型轧制方法，其特征在于，将径、轴向轧制分割为以下阶段：阶段一，芯辊做径向进给运动，环件高度增大，锥辊随环件上抬；阶段二，所述锥辊做轴向进给运动，环件壁厚增大，所述芯辊随环件壁厚增大而后退；阶段三，所述芯辊继续做径向进给运动，环件高度增大，所述锥辊随环件上抬；阶段四，径向、轴向同时进给直至达到最终环件尺寸；确定用于高温合金环件双向轧制台阶型轧制方法的轧制曲线的过程，包括如下步骤：步骤一：计算高温合金环件心部与角部的温差ΔT，ΔT由式(1)确定：式(1)中，ρ为材料密度，C为轧制温度下的材料比热，表示平均等效应变速率，表示相对应的平均等效应力，V为环件角部温降过快的区域体积，η为热功转化系数，表示机械能转换热能的比例，其中V均通过有限元模拟结果得到；步骤二：将高温合金环件心部与角部的温差ΔT与临界温度TC比较，判断是否满足使用台阶型轧制曲线的条件，当高温合金环件心部与角部的温差ΔT与临界温度TC满足下列条件时，使用台阶型轧制曲线：ΔT≥TC  (2)式(2)中，TC为临界温度值，其取值范围为15～30℃，在此范围内根据合金的牌号选取具体的TC值；步骤三：建立台阶型轧制曲线坐标系；建立径向进给量为x和轴向进给量为y的坐标系，根据初始高温合金环坯与最终成型高温合金环件的尺寸，得到径、轴向的变形量，采用Δt和Δh分别表示径、轴向的变形量，在坐标系中，得到轧制曲线的起点A坐标为(Δt,Δh)，终点O坐标为(0,0)。各种轧制过程的轧制曲线用幂函数y＝mxn表示，m与径轴向的变形量有关，而n则取为0.8～1.2之间，具体数值则根据环件类型而定，OA表示的轧制曲线为：步骤四：计算台阶型轧制曲线各节点坐标；OB与OD则分别表示了台阶型轧制曲线的上下极限，可分别表示为：式(4)、(5)中，k1、k2分别表示当径向、轴向进给到角部温降达到TC时则开始更换进给方向的极限进给，k1、k2与TC的关系表达式如下：k1＝0.000365TC2‑0.000202TC+0.037  (6)k2＝0.00743TC2+0.01296TC+0.02015  (7)在2/5Δt处选取特征点C，即C点的坐标为(3/5Δt,(3/5)nΔh)；B点的坐标通过宽展公式来确定，即在角部温降达到TC时径向的最大进给量所产生的宽展变形，采用的是采利柯夫宽展公式：c＝1.34(h/l‑0.15)·e0.15‑h/l+0.5  (9)式(8)、(9)中，R为主辊半径，Δt₁为径向进给量，f为环件与轧辊之间的摩擦系数，h为环件高度，l为环件与轧辊的接触弧长，为Δt₁下的等效应变用Δt₁/Δt表示；在临界条件下，Tc＝ΔT，此时，Δt1可由临界温度TC得到：B点坐标为(Δt‑Δt1,Δh+Δh1)，线BC段的方程为：联立式(5)、(11)可以得到D点的坐标，为(Δt₂,Δh₂)；由于线ED与线AB平行，则两线的斜率相同，均为可以由此得到ED的方程为：联立式(3)、(12)，得到E点的坐标(Δt3,Δh3)；步骤五：绘制轧制曲线图形；用步骤四得到的O、A、B、C、D、E点，即可确定、绘制用于高温合金环件双向轧制的台阶型轧制方法的轧制曲线。