CN101462146A - 大型轴类锻件的倾斜锻造法 - Google Patents
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Abstract
一种大型轴类锻件的倾斜锻造法,将普通布砧方式加以改变,进行倾斜布置,使砧子的长度方向与锻件的轴线交叉成一定角度,这个角度的取值范围可以是0°~90°,使锻件沿着轴线方向形成螺旋状纤维组织。上砧与下砧的长度方向可以平行,也可以交叉,上砧的长度方向与锻件的长度方向之间的夹角,可以与下砧的长度方向与锻件的长度方向之间的夹角相等,也可以不相等。上、下型砧至少有一个是倾斜布置。本发明可以缩短加工流程,降低能耗,改善大型轴类锻件的力学性能分布,实现小锻比锻造。
Description
技术领域
本发明属于一种大型轴类锻件的倾斜锻造法。
背景技术
大型锻件是指需10MN(1000吨)以上锻造液压机生产的自由锻件,大致相当于5吨以上的轴类锻件和2吨以上的盘类锻件,用来制造重大技术装备的关键零部件,如火电机组的转子、核电机组中的容器部件等。大型轴类锻件的塑性加工成形主要靠拔长来完成。目前拔长有上、下平砧拔长,上、下V型砧拔长,上平砧、下V型砧拔长以及上用平砧下用大平台拔长(又称FM锻造法)来完成。上述几种拔长工艺中,砧子的长度方向与锻件的轴线垂直。用这些方法生产的轴类锻件,成形后所形成的纤维方向基本上平行于轴的中心线,金属流线单一,导致其纵向的力学性能要比横向的力学性能高,存在力学性能的异向性。
目前轴类锻件加工装机后的工况有二种情况:一种情况是轴向受载为主,另一种情况是横向受载为主。前者要求纵向力学性能高;后者要求横向力学性能高;而实际生产的轴类锻件往往满足不了后者的技术要求。为了达到其技术要求,可以从提高冶金质量入手,提高其整体力学性能。另外,还可以通过反复镦粗——拔长,增加变形量(增加锻比)来提高整体力学性能。即使如此,由于缺乏控制轴类锻件的横向力学性能的针对性手段,锻件的横向力学性能还是比纵向力学性能低,而且生产成本高昂。经过检索现有技术发现,刘助柏等人提出了“水平V型锥面砧锻造新工艺”的发明专利(中国专利,申请号97101491.4),试图改变金属流向和促使变形体内变形均匀,实现轴类锻件的等向锻造和小锻比锻造。但应用该锻造法时,金属流向在三维空间呈紊流分布,不好控制方向,难以分配锻件的各向力学性能。而现有的其他拔长工艺还没有针对性地控制横向力学性能。
发明内容
本发明的目的在于:在大型轴类锻件的拔长操作中,采用一种新型的倾斜布砧方式,控制金属流向,使金属内部流线呈现螺旋状,实现轴类锻件力学性能的方向性控制,可以采用合适的倾斜角度来针对性提高轴类锻件的横向力学性能。
在本发明的实施中,上砧与下砧的长度方向可以平行,也可以交叉,也就是说,上砧的长度方向与锻件的长度方向之间的夹角α,可以与下砧的长度方向与锻件的长度方向之间的夹角α相等,也可以不相等。
在本发明的实施中,上下型砧可以是相同的型砧,也可以是不同的型砧。在采用相同型砧的时候,上下型砧的结构参数可以相同,也可以不同。
在本发明的实施中,上下型砧至少有一个是倾斜布置。
本发明的有益效果
1.缩短加工流程,降低能耗。例如,常见的转子生产工艺是三镦三拔,而采用本工艺可以减少一次镦拔,即可改善转子的横向力学性能;同时由于可以减少火次,进而降低了能耗。
2.改善大型轴类锻件的力学性能分布。在轴类零件的成形过程中,采用本工艺可以围绕锻件的轴线方向形成螺旋状纤维组织,来实现锻件力学性能分布的控制。
3.实现小锻比锻造。采用本工艺可以不通过反复镦粗拔长、增加锻比来提高锻件力学性能,实现小锻比锻造。
附图说明
图1是本发明平砧倾斜锻造法示意图;
图2是本发明平砧倾斜锻造法俯视图;
图3是本发明锥面砧倾斜锻造法俯视图;
图4是本发明锥面砧A-A剖视图。
具体实施方式
这种锻造法的要点是:将普通布砧方式加以改变,进行倾斜布置,使砧子1和砧子3的长度方向与锻件2的轴线交叉成一定角度α,如图1和图2所示,这个角度的取值范围可以是0°~90°。当α=90°时,该锻造法的布砧方式就成为普通拔长的布砧方式。
在锻造过程中,可以使用两种进给路线。其一,压完一趟以后,旋转90°,再压下一趟;其二,压下一次以后,旋转90°,再压下一次,再旋转90°,再压下一次,以此类推,在锻件2的四个表面上都压下一次以后,再送进。无论使用哪种进给路线,都会像拧麻花一样,在锻件2内部形成螺旋纤维组织。这样的纤维组织纠缠在一起,无论在轴线方向,还是在横向方向,都会产生很强的韧性,提高轴类锻件2的抗冲击能力。
为提高拔长效率,同时控制内部应力状态,可以将普通平砧倾斜锻造法中的上平砧1和下平砧3替换成锥面砧4,如图3所示,或者其他型砧。与上述类似,该锻造法同样可以在在锻件2内部形成螺旋纤维组织。采用锥面砧4的时候,锥面砧4的两个倾斜面夹角β,如图4所示,可以在0°~60°内变动。
对长1045mm、宽300mm、高450mm的方型截面45钢锻件2,在高温炉中加热到1220℃,均温后在1250吨水压机上使用上平砧1和和下平砧3进行拔长锻造,使砧子的长度方向与锻件的长度方向交叉成45°,所选用的上平砧1和和下平砧3长1045mm,宽300mm,高450mm。拔长一趟以后,翻转90°再进行一趟拔长,每次压下量控制在20%左右,再使用120°或135°上、下V形砧滚圆。变形后的锻件2按正常工艺进行热处理。与普通平砧拔长法相比,可以提高横向力学性能5~50%。
Claims (4)
1、一种大型轴类锻件的倾斜锻造法,其特征在于:在大型轴类锻件成形过程中,将普通布砧方式加以改变,使上砧(1)和下砧(3)的长度方向与锻件(2)的轴线交叉成一定角度α,这个角度的取值范围可以是0°~90°。
2、根据权利要求1所述的大型轴类锻件的倾斜锻造法,其特征在于:上砧(1)与下砧(3)的长度方向可以平行,也可以交叉,上砧(1)的长度方向与锻件(2)的长度方向之间的夹角α,可以与下砧(3)的长度方向与锻件(2)的长度方向之间的夹角α相等,也可以不相等。
3、根据权利要求1所述的大型轴类锻件的倾斜锻造法,其特征在于:锥面砧(4)的两个倾斜面夹角β为0°~60°。
4、根据权利要求1所述的大型轴类锻件的倾斜锻造法,其特征在于:上砧(1)、下砧(2)、锥面砧(4)中至少有一个是倾斜布置。
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