CN103406476A

CN103406476A - 大型半圆形环板的锻造方法

Info

Publication number: CN103406476A
Application number: CN2013102990891A
Authority: CN
Inventors: 王永军; 路振英; 刘彦春
Original assignee: Sinosteel Xingtai Machinery and Mill Roll Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Xingtai Machinery and Mill Roll Co Ltd
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-07-17
Also published as: CN103406476B

Abstract

本发明公开了大型半圆形环板的锻造方法，包括以下步骤：将钢锭加热至始锻温度，保温12h；取出钢锭，将钢锭的浇注冒口一端压出钳把，锭身倒棱角，对钢锭的外表面滚圆，切除底端余料，将锻坯放入炉内加温至始锻温度，保温8h；取出锻坯，采用宽砧强力压下锻造法锻造拔长，锻造时砧宽比为0.4～0.7，错砧拔方，切除钳把及钳把处多出的冒端余料，在锻坯的中部的下表面锻制出凸台，将锻坯放入炉内加温至始锻温度，保温6h；将锻坯搭设在由扩孔马架、凸模和凹模组成的专用工装上弯曲成形；锻件空冷至常温；探伤检测。本发明采用特殊的下料方法和锻造方法，采用分体式的弯曲成形专用工具锻制生产完成大型半圆形环板，内外圆弧的外形尺寸满足设计要求。

Description

大型半圆形环板的锻造方法

技术领域

本发明涉及一种机械加工方法，具体的说是一种大型半圆形环板的锻造方法。

背景技术

现有工件的锻造方法一般是将坯料加热到一定温度，在锻压机械设备上对坯料施加压力成形，成形时借助凸模和凹模作为上下模约束和保证锻件的外形尺寸。这种方法比较适用于小型工件，但是对于大型半圆形环板的成形却是不现实的。一是工件本身重量很大，大型半圆形环板的锻件重量约为27吨，加工如此数量级的工件，而且还要借助凸模和凹模，操作难度非常大。二是即使可以操作，制作凸模和凹槽的成本也比较高，难度也大。三是如果可以生产，大型生产设备也需要相应投资，如果想要生产整件圆环，锻压机械设备的空间也不够，而且整个钢锭重量大约90吨，镦粗、冲孔、扩孔都很难操作。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种操作难度小、使用成本低的大型半圆形环板的锻造方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

大型半圆形环板的锻造方法，以铸造的钢锭为原材料，按以下三个火次步骤成形：

A.将钢锭置入炉内加热至始锻温度，保温12h;

取出炉内第一火保温后的钢锭，将钢锭的浇注冒口一端压出钳把，钢锭的锭身倒棱角，对钢锭的外表面进行滚圆，切除钢锭与钳把相对一端的底端余料；

B.将切除底端余料后形成的锻坯放入炉内加温至始锻温度，保温8h；

取出炉内第二火保温后的锻坯，采用宽砧强力压下锻造法锻造拔长，锻造时砧宽比为0.4～0.7，并采用错砧方式反复拔方，拔方完成后根据下料长度切除钳把及钳把处多出的冒端余料，然后在锻坯的中部的下表面锻制出凸台，凸台的高度为锻坯厚度的1/10～1/14；

C.将切除冒端余料后的锻坯再次放入炉内加温至始锻温度，保温6h；

取出炉内第三火保温后的锻坯，将锻坯搭设在操作机的两根扩孔马架之间，所述扩孔马架之间的工作台上预设凹模，凹模的上表面开设与锻坯的外圆成形尺寸对应的弧形槽，凹模上方对应设置与油压机连接的具有弧形压头的凸模，操作机控制工作台带动扩孔马架及凹模左右移动，凸模在油压机的控制下上下运动对锻坯反复下压操作，直至锻坯弯曲成形；

D.将第三火弯曲成形后的锻件空冷至常温；按照相关标准对锻件进行探伤检测，检测合格者为成品。

本发明的进一步改进在于：所述操作台左右移动的每次移动量为200～400mm，油压机控制凸模上下运动的每次下压量为100～200mm。

本发明的进一步改进在于：所述始锻温度为1200±30℃，加热速度为50℃/h。

本发明的进一步改进在于：所述步骤Ｂ中凸台的高度为50～70mm。

本发明的进一步改进在于：所述扩孔马架的上端均通过燕尾槽固定连接一上支座，上支座的中部开设与锻坯的高度和宽度对应的滑槽。

本发明的进一步改进在于：所述滑槽的槽底与槽侧壁、槽底与上支座的侧面、槽侧壁与上支座的上表面之间倒圆角。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明改变以往大型半圆形环板的弯曲成形模式，并在顶钢机原理的基础上进行发挥，制定专用的锻造工艺，采用分体式的弯曲成形专用工具锻制生产完成大型半圆形环板，内外圆弧的外形尺寸满足设计要求，并且产品的内部探伤JB/T5000.15-2007Ⅱ级合格。起始当量

，单个缺陷最大允许当量，缺陷任一方向上延伸的最大长度30mm，缺陷处底波降低量的最大允许值8dB,密集区缺陷最大允许范围250×10³mm³。

本发明采用宽砧强力压下锻造法（Wide Die Heavy Blow Forging，简称WHF锻造方法）提高锻造压实效果。在拔长的操作中，初始锻坯直径较大时，以压合中间层的孔洞缺陷为目的，对锻合锻件内部的孔隙、消除疏松等缺陷十分有利。而在中后期，当砧宽比大于0.5后，对心部压合效果最好。拔长属于坯料局部镦粗，在各砧的结合部位变形量明显降低，为使整个中心线上的变形量均匀分布采用错砧拔方，让第一道压下时砧与砧相接的部位，第二道压下时位于砧子的中心部位，迫使锻件心部产生较大变形，其心部的变形比用普通平砧拔长要大得多，对心部压合效果好，有利于中心压实，保证没有死区。采用错砧锻造，反复拔长提高了锻件整个长度上的锻造效果，有效保证内部质量达到探伤要求。

本发明采用特殊的下料方法和锻造方法，弯曲变形前下料形状为一面中部有凸台，保证弯曲时锻坯拉伸变形后半圆，中部保证满足加工尺寸。

本发明变整体式凸凹模为分体式，减小凸凹模尺寸，并且在凹模的上表面设置及与部分外圆圆弧对应的弧形槽，保证了下压弯曲成形后锻件的外圆形状尺寸。本发明改进现有技术中的平砧下底面为弧形，有利于环板内圆成形。本发明利用用组合式扩孔马架代替保证环板两端的直径尺寸，改进设计现有技术中扩孔马架的矩形平面为具有滑槽的的上支座，并在滑槽与锻坯的接触面倒角和增加光洁度的要求，能保证两端的圆弧外形尺寸，并有利于固定锻坯，起到预锻两端成形的效果，节约大量工具制造成本。

附图说明

图1是本发明的最终成形的锻件结构图；

图2是图1的A-A向视图；

图3是本发明的压把和倒棱操作后的钢锭示意图；

图4是本发明第一火操作后的锻坯示意图；

图5是本发明错砧反复拔长后的锻坯示意图；

图6是本发明第二火操作后的锻坯示意图；

图7是本发明弯曲成形开始前锻坯形状、放置位置及专用工装摆放图；

图8是本发明弯曲成形过程中锻坯形状、放置位置及专用工装摆放图；

图9是本发明弯曲成形完成时锻件形状、放置位置及专用工装摆放图；

图10是本发明的扩孔马架的上支座结构图；

图11是图10的左视图。

其中，1、锻件，2、锻坯，3、凸模，4、凹模，41、弧形槽，5、扩孔马架，51、上支座，511、滑槽，6、垫板，b、锻件径线方向的高度，c、锻件轴线方向的宽度，d、凸台的高度，e、凸台的长度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

大型半圆形环板的锻造方法，以铸造的钢锭为原材料，材质为B50A，其成分为C：0.12%～0.25%，Si:0.05%～0.20%，Mn:0.30%～0.90%，P：≤0.020%，S：≤0.020%，Cr：≤0.35%，Ni：≤0.90%，Mo：≤0.45%，Ti：≤0.010%，Al：≤0.020%，Cu：≤0.35%，As：≤0.010%，Sb：≤0.0020%，余料为Fe。

本方法最终锻造成形为如图1和图2所示的形状，按以下三个火次步骤成形：

A.将钢锭置入炉内加热至始锻温度1200±30℃，加热速度为50℃/h，保温12h。

取出炉内第一火保温后的钢锭，将钢锭的浇注冒口一端压出钳把，钢锭的锭身倒棱角，对钢锭的外表面进行滚圆，切除钢锭与钳把相对一端的底端余料，切除底料后形成的锻坯如图3所示。

B.将上一步切除底端余料的锻坯放入炉内加温至1200±30℃，加热速度为50℃/h，保温8h。

取出炉内第二火保温后的锻坯，采用大砧宽比、大压下率的宽砧强力压下锻造法拔长，锻造时砧宽比为0.4～0.7，压下率为20%。同时配合移动下砧采用错砧方式反复拔方，使锻坯在第一道被压下时砧与砧相接的部位，在第二道被压下时位于砧子的中心部位，形成如图4所示的形状。然后，根据下料长度切除钳把及钳把处多出的冒端余料，形成如图5所示的形状。之后，在锻坯的中部的下表面锻制出凸台，凸台的高度为锻坯厚度的1/10～1/14，形成如图6所示的形状。在本实施例中，锻件的重量约为27t，长度为8.8m，凸台的厚度为50～70mm。

C.将上一步切除余料后的锻坯放入炉内加温至1200±30℃，加热速度为50℃/h，保温6h。

取出炉内第三火保温后的锻坯，将锻坯搭设专用工装上，操作上下模弯曲成形。

所述专用工装包括成对的扩孔马架5、凸模3和凹模4。

成对扩孔马架5相对设置在可水平移动的工作台上，两扩孔马架5的间距根据工件的初始长度以及最终成形尺寸确定。两个扩孔马架5的上端均通过燕尾槽形式固定连接一上支座51，如图10和图11所示，上支座51的底部与扩孔马架5的上端面设置互相配合的燕尾槽。上支座51的中部沿着两个扩孔马架的连接线方向设置一个贯通的滑槽511。滑槽511的宽度与工件初始锻坯轴线方向的宽度对应，滑槽的高度与工件初始的锻坯径线方向的高度对应。滑槽的槽底与槽侧壁之间倒圆角R2，槽底与上支座的侧面之间倒圆角R3，槽侧壁与上支座的上表面之间倒圆角R1，R3>R1>R2。R3处及滑槽的槽底要求加工光洁度，有利于锻坯被凸模3压下时向下滑动。

两个扩孔马架5之间的工作台固定设置凹模4，凹模4通过垫板6设置在工作台的上表面。凹模4为铸造件，凹模4上部的中间加工一段弧形槽41，该弧形槽41沿两个扩孔马架5的连接线方向布置。弧形槽41的形状与弯曲成形后的锻件一致，弧形槽41的高度约为锻件1径线方向高度的二分之一，弧形槽41的宽度与锻件1的轴线方向的宽度一致，弧形槽41的长度也对应为凹模长度方向上的一部分，设置该弧形槽主要用于保证锻件外圆成形尺寸。

凹模4的上方设置与锻压机械设备连接的凸模3。凸模3包括与压头连接的矩形体，还包括连接在矩形体下部的弧形压头。所述矩形体在水平方向的横截面为正方形，正方形的边长与锻件轴线方向的宽度相等。所述弧形压头，从前后方向看的横截面为圆弧形状，并且与矩形体的两个竖直侧壁圆滑过渡，从左右方向看，弧形压头的横截面为矩形。这样设计的目的是下压及侧压锻坯后，锻坯内圆不会出现折叠和凹坑。

弯曲成形开始前，钢锭被拔长为横截面为矩形的锻坯，锻坯在专用工装上的放置位置如图7所示，锻坯已经被切头去尾，而且锻坯的下底面有凸台，上面的凸模准备开始压下。

弯曲成形过程如图8所示，工作台带动扩孔马架及凹模左右移动，每次移动量为200～400mm，凸模在油压机的控制下上下运动，每次下压量为100～200mm。利用油压机带动凸模上下移动，配合工作台的左右移动锻坯及凹模，实现凸模修整内圆弧尺寸，锻坯逐渐变为半圆形。

弯曲成形结束时如图9所示，凸模压紧锻坯的内圆弧，锻坯的外圆弧靠紧下面的凹模，保证外圆弧尺寸。

D.将第三火弯曲成形后的锻件空冷至常温。按照JB/T5000.15-2007Ⅱ级标准对锻件进行探伤检测，检测合格者为成品。

Claims

1.大型半圆形环板的锻造方法，以铸造的钢锭为原材料，其特征在于：按以下三个火次步骤成形：

A.将钢锭置入炉内加热至始锻温度，保温12h;

取出炉内第三火保温后的锻坯，将锻坯搭设在操作机的两根扩孔马架（5）之间，所述扩孔马架（5）之间的工作台上预设凹模（4），凹模（4）的上表面开设与锻坯的外圆成形尺寸对应的弧形槽（41），凹模（4）上方对应设置与油压机连接的具有弧形压头的凸模（3），操作机控制工作台带动扩孔马架（5）及凹模（4）左右移动，凸模（3）在油压机的控制下上下运动对锻坯反复下压操作，直至锻坯弯曲成形；

2.根据权利要求1所述的大型半圆形环板的锻造方法，其特征在于：所述操作台左右移动的每次移动量为200～400mm，油压机控制凸模上下运动的每次下压量为100～200mm。

3.根据权利要求1所述的大型半圆形环板的锻造方法，其特征在于：所述始锻温度为1200±30℃，加热速度为50℃/h。

4.根据权利要求1所述的大型半圆形环板的锻造方法，其特征在于：所述步骤Ｂ中凸台的高度为50～70mm。

5.根据权利要求1～4任一项所述的大型半圆形环板的锻造方法，其特征在于：所述扩孔马架（5）的上端均通过燕尾槽固定连接一上支座（51），上支座（51）的中部开设与锻坯的高度和宽度对应的滑槽（511）。

6.根据权利要求5所述的大型半圆形环板的锻造方法，其特征在于：所述滑槽（511）的槽底与槽侧壁、槽底与上支座的侧面、槽侧壁与上支座的上表面之间倒圆角。