CN105921539B - 大口径深盲孔工件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盲孔工件制备方法，特别是涉及一种大口径深盲孔工件毛坯的制备方法。其特点是：首先将钢锭（钢坯）制成盲孔坯料，在挤压机上将盲孔坯料挤压成所需规格的零件毛坯。本发明将材料的改性和成型一次完成，较钢锭锻制成圆钢，再将圆钢切削成型的方法，可提高材料利用率、减小钢锭重量、提高了产品质量、降低制造成本，并提高生产效率。该方法可应用于碳钢、合金钢、铜、铝、钛等材料大口径深盲孔工件毛坯制造，特别是有效解决了高性能大口径深盲孔工件毛坯的制造难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种盲孔工件制备方法，特别是涉及一种大口径深盲孔工件毛坯的制备方法。
背景技术
一般盲孔工件毛坯的成形方法是：采用轧制或锻制棒材，利用锻压设备的简单往复运动，使金属通过具有一定形状和一定尺寸的模具，发生塑性变形而获得所需要的工件形状。对于大型深盲孔工件，由于受到锻压设备吨位和行程的限制，通常用圆钢直接切削的方法加工，这大大增加了原材料重量。另外，对高性能工件，要求钢锭材料应有高的纯净度、低的成分偏析和高的性能均匀性，需要采用真空感应、真空自耗或电渣重熔冶炼。但是，随着钢锭增大、钢锭内部质量的控制难度及制造成本也将相应增加。因此，钢锭的尺寸和重量对大口径深盲孔工件毛坯制造形成诸多限制。
发明内容
本发明解决的技术问题是：制备出大口径深盲孔工件毛坯，且材料利用率高、产品质量稳定、制造成本低。
技术解决方案
大口径深盲孔工件毛坯挤压成形方法，其特征在于，首先将钢锭制成盲孔坯料M0，在挤压机上将盲孔坯料M0挤压成深盲孔毛坯M1。
所述盲孔坯料M0的外径D0、内径d0、深l0，深盲孔毛坯M1的外径D1、内径d1、孔深l1，其中：盲孔坯料M0：（D0 2-d0 2）/(D1 2-d1 2)≥3，盲孔坯料底部厚度为H，H≥180mm。
大口径深盲孔工件毛坯挤压成形方法步骤如下：
1）盲孔坯料制备：将钢锭闭式镦粗，镦粗速度：50-100mm/s，钢锭被镦粗充满镦粗筒后，保压10-50s，然后以50-100mm/s的穿孔速度穿孔、制备盲孔坯料M0，盲孔坯料M0：（D0 2-d0 2）/(D1 2-d1 2)≥3，盲底厚度为H，H≥180mm；
2）活动芯棒预处理及装配：活动芯棒外径D2=d0-（0～20mm）、长度l2=l0+h+（0～20mm），活动芯棒2上端面上有圆孔，圆孔半径为r、0≤r＜d2/2，装配前先对活动芯棒外表面喷砂处理、涂玻璃润滑剂；然后将活动芯棒2放置在挤压垫1的子口内，活动芯棒伸入子口深度h=35-55 mm，但不与挤压垫做固定连接；
3) 制坯后将盲孔坯料M0加热至1230～1290℃、保温至坯料内外温度一致；除去盲孔坯料M0氧化皮、并喷涂玻璃粉润滑剂。将盲孔坯料M0盲底向上装入挤压垫、活动芯棒、挤压模、挤压筒组成的型腔内（放置在挤压垫上）,然后动梁垂直向上驱动挤压垫、挤压垫带动活动芯棒做向上推挤盲孔坯料M0，M0先从挤压模内流出、制得盲底，随着继续挤压、坯料从活动芯棒与挤压模形成的间隙中流出，形成深盲孔毛坯M1，挤压垫上端面距离挤压模下端面的距离为100±20mm时停止挤压，即完成挤压成形；用冲剪器冲剪压余，得到深盲孔毛坯M1，动活动芯棒留在M1内，将留在M1内的活动芯棒采用机械加工方式加工掉。
本发明将材料的改性和成型一次完成，较钢锭锻制成圆钢，再将圆钢切削成型的方法，可提高材料利用率、减小钢锭重量、提高了产品质量、降低制造成本，并提高了生产效率。特别是本发明可有效解决高性能大口径深盲孔工件毛坯的制造难题。
附图说明
图1为本发明盲孔坯料M0；
图2为本发明挤压垫与活动芯棒装配图；
图3为本发明挤压前装配图；
图4为本发明挤压成形示意图；
1—挤压垫， 2—芯棒， 3—挤压模， 4—坯料， 5—挤压筒
图5为本发明挤制的深盲孔工件毛坯。
具体实施方式
实施例1
生产规格为φ470×40×6000mm（盲孔深5000mm）、材质G31的深盲孔工件毛坯。
1、制坯
采用7.2吨钢锭，在1.5万吨制坯机上闭式镦粗，镦粗速度65mm/s，钢锭被镦粗充满镦粗筒后，保压20s，然后以70mm/s的穿孔速度穿孔、制备盲孔坯料M0，盲孔坯料M0的外径D0=950mm、孔内径d0=385mm、坯料孔深l0=760mm，盲底厚度H为350±20mm。
2、芯棒预处理
制备活动芯棒2一支，活动芯棒2规格为Φ380×65×820（直径×壁厚×长度），D2、d2、l2分别为活动芯棒2的外径、内径、长度；先对活动芯棒2表面喷砂处理，然后将其预热至100℃以上，外表面喷涂玻璃润滑剂。
D2=380mm；
d2=250mm；
l2=820mm。
3、模具装配
选取工装模具、共四件，具体包括：内径为500mm的挤压模3一件，950挤压筒一件，950挤压垫1一件，外径为380mm活动芯棒2一件；活动芯棒2***挤压垫1子口的深度h为50mm；
D1=500mm；
d1=380mm；
以上工装模具按照图3所示装配。
4、深盲孔毛坯M1挤制
制坯后将盲孔坯料M0加热至1260℃、保温9h；除去盲孔坯料M0氧化皮、并喷涂玻璃粉润滑剂。
将喷涂润滑剂的盲孔坯料M0转运至3.6万吨垂直挤压机挤压工位上、按照图3（盲底向上）放置，动梁驱动挤压垫1向上带动活动芯棒2推向上挤盲孔坯料M0，M0先从挤压模内流出、制得盲底，随着继续挤压、坯料从活动芯棒2与挤压模3形成的间隙中流出，形成深盲孔毛坯M1，挤压垫上端面距离挤压模下端面的距离为90mm时停止挤压，即完成挤压成形；用冲剪器冲剪压余，得到深盲孔毛坯M1，活动芯棒2留在M1内，将留在M1内的活动芯棒2采用机械加工方式加工掉。制得深盲孔毛坯M1的孔深l1为5100mm、盲底1070mm厚。
实例1中，以φ470×40×6000mm（盲孔深5000mm）深盲孔工件毛坯制备为例，若采用钢锭“锻制圆钢+圆钢切削成型”方法制备深盲孔毛坯M1，需11.5吨电渣锭，材料利用率为30.2%；而采用本发明制备仅需7.2吨电渣锭，材料利用率为48.3%。该发明与“锻制圆钢+圆钢切削成型”工艺相比，材料利用率提高18.1%，节约材料约4.3t，节约制造成本约5.1万元。
可见，采用本发明制造深盲孔工件毛坯，可以减小钢锭用量、提高材料利用率，降低产品制造成本。
实施例2
生产规格为φ730×135×4400mm（盲孔深3200mm）、材质G31的深孔盲底毛坯。
1、制坯
采用12.0吨钢锭，在1.5万吨制坯机上闭式镦粗，速度95mm/s：钢锭被镦粗、充满镦粗筒后，保压35s，然后以55mm/s的穿制速度穿孔、制备盲孔坯料M0，制坯后的盲孔坯料M0的外径D0=1150mm、孔内径d0=465mm、坯料孔深l0=1130mm，盲底厚度H为500±10mm。
2、芯棒预处理
制备活动芯棒2一支，活动芯棒2规格为Φ460×65×1190（直径×壁厚×长度），D2、d2、l2分别为活动芯棒2的外径、内径、长度；先对活动芯棒2表面喷砂处理，然后将其预热至100℃以上，在外表面喷涂玻璃润滑剂；
D2=460mm；
d2=330mm；
l2=1190mm。
3、模具装配
选取工装模具、共四件，具体包括：内径为750mm的挤压模一件，1150挤压筒一件，1100挤压垫1一件，外径为460mm活动芯棒2一件；活动芯棒2***挤压垫1子口的深度h为50mm；
D1=750mm；
d1=460mm；
以上工装模具按照图3所示装配。
4、深盲孔毛坯M1挤制
制坯后将盲孔坯料M0加热至1270℃、保温11h；除去盲孔坯料M0氧化皮、并喷涂玻璃粉润滑剂。
将喷涂润滑的盲孔坯料M0转运至3.6万吨垂直挤压机的挤压工位，按照图3（盲底向上）放置，动梁驱动挤压垫1向上带动活动芯棒2推挤盲孔坯料M0，M0先从挤压模内流出制得盲底，随着继续挤压、坯料从活动芯棒2与挤压模3形成的间隙中流出，形成深盲孔毛坯M1，当挤压垫上端面距离挤压模下端面的距离为105mm时停止挤压，即完成挤压成形；用冲剪器冲剪压余，得到深盲孔毛坯M1，动活动芯棒2留在M1内，将留在M1内的活动芯棒2采用机械加工方式加工掉。然后从活动芯棒2、挤压模形成的间隙中流出，形成深盲孔毛坯M1，冲剪压余，完成深盲孔毛坯M1制备。制得深盲孔毛坯M1的孔深l1为3350mm、盲底870mm厚。
实例2中，若采用钢锭“锻制圆钢+圆钢切削成型”方法制备φ730×135×4400mm（盲孔深3200mm）深盲孔毛坯，需19吨电渣锭，材料利用率为38%；而采用本发明制备同规格毛坯仅需12.0吨电渣锭。材料利用率为61%。
可见，以制造φ730×135×4400mm（盲孔深3200mm）深孔盲底毛坯为例，本发明体现出明显的技术优势。一是：仅需12.0吨重的电渣锭（直径1080mm），解决了钢锭的制造设备能力不足问题；二是：挤压成型，一次大变形，有效消除钢锭的铸造缺陷，金属组织致密，产品性能稳定；三是：锭型的减小，可减小成分偏析，提高钢锭凝固质量，四是：材料利用率较锻造圆钢切削成形、提高23个百分点，节约材料约7吨，较锻造工艺节约成本约8.3万元。
Claims (1)
1.一种大口径深盲孔工件毛坯的制备方法，其特征在于，首先将钢锭制成盲孔坯料M0，在挤压机上将盲孔坯料M0挤压成深盲孔毛坯M1；
大口径深盲孔工件毛坯的制备方法步骤如下：
1）盲孔坯料制备：将钢锭闭式镦粗，镦粗速度：50-100mm/s，钢锭被镦粗充满镦粗筒后，保压10-50s，然后以50-100mm/s的穿孔速度穿孔、制备盲孔坯料M0，所述盲孔坯料M0的外径D0、内径d0、深l0，深盲孔毛坯M1的外径D1、内径d1、孔深l1，其中：盲孔坯料M0：（D0 2-d0 2）/(D1 2-d1 2)≥3，盲孔坯料M0底部厚度为H，H≥180mm；
2）活动芯棒（2）预处理及装配：活动芯棒（2）外径D2= d0-（0～20mm）、长度l2=l0+h+（0～20mm），活动芯棒（2）上端面上有圆孔，圆孔半径为r、0≤r＜d2/2，d2为活动芯棒（ 2） 的内径，装配前先对活动芯棒（2）外表面喷砂处理、涂玻璃润滑剂；然后将活动芯棒（2）放置在挤压垫（1）的子口内，活动芯棒（2）伸入子口深度h=35-55 mm，但不与挤压垫做固定连接；
3) 深盲孔毛坯M1制备：盲孔坯料M0盲底向上，装入由挤压垫（1）、活动芯棒（2）、挤压模（3）、挤压筒（5）组成的型腔内,然后动梁垂直向上驱动挤压垫（1），挤压垫（1）带动活动芯棒（2）做向上推挤盲孔坯料M0，M0先从挤压模（3）内孔流出、制得盲底，随着继续挤压、坯料从活动芯棒（2）与挤压模（3）形成的间隙中流出，形成深盲孔毛坯M1，当挤压垫上端面与挤压模下端面的距离为100±20mm时停止挤压，即完成挤压成形；用冲剪器冲剪压余，得到深盲孔毛坯M1，活动芯棒（2）留在M1内，将留在M1内的活动芯棒（2）采用机械加工方式加工掉。
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