CN106041427A - 一种筒形锻件的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种筒形锻件的生产方法，运用自由锻造原理，结合环形及筒形锻件的锻造工艺，并通过两棒扩孔及拔长，用锻压机进行生产，锻压机配有上平砧、下平砧、马架、转盘和漏盘，将直径为500～800mm、长度为1.5～1.8m的钢锭依次经过反复镦拔、镦抛成饼、冲孔、扩孔、以及拔长脱棒，获得长度尺寸为外径尺寸的1.3～2.0倍的通孔筒形锻件，该筒形锻件的外径为750～850mm，孔径为400～500mm，长度为1.2～1.8m，内孔平直，圆度规整，内部材质均匀，本发明成功实现了长度尺寸大于外径尺寸、大孔径筒形锻件的批量生产。

Description

一种筒形锻件的生产方法

技术领域

本发明属于锻件的生产领域，具体涉及一种筒形锻件的生产方法。

背景技术

40MN快锻机投产十多年来，生产的产品和品种较多，且随需求而多变，常规筒形锻件一般用在民用方面，如气体的接口上，水管的接口上，通常在尺寸上要求较低，孔径较小，锻件的长度较短，通常锻件的长度尺寸小于或等于锻件的外径尺寸，其生产可以通过在坯料经冲孔后直接***芯棒，在上下平砧之间进行拔长即可完成。

但是，现阶段筒形锻件等一些异形锻件的需求日益增多，对于使用在航天飞机排气管、军用火炮管、深水油管中等特殊要求的通孔筒形锻件，其性能和尺寸要求都很高，如：孔径较大，长度较长，如何产出此类合格产品，提高经济效益，显得十分紧迫。

利用常规的筒形锻件生产方法，难以制造出符合此类要求的锻件，在通常的筒形锻件生产过程中，孔径要求较小时，可直接通过使用长度符合最终产品要求的坯料，对其冲孔，但是，进行冲孔时，若坯料长度太长，即需要冲孔的厚度大，容易造成冲孔歪斜、变形不均匀，质量难以保证；而对于大孔径的钢件，虽然可以通过先生产出圆棒，再按照需求掏空中心部分，但是，此工艺获得的钢件内外壁质量较差，耐腐蚀性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种筒形锻件的生产方法，运用自由锻造原理，结合环形及筒形锻件的锻造工艺，通过两棒扩孔拔长，获得长度尺寸为外径尺寸1.3～2.0倍的通孔筒形锻件，该通孔筒形锻件的外径为750～850mm，孔径为400～500mm，长度为1.2～1.8m，内孔平直，圆度规整，内部材质均匀，成功实现长度尺寸大于外径尺寸、大孔径筒形锻件的批量生产。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种筒形锻件的生产方法，用锻压机进行生产，锻压机配有上平砧、下平砧、马架、转盘和漏盘，包括以下步骤：

1)镦拔

第一火：将直径为500～800mm、长度为1.5～1.8m的钢锭加热升温至1150～1180℃，保温1～1.5h，出炉后对钢锭进行滚外圆，再沿径向镦粗，沿轴向拔长，获得第一火中间坯料，将其回炉加热升温至1150～1180℃，保温1.5～2h；其中，进行镦粗时，上平砧下镦2～3次，镦粗压下量为钢锭长度的25～35％，拔长压下量为钢锭直径的25～35％；

第二火：对出炉后的第一火中间坯料进行镦粗和拔长，镦粗压下量为第一火中间坯料长度的20～30％，拔长压下量为第一火中间坯料直径的20～30％，获得第二火中间坯料，再回炉升温至1150～1180℃，保温1.5～2h；

2)镦抛成饼

第三火：将出炉后的第二火中间坯料放在下平砧上，进行镦粗-抛外圆2～4次，获得饼料，饼料的高度为起始坯料钢锭长度的20～40％，饼料回炉加热升温至1150～1180℃，保温1.5～2h；

3)冲孔

第四火：将出炉后的饼料钳送至转盘上，对饼料进行一次冲孔操作，然后将饼料反身，置于漏盘上，再进行2～3次冲孔操作，冲出芯料，完成冲孔，获得环料，环料回炉加热升温至1150～1180℃，保温1.5～2h；

4)初步扩孔

第五火：环料出炉后，利用扩孔芯棒对其进行马架扩孔，同时，利用托架使扩孔芯棒保持平直，扩孔完成后拔出扩孔芯棒，获得扩孔坯料，初步扩孔后的孔径为扩孔前孔径的1.5～2倍，将扩孔坯料回炉加热升温至1150～1180℃，保温1.5～2h；

5)拔长扩孔、脱棒

第六火：将出炉后的扩孔坯料钳送至下平砧上，将拔长芯棒穿入扩孔坯料的孔中，进行分角拔长锻压，坯料温度≥850℃，拔出拔长芯棒，获得其长度尺寸为外径尺寸的1.3～2倍的筒形锻件。

进一步，所述步骤1)中第一火中间坯料的直径控制在700～900mm，长度为850～1100mm，第二火中间坯料的直径为900～980mm，长度为700～900mm。

又进一步，所述步骤2)中获得饼料的高度为400～550mm，在镦粗-抛外圆结束后，对饼料包裹保温材料，保温材料优选石棉。

优选地，所述步骤3)中，获得的环料的孔径为200～250mm。

又优选地，步骤4)中所述扩孔芯棒的直径为190～250mm，扩孔坯料的孔径为300～400mm。

进一步，步骤5)中的拔长芯棒的直径为290～390mm，进行分角拔长锻压时，依次进行六角拔长、十二角拔长和二十四角拔长，锻压扩孔坯料的两端时，送进量控制在200～300mm，锻压扩孔坯料的筒身时，送进量控制在350～450mm。

优选地，本发明所获得的筒形锻件的外径为750～850mm，孔径为400～500mm，长度为1.2～1.8m。

本发明结合了环形和筒形锻件的锻造工艺，利用直径不大于800mm的坯料，经过反复镦粗和拔长，镦抛成饼，正反冲孔，扩孔、拔长及脱棒，并且，在扩孔及随后的拔长工序中，分别使用不同规格的两种芯棒，使内孔孔径逐步扩大，同时又能避免长时间的锻造对环料造成变形，最终获得内孔孔径较大、长度尺寸为外径尺寸的1.3～2倍的筒形锻件，该筒形锻件内孔平直，圆度规整，内部材质均匀。

本发明对坯料及中间坯料在进行镦粗时，为了防止坯料歪斜，在镦粗过程中，分2～3次镦下，使坯料的长度逐步减小，避免料温不均，坯料过高，能减少坯料歪斜程度，保证形状规整。

本发明在得到第二火中间坯料后，通过2～4次镦粗-抛外圆，将其镦抛成饼，提高钢锭内部的质量，同时，进一步降低钢锭高度，为下一步冲孔做准备，饼料高度控制在400～550mm时，适于进行正反冲孔操作。本发明进行冲孔时，对饼料进行一次冲孔操作后，然后将饼料反身，置于在漏盘上，再进行2～3次冲孔操作，冲出芯料，利用3～4个冲头，完成冲孔，对饼料进行正反冲孔，易于操作，使环料的孔径又直又圆，不产生歪斜，芯料脱落后，环料的孔边部均匀，质量得到进一步保证。

本发明在完成冲孔后，对环料进行扩孔，利用了两根不同直径的芯棒，逐步使锻件的孔径变大，先用直径较小的扩孔芯棒对环料在马架上进行初步扩孔，初步扩孔时，利用马架作依靠，根据环料高度(也即饼料的高度)设置马架间距，以防止扩孔时孔形产生偏斜，比如，当环料高度在400～550mm时，马架间距可设为400～550mm，同时，由于操作温度在850℃以上，扩孔芯棒容易变形，而扩孔芯棒的变形会引起内孔形状、尺寸的波动，因此，本发明在扩孔时配合使用了托架，托起扩孔芯棒的一端，使扩孔芯棒保持平直，使扩孔芯棒在扩孔的过程中保持在一条直线上，避免因加热及受到的锻压压力而造成的变形，确保环料的内孔尺寸精确以及圆度规整。

本发明在初步扩孔完成后，利用直径较大的拔长芯棒进一步拔长扩孔，采用分角拔长锻压的方式，在拔长扩孔坯料的同时，孔径也在扩大，使筒形锻件的长度、外径以及内径的尺寸均达到锻造要求。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

1)本发明结合环形和筒形锻件的生产工艺，并对扩孔工艺进行了改进，使用两根不同直径的芯棒先后进行扩孔，并拔长锻件，打破了现有工艺中筒形锻件的长度尺寸不大于外径尺寸的限制，成功实现长度尺寸大于外径尺寸、大孔径筒形锻件的批量生产。

2)本发明的工艺中，各工序之间严密配合，在扩孔及随后的拔长工序进行抢温操作，保证坯料的锻打温度不低于850℃，获得的锻件内孔平直，圆度规整，内部材质均匀。

附图说明

图1为本发明实施例中在正反冲孔后获得的环料。

图2为本发明实施例中进行马架扩孔的示意图，其中，1为托架，2为马架，3为扩孔芯棒。

图3为本发明的分角锻压示意图。

图4为本发明的筒形锻件产品尺寸示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图，对本发明作进一步说明。

实施例

一种筒形锻件的生产方法，包括以下步骤：

1)镦拔

第一火：将坯料加热升温至1150～1180℃，保温1～1.5h，出炉后进行钢锭滚外圆，再竖起坯料，进行沿径向镦粗和沿轴向拔长，获得第一火中间坯料，回炉升温、保温；其中，进行镦粗时，上平砧下镦2～3次，镦粗压下量为钢锭长度的25～35％，拔长压下量为钢锭直径的25～35％；

第二火：对获得的第一火中间坯料再次进行镦粗和拔长，镦粗压下量为第一火中间坯料长度的20～30％，拔长压下量为第一火中间坯料直径的20～30％，获得第二火中间坯料，回炉升温、保温；

其中，进行镦粗时，分2～3次镦下，拔长时，坯料尺寸平滑过度且保持平直；

2)镦抛成饼

第三火：将第二火中间坯料居中摆放在下平砧上，进行镦粗、抛外圆，镦粗2～4次，抛外圆2～4次，获得饼料，饼料的高度为起始坯料钢锭长度的20～40％，饼料回炉升温、保温；

3)正反冲孔

第四火：将步骤2)获得的饼料钳送至转盘上，居中摆放，用冲头对饼料进行一次冲孔操作，然后将饼料反身，置于漏盘上，再进行2～3次冲孔操作，冲出芯料，完成冲孔，获得环料，参见图1，环料回炉升温、保温；

4)扩孔

第五火：环料出炉后，利用扩孔芯棒对其进行马架扩孔，参见图2，获得扩孔坯料，经初步扩孔后的孔径为扩孔前孔径的1.5～2倍，将扩孔坯料回炉升温、保温；所述扩孔芯棒的直径为210～250mm。

5)拔长、脱棒

第六火：将获得的扩孔坯料钳送至下平砧上，居中摆放，将直径在340～370mm的拔长芯棒穿入扩孔坯料的孔内，进行六角拔长锻压(参见图3)，再进行十二角拔长锻压和二十四角拔长锻压，控制其外径尺寸，锻压扩孔坯料的两端时，锻压扩孔坯料的两端时，送进量控制在200～300mm，锻压扩孔坯料的筒身时，送进量控制在350～450mm，完成拔长锻压后拔出拔长芯棒，获得筒形锻件(参见图4)。

本发明各步骤中，进行回炉加热升温的温度在1150～1180℃，保温时间为1.5～2h，各工序操作时坯料的温度在850℃以上。

其中，坯料尺寸、各步骤工艺参数控制及获得的筒形锻件参数见表1～表2。

Claims (10)

1.一种筒形锻件的生产方法，用锻压机进行生产，锻压机配有上平砧、下平砧、马架、转盘和漏盘，其特征在于，包括以下步骤：

1)镦拔

第一火：将直径为500～800mm、长度为1.5～1.8m的钢锭加热升温至1150～1180℃，保温1～1.5h，出炉后对钢锭进行滚外圆，再沿径向镦粗，沿轴向拔长，获得第一火中间坯料，将其回炉加热升温至1150～1180℃，保温1.5～2h；其中，进行镦粗时，上平砧下镦2～3次，镦粗压下量为钢锭长度的25～35％，拔长压下量为钢锭直径的25～35％；

第二火：对出炉后的第一火中间坯料进行镦粗和拔长，镦粗压下量为第一火中间坯料长度的20～30％，拔长压下量为第一火中间坯料直径的20～30％，获得第二火中间坯料，再回炉升温至1150～1180℃，保温1.5～2h；

2)镦抛成饼

第三火：将出炉后的第二火中间坯料放在下平砧上，进行镦粗-抛外圆2～4次，获得饼料，饼料的高度为起始坯料钢锭长度的20～40％，饼料回炉加热升温至1150～1180℃，保温1.5～2h；

3)冲孔

第四火：将出炉后的饼料钳送至转盘上，对饼料进行一次冲孔操作，然后将饼料反身，置于漏盘上，再进行2～3次冲孔操作，冲出芯料，完成冲孔，获得环料，环料回炉加热升温至1150～1180℃，保温1.5～2h；

4)初步扩孔

第五火：环料出炉后，利用扩孔芯棒对其进行马架扩孔，同时，利用托架使扩孔芯棒保持平直，扩孔完成后拔出扩孔芯棒，获得扩孔坯料，初步扩孔后的孔径为扩孔前孔径的1.5～2倍，将扩孔坯料回炉加热升温至1150～1180℃，保温1.5～2h；

5)拔长扩孔、脱棒

第六火：将出炉后的扩孔坯料钳送至下平砧上，将拔长芯棒穿入扩孔坯料的孔中，进行分角拔长锻压，坯料温度≥850℃，拔出拔长芯棒，获得其长度尺寸为外径尺寸的1.3～2倍的筒形锻件。

2.根据权利要求1所述的筒形锻件的生产方法，其特征在于，步骤1)中第一火中间坯料的直径为700～900mm，长度为850～1100mm，第二火中间坯料的直径为900～980mm，长度为700～900mm。

3.根据权利要求1所述的筒形锻件的生产方法，其特征在于，步骤2)中获得饼料的高度为400～550mm。

4.根据权利要求1所述的筒形锻件的生产方法，其特征在于，步骤2)中在镦粗-抛外圆结束后，对饼料包裹保温材料，保温材料优选石棉。

5.根据权利要求1所述的筒形锻件的生产方法，其特征在于，步骤3)中，获得的环料的孔径为200～250mm。

6.根据权利要求5所述的筒形锻件的生产方法，其特征在于，步骤4)中所述扩孔芯棒的直径为190～250mm。

7.根据权利要求1所述的筒形锻件的生产方法，其特征在于，步骤4)中扩孔坯料的孔径为300～400mm。

8.根据权利要求7所述的筒形锻件的生产方法，其特征在于，步骤5)中的拔长芯棒的直径为290～390mm。

9.根据权利要求1所述的筒形锻件的生产方法，其特征在于，步骤5)中进行分角拔长锻压时，依次进行六角拔长、十二角拔长和二十四角拔长，锻压扩孔坯料的两端时，送进量控制在200～300mm，锻压扩孔坯料的筒身时，送进量控制在350～450mm。

10.根据权利要求1～9任一项所述的筒形锻件的生产方法，其特征在于，所获得的筒形锻件的外径为750～850mm，孔径为400～500mm，长度为1.2～1.8m。