[发明专利]同时辗扩两个梯形截面法兰环锻件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环形法兰件辗扩成形的方法，特别涉及一种同时辗扩两个梯形截面法兰环锻件的方法。

背景技术

随着科技的进步和经济的发展，工业生产中对环形件尤其是大型环形件的需求量越来越大，在某些大型设备中，环形件已成为影响性能指标的关键部件。目前世界各国对环形件的生产和加工工艺进行了广泛的研究，可制造的环形件尺寸范围不断扩大，截面形状更加复杂，材料选择不断增加，对制造工艺提出的要求也越来越高。

传统的环形件尤其是风电法兰等大型环形件的生产主要采用自由锻、整体模锻和马杠扩孔等方法，环件辗扩技术是连续局部塑性加工成形工艺，与传统工艺相比，它具有大幅度降低设备吨位和投资、振动冲击小、节能节材、生产成本低等显著技术经济优点，是轴承环、齿轮环、法兰环、火车车轮及轮箍、燃汽轮机环等各类无缝环件的先进制造技术。环件辗扩技术在机械、汽车、火车、船舶、石油化工、航空航天、原子能等许多工业领域中日益得到广泛的应用。本发明涉及的梯形阶截面法兰环件用途广泛，对组织性能和尺寸精度要求高，利用环件轧制技术辗扩成形已逐渐成为一种趋势。

目前，梯形截面环件通常采用径向辗扩加机械切削加工联合完成，即先通过径向辗扩加工出矩形截面的环件，再通过机械切削将矩形截面环件加工成梯形阶截面环件，其加工流程为：(1)墩粗；(2)冲孔；(3)径向辗扩；(4)平端面；(5)机械切削加工。这种工艺生产梯形截面环件的主要问题是：(1)加工余量大，材料利用率低；(2)生产效率低，劳动强度大；(3)环件需要反复加热，能耗高；(4)生产成本高；(5)一次只能制造一个法兰，设备利用率低。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种能够同时辗扩两个梯形截面法兰环锻件的方法，本方法克服了传统工艺一次只能制造一个法兰的缺点，具有节约材料，减少能耗，成本低，生产效率高的特点。

为了实现上述目的，本发明采取的的技术方案为：

同时辗扩两个梯形截面法兰环锻件的方法，其步骤如下：

(1)下料，将圆柱形钢坯料锯切成料段；

(2)将上述料段缓慢加热到设定温度并保温，在锻造温度区间内用油压机锻造成轧制用毛坯；

(3)将上述环件毛坯回炉加热到设定温度并保温，放入由异型驱动辊和异型芯辊共同组成的辗环机孔型中精确辗扩成形，得到轴向高度为目标梯形法兰高度两倍的环锻件；

(4)将上述辗扩成形后锻件对称切割成两件；

(5)将上述切割后锻件经机械切削加工成产品。

步骤(1)中所述的料段长度为L＝(2.5～5)B，B为梯形截面法兰环锻件的轴向高度，料段直径根据环件锻件体积与料段体积相等条件确定。

步骤(2)中所述的加热速率为150℃/小时，在630℃～650℃停留60～80分钟，最终加热至奥氏体化温度为1230℃～1260℃，奥氏体化保温时间为120～150分钟，所述锻造热变形温度区间为850℃～1230℃；所述锻造采用油压机，锻造过程为一个火次，制坯工艺为墩粗、冲孔、扩孔等工序。

步骤(3)中所述的环件毛坯轴向高度为B₀＝2B；环件毛坯内孔最大直径为d_b0＝d_b/k，轧制比k＝2～5，d_b为环锻件内孔最大直径；根据环锻件内孔尺寸确定毛坯内孔最小直径d_s0，d_s0＝d_b0-(d_b-d_s)，其中d_s为环锻件的内孔最小直径；根据环件锻件体积与环件毛坯体积相等确定环件毛坯最大外径D_b和最小外径D_s，且D_b0-D_s0＝D_b-d_s，其中D_b为环件锻件最大外径，D_s为最小外径；所述辗扩成形工序中，加热温度为1230℃～1250℃，保温时间为60～90分钟，始锻温度为1230℃，终锻温度不低于850℃。

步骤(3)中所述的辗扩成形，是将再次加热保温后的毛坯放入由异型驱动辊和异型芯辊共同组成的辗环机孔型中辗扩成形，得到两端窄、中间宽，轴向高度为目标梯形法兰高度两倍的环锻件。

步骤(3)中所述的辗扩成形工序中，芯辊进给速度按下式计算：