[发明专利]内台阶截面环件径轴向轧制成形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环件轧制成形的方法，特别涉及一种内台阶截面环件径轴向轧制成形的方法。

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，环形件已成为影响装备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，能够加工制造的环形件尺寸范围不断扩大，截面形状更加复杂，材料选择不断丰富，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整体锻造和马杠扩孔等方法，环件轧制技术是连续局部塑性加工成形工艺，与传统锻造工艺相比，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，是大型轴承环、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。环件轧制技术在机械、汽车、火车、船舶、石油化工、航空航天、风电、原子能等许多工业领域中日益得到广泛的应用。本发明涉及的内台阶截面环件用途广泛，对显微组织、力学性能和尺寸精度要求高，利用环件轧制技术成形来生产内台阶截面环件已逐渐成为一种趋势。

目前，内台阶截面环件通常采用径向轧制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内台阶截面环件，其加工流程为：(1)墩粗；(2)冲孔；(3)径向辗扩；(4)平端面；(5)热处理；(6)机械切削加工。这种工艺生产内台阶截面环件的主要问题是：(1)加工余量大，原料浪费严重，材料利用率低；(2)生产效率低，劳动强度大；(3)环件辗环轧制过程中火次多，锻件需要反复加热，能耗高；(4)辗环轧制精度低，形状尺寸难以保证，废品率高；(5)后续机加工余量大，耗时长，对机床、刀具磨损大；(6)生产成本高。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种内台阶截面环件径轴向轧制成形的方法，该方法由径轴向轧制出内台阶截面环件，可大幅提高材料利用率，减少锻造火次节约能源，具有成本低，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：

内台阶截面环件径轴向轧制成形的方法，其步骤如下：

(1)将圆柱形钢坯料锯切成料段；

(2)将上述料段加热奥氏体化并保温，在热变形温度区间锻造成轧制用环件毛坯；

(3)将上述环件毛坯加热奥氏体化并保温，放入径轴向轧环机孔型内轧制成形；

(4)将上述锻件正火、回火热处理；

(5)将上述热处理后锻件经机械切削加工成产品。

步骤(1)中所述的下料料段长度为L＝(2～6)(B_b+B_s)，B_b为环形锻件大孔部分的轴向尺寸，B_s为环形锻件小孔部分的轴向尺寸，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)所述奥氏体化温度为1200℃～1250℃，奥氏体化保温时间为90～150分钟，所述锻造热变形温度区间为800℃～1250℃。

步骤(2)所述料段经滚圆、镦粗、冲孔、扩孔、平整工序，制成轧制用环件毛坯；所述环件毛坯大孔部分的轴向尺寸为B_b0＝B_b+c，c＝0～0.3(B_b+B_s)，环件毛坯小孔部分的轴向尺寸为B_s0＝B_s；环件毛坯的大孔直径为d_b0＝d_b/k，轧制比k＝1.5～6，d_b为环件锻件大孔直径；根据环件锻件内孔台阶尺寸确定毛坯小孔直径d_s0，d_s0＝d_b0-(d_b-d_s)，其中d_s为环件锻件的小孔直径；根据环件锻件体积与环件毛坯体积相等确定环件毛坯外径D₀，D为环件锻件的外径。

步骤(3)所述奥氏体化温度为1200℃～1250℃，奥氏体化保温时间为30～60分钟；径轴向轧制成形温度区间为850℃～1250℃；径轴向轧制成形在径轴向轧环机孔型内进行，通过径向孔型后的毛坯又进入一对锥辊组成的轴向孔型，产生轴向高度减小的塑形变形。

步骤(3)毛所述的径轴向轧制成形，轧制中径轴向进给速度按下式计算：