[发明专利]一种上平下V砧拔长时的翻转方法

说明书

技术领域

本发明属于锻造设备及锻造工艺领域，特别涉及一种上平下V砧拔长时的翻转方法。

背景技术

随着使用寿命和安全性的不断提高，大型锻件的锻造要求和质量在不断提高。如我国引进的美国第三代核电技术AP1000，设计使用寿命提高到60年，其中主管道锻件为典型的异形件，要求整体锻造成形，难度很大，且整个锻件的锻造均匀性很难保证。主管道用钢为316LN，该钢种无法通过热处理细化晶粒，锻造不均匀性导致的混晶，最终无法消除。

大型锻件锻造质量的提高除了应配备足够能力的锻压设备外，关键是应采用特别有效的锻造方法，如FM法、WHF法、KD法、上平下V砧法、JTS法等，并对这些锻造方法的工艺参数进行优化，从而生产出优良的锻件。其中上平下V组合砧应用范围较广，可用于钢锭倒棱、主拔长和拔圆。上平下V砧法较FM法和WHF法有更高的拔长效率，较KD法对压机的吨位要求更低。但是，上平下V砧拔长时，圆截面的应变分布不均匀。最大变形区不在坯料中心，而是在靠近平砧的一方，且大变形区由V字形发散到表面，如果拔长时翻转工艺不合理，很容易使不均匀的应变分布叠加，导致锻件周向变形的不均匀性。上平下V砧拔长时，翻转角度一般取经验值，缺乏对此工艺应变分布的了解，也缺乏理论认识。

通过检索现有技术发现，高全德等人提出了“一种上平下V砧锻造阶梯轴的工艺方法”的发明专利（中国专利，申请号201110450203.7），可使锻件中心区域锻透性好，变形部分的轴线偏移量小。但该方法没有考虑锻件变形的均匀性，尤其是锻件圆截面周向变形均匀性。

发明内容

本发明目的在于提供可提高锻件变形的均匀性和锻件圆截面周向变形均匀性的一种上平下V砧拔长时的翻转方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对锻件采用上平下V砧法拔长，翻转角度θ为：

θ= 180α/π                              （1）

其中

α=0.38+mΔH                           （2）

m=-0.95β²+3.94β-0.073                   （3）

式（1）~（3）中：

α—翻转角度θ所对应的弧度；

ΔH—压下率，压下量与坯料直径的比值；

β—V砧角度η所对应的弧度；

（2）每次单砧压下的压下率为8%~16%；

（3）V砧两工作面过渡圆角半径R取坯料半径值R₀的0.8~1.2倍；

（4）翻转方式为对称翻转：翻转次数为4的倍数时，每4次为1组，每一组采用“双压法”，组与组之间翻转的角度为θ的整数倍；翻转次数为3的倍数时，每3次为1组，每一组采用“三压法”，组与组之间翻转的角度为θ的整数倍。

所述 “双压法”，即先翻转180°，再翻转90°；然后翻转180°后再翻转90°。

所述“三压法”，即先翻转120°，再翻转120°。

本发明的有益效果为：（1）上平下V砧翻转新工艺可以显著提高锻件截面周向变形的均匀性，且越靠近外表面变形不均性的改善越明显。

（2）大圆角V砧翻转新工艺可以显著提高锻件心部压实效果，改善锻件整体变形的均匀性。

附图说明

图1是上平下V砧拔长时的横截面示意图，D₀为坯料圆截面直径，R₀=0.5 D₀， η为V砧角度，R为V砧两工作面过渡圆角半径；

图2是翻转方式“双压法”的示意图；

图3是翻转方式“三压法”的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种上平下V砧拔长时的翻转方法。下面通过附图和实施例对本发明做进一步说明。图1为上平下V砧拔长时的横截面示意图。图中，上面为锻压平压板，下面为V砧板，二者之间为某主管道锻件；某主管道锻件主拔长工艺前坯料圆截面直径D₀尺寸约为Φ2050mm，上平下V砧砧宽比取0.6，V砧角度η采用生产实际中普遍使用的120°，V砧两工作面过渡圆角半径R取1025mm。316LN钢在锻造的过程中变形抗力比较大，且容易产生表面裂纹，因此将压下率定为8%~10%。将V砧角度及压下率代入式（1）~（3），可得理论翻转角度φ如表1所示。考虑到翻转次数n为整数，所以压下率为8%和10%时，理论翻转角度分别为20°和22.5°。