[发明专利]一种上平下V砧芯轴拔长翻转方法

说明书

技术领域

本发明属于锻造设备及锻造工艺领域，特别地，涉及一种上平下V砧芯轴拔长翻转方法。

背景技术

随着使用寿命和安全性的不断提高，大型锻件的质量和锻造要求不断提高，如某700MW级大型水轮机空心主轴锻件在力学性能方面要求达到屈服强度≥295MPa，断裂强度≥480MPa。

水轮机空心主轴锻件为典型的大型筒体锻件。相对于实心钢锭生产大型筒体锻件，采用空心钢锭有以下优点：显著提高钢锭利用率、省去冲孔工序、内外同时冷却提高了凝固速度和减小偏析、提高现有设备加工能力。然而，由于大型筒体锻件采用的大型空心钢锭尺寸和吨位都比较大，大型空心钢锭内部不可避免地存在缩孔、疏松和粗大晶粒等缺陷。

如何消除上述缺陷，除了配备足够能力的锻压设备外，关键是采用有效的锻造方法，如FM法、WHF法、JTS法、KD法和上平下V砧法等。

其中上平下V砧法被广泛用于钢锭的主拔长、倒棱和滚圆。上平下V砧芯轴拔长综合了上下平砧和上下V砧芯轴拔长的优点，不仅能使变形深入壁厚心部促使再结晶发生、降低压机吨位，而且能保持较高的拔长效率和防止端面内孔壁开裂。但上平下V砧芯轴拔长变形分布不对称，大变形区集中在平砧与芯轴间靠近芯轴处，若翻转方法不合理造成不均匀应变分布累积，最终造成锻件圆截面变形均匀性较差。且由于未充分发挥单砧压下效果锻件的压实效果也较差。

中国专利申请号201210078229.8提出了“一种用于锻造空心核电主管道的半闭合工装”，可有效用于核电主管道的锻造，使其管壁变形均匀和使其晶粒细化。但该工装较为复杂，并且没有考虑增强压实效果以消除缩孔疏松缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供可提高锻件圆截面的变形均匀性和锻件的压实效果的翻转方法，采用上平下V砧芯轴拔长设备对空心钢锭4进行拔长，所述上平下V砧芯轴拔长设备包括上平砧1、下V砧2和芯轴3，其中下V砧2砧角为θ、压下量与空心钢锭4壁厚的两倍的比值即压下率为ΔH，所述翻转方法包括以下步骤，

一、计算大变形区发散角η，即

a＝-658740.87+21812.73θ-263.28θ²+1.37θ³-0.0026θ⁴

b＝214359.14-7550.71θ+95.97θ²-0.52θ³+(9.94×10^-4)θ⁴

c＝9136.99-117.21θ-0.69θ²+0.011θ³-(2.91×10^-5)θ⁴

d＝-3870.010+117.22θ-1.20θ²+0.0055θ³-(9.88×10^-6)θ⁴

η＝a(ΔH)⁴+b(ΔH)³+c(ΔH)²+d(ΔH)；

二、计算理论翻转角度ω，即

ω＝η/2；

三、得出实际翻转角度ω_t，即

根据理论翻转角度ω确定翻转次数n，将n取整后即可由360°/n求得实际翻转角度ω_t；

四、得出翻转方式，即

将翻转次数n分成e×f次压下，其中e为组数，f为每组压下次数，每组沿圆周间隔360°/f对称压下f次，每组之间翻转的角度为实际翻转角度ω_t的整数倍。

优选地，翻转次数n为3的倍数时，每3次为1组，每组先翻转120°，再翻转120°；翻转次数n为4的倍数时，每4次为1组，每组先翻转180°，再翻转90°，再翻转180°。

优选地，当压下率ΔH为11％时，计算出实际翻转角度ω_t为17.14°、翻转次数n为21次，考虑到布砧的对称性，分为7组压下，每组沿圆周对称压下3次，具体翻转方式为0°→120°→120°→51.43°→120°→120°→34.29°→120°→120°→68.57°→120°→120°→34.29°→120°→120°→34.29°→120°→120°→34.29°→120°→120°。