專利名稱：超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超大型黑色金屬、鈦合金鍛件自由鍛開坯過程中熱鐓粗工藝。
背景技術(shù)：
大型鍛件制造具有形大體重，生產(chǎn)品種多而數(shù)量少，生產(chǎn)周期長而質(zhì)量要求高，生 產(chǎn)管理復(fù)雜等特點。其中冶金、鍛壓與發(fā)電設(shè)備等是需要大型鍛件的主要產(chǎn)品，而制造這些 設(shè)備的關(guān)鍵之一是大型鍛件的生產(chǎn)。超大型軸承內(nèi)、外圈、液壓機缸體等不僅面臨惡劣的工 況條件，而且要求很高的使用壽命，這就需要具有良好的性能。因此制造高質(zhì)量、高性能的 鍛造毛坯對于制造良好性能的鍛件具有重要意義。鍛造工藝因為具有細化工件晶粒和提高工件強度的優(yōu)點，所以廣泛應(yīng)用于工業(yè)生 產(chǎn)，鍛件的質(zhì)量包括外在質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量，其中鍛件的內(nèi)部質(zhì)量是鍛件生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)。要 提高鍛件質(zhì)量，就必須通過控制塑性變形過程，通過調(diào)節(jié)各種參數(shù)來消除鑄態(tài)組織，得到均 勻細小的晶粒組織，以改善性能。其中鑄錠的熱鐓粗是鍛造開坯的基礎(chǔ)工藝，熱鐓粗工藝的 好壞很大程度上決定了鍛件的質(zhì)量。傳統(tǒng)的平板自由鍛熱鐓粗方法，當高徑比H/D大于3. 0時，鑄錠在鐓粗過程中易發(fā) 生失穩(wěn)，產(chǎn)生折疊現(xiàn)象，同時鐓粗開始的過程中鑄錠呈現(xiàn)雙鼓形，當鼓形過大時，鑄錠內(nèi)應(yīng) 力就會過大而且分布不均，容易導致鑄錠鐓粗過程中開裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，該工藝熱鐓 粗過程能順利進行。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓 粗工藝，其特征在于它包括如下步驟1)將加熱的大高徑比的高溫鑄錠吊放在下凹模具上，保證鑄錠和下凹模具中心線 重合，通過工作臺輸送鑄錠和下凹模具進入壓力機；2)調(diào)整上凸模具位置確保上凸模具中心線與鑄錠、下凹模具中心線重合；3)由壓力機的動力機構(gòu)驅(qū)動上凸模具下移，緩慢給鑄錠施加壓力開始鑄錠上端 面中心線處發(fā)生變形，同時鑄錠下端面的外沿發(fā)生變形，隨著上凸模具繼續(xù)下移，鑄錠的上 端面逐漸貼模(貼上凸模具)，鑄錠的下端面與下凹模具之間的空腔逐漸充填；4)隨著上凸模具進一步下移，鑄錠高徑比不斷變小；5)將已經(jīng)被鐓粗至貼模狀態(tài)的鑄錠倒轉(zhuǎn)，工作臺移動，將下凹模具更換成平板模 具，將倒轉(zhuǎn)的鑄錠在平板模具上定位好，上凸模具進一步下降，鑄錠高徑比不斷變小，使得 鑄錠下端鐓平，鑄錠上端貼模(貼上凸模具)；6)將完成上述步驟的鑄錠，吊往另一臺更大壓力機上，將上凸模具更換為平板模 具(此時下模也為平板模具)，然后上方的平板模具進一步下降，鑄錠高徑比不斷變小，使 得鑄錠鐓平至所要求的毛坯高度尺寸，完成大高徑比的鑄錠熱鐓粗，得到鐓粗毛坯。
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所述步驟3)中的壓力機采用液壓機。所述上凸模具的凸面呈弧形或錐形。下凹模具的凹面呈弧形。所述上凸模具的凸面可以具有同一半徑的弧面，也可以具有多種不同半徑的弧度 且弧面之間平滑過渡，下凹模具同樣具有多種不同半徑的弧度且弧面之間平滑過渡。所述超大型環(huán)鍛件是指外徑在5米以上的環(huán)鍛件。所述大高徑比是指高徑比H/D ^ 3. O0所述高溫鑄錠是指鑄錠的溫度為不同材料鑄錠的始鍛溫度。所述緩慢是以10-50mm/s的位移向下移動。所述給鑄錠施加壓力為根據(jù)不同材料鑄錠施加所需的壓力。所述更大壓力機是指噸位更大的壓力機(液壓機)。上凸模具與下凹模具的工作面可為相對的弧形面，也可為不相對的弧形面。本發(fā)明的有益效果是在保證大高徑比鑄錠熱鐓粗過程能順利進行(不會導致 鑄錠鐓粗過程中開裂、傾斜)的情況下，還要保證鐓粗完成后的鐓粗毛坯應(yīng)力、應(yīng)變分布均 勻、鼓形小，內(nèi)部組織均勻，為后續(xù)鍛件的制造提供了良好性能的鐓粗毛坯。


圖1為本發(fā)明采用第一種上凸模的鐓粗制坯過程示意圖。圖2為本發(fā)明采用第二種上凸模的鐓粗制坯過程示意圖。圖3為本發(fā)明采用第三種上凸模的鐓粗制坯過程示意圖。圖4為本發(fā)明的上凸模具的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的上凸模具的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的上凸模具的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的下凹模具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為鼓形系數(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為鐓粗后毛坯的應(yīng)力應(yīng)變分布圖。圖中；1-上凸模具，2-下凹模具，3-鑄錠。圖8中巧表示鐓粗后毛坯上端面半徑， r2表示鐓粗后毛坯下端面半徑，rfflax表示鐓粗后毛坯最大半徑，H表示鐓粗后毛坯的高度。具體設(shè)施方式為了能更好地對本發(fā)明的工藝方案進行理解，下面通過具體地實施例并結(jié)合附圖 進行詳細地說明實施例1 (本例以42CrMo材料說明)如圖1、圖4、圖7所示，超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，它包括如下步 驟1) 42CrMo圓鑄錠的高徑比H/D為3. 0，42CrMo圓鑄錠的高為3000mm，直徑為 1000mm，將42CrMo圓鑄錠加熱至始鍛溫度1150°C，將加熱的大高徑比的高溫鑄錠(42CrMo 圓鑄錠)吊放在下凹模具2上，保證鑄錠和下凹模具中心線重合，通過工作臺輸送鑄錠和下 凹模具進入壓力機；2)調(diào)整上凸模具1位置確保上凸模具中心線與鑄錠、下凹模具2中心線重合；此 時上凸模具、下凹模具間距為2930mm ；
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3)調(diào)整完畢后，由液壓機驅(qū)動上凸模具下移，以10mm/S的速度給鑄錠施加壓力 開始鑄錠3的上端面中心線處發(fā)生變形，同時鑄錠下端面的外沿發(fā)生變形，隨著上凸模具 繼續(xù)下移，鑄錠的上端面逐漸貼模(貼上凸模具)，鑄錠的下端面與下凹模具之間的空腔逐 漸充填；4)隨著上凸模具進一步下移，鑄錠高徑比不斷變?。淮藭r上、下模具間距為 2216mm ；5)將已經(jīng)被鐓粗至貼模狀態(tài)的鑄錠倒轉(zhuǎn)，工作臺移動，將下凹模具更換成平板模 具，將倒轉(zhuǎn)的鑄錠在平板模具上定位好(此時上、下模具間距為2246mm)，上凸模具進一步 下降，鑄錠高徑比不斷變小，使得鑄錠下端鐓平，鑄錠上端貼模(貼上凸模具)；此時上、下 模具間距為1842mm ；6)將完成上述步驟的鑄錠，吊往另一臺更大噸位壓力機(液壓機)上，將上凸模具 更換為平板模具(此時下模也為平板模具，此時上、下模具間距為1951mm)，然后進一步下 降，鑄錠高徑比不斷變小，使得鑄錠鐓平至所要求的毛坯高度尺寸約為600mm，完成大高徑 比的鑄錠熱鐓粗(42CrMo圓鑄錠熱鐓粗，此時上、下模具間距為600mm)，得到鐓粗毛坯。采用超聲波探傷儀器對冷態(tài)的鐓粗毛坯進行裂紋檢測，未發(fā)現(xiàn)鐓粗毛坯開裂(鑄 錠熱鐓粗過程中也未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象)，即本發(fā)明能在保證大高徑比鑄錠熱鐓粗過程順利進 行。采用測量鼓形系數(shù)的方法確定鼓形的大小，如圖8所示。應(yīng)力應(yīng)變分布情況可由 應(yīng)力應(yīng)變分布圖確定，如圖9所示。實施例2 與實施例1基本相同，不同之處在于鑄錠的材料為TA2，鑄錠的高徑比H/D為3， 鑄錠的始鍛溫度為980°C ；上凸模具采用圖2、圖5的結(jié)構(gòu)。實施例3 與實施例1基本相同，不同之處在于鑄錠的材料為GCrl5，鑄錠的高徑比H/D為 3，鑄錠的始鍛溫度為1050-1100°C ；上凸模具采用圖3、圖6的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，其特征在于它包括如下步驟1)將加熱的大高徑比的高溫鑄錠吊放在下凹模具上，保證鑄錠和下凹模具中心線重合，通過工作臺輸送鑄錠和下凹模具進入壓力機；2)調(diào)整上凸模具位置確保上凸模具中心線與鑄錠、下凹模具中心線重合；3)由壓力機的動力機構(gòu)驅(qū)動上凸模具下移，緩慢給鑄錠施加壓力開始鑄錠上端面中心線處發(fā)生變形，同時鑄錠下端面的外沿發(fā)生變形，隨著上凸模具繼續(xù)下移，鑄錠的上端面逐漸貼模，鑄錠的下端面與下凹模具之間的空腔逐漸充填；4)隨著上凸模具進一步下移，鑄錠高徑比不斷變??；5)將已經(jīng)被鐓粗至貼模狀態(tài)的鑄錠倒轉(zhuǎn)，工作臺移動，將下凹模具更換成平板模具，將倒轉(zhuǎn)的鑄錠在平板模具上定位好，上凸模具進一步下降，鑄錠高徑比不斷變小，使得鑄錠下端鐓平，鑄錠上端貼模；6)將完成上述步驟的鑄錠，吊往另一臺更大壓力機上，將上凸模具更換為平板模具，然后上方的平板模具進一步下降，鑄錠高徑比不斷變小，使得鑄錠鐓平至所要求的毛坯高度尺寸，完成大高徑比的鑄錠熱鐓粗，得到鐓粗毛坯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，其特征在于所述 步驟3)中的壓力機采用液壓機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，其特征在于所述 上凸模具的凸面呈弧形或錐形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，其特征在于下凹 模具的凹面呈弧形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，其特征在于所述 上凸模具的凸面為具有同一半徑的弧面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，其特征在于所述 上凸模具的凸面為具有多種不同半徑的弧度且弧面之間平滑過渡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，其特征在于下凹 模具為具有多種不同半徑的弧度且弧面之間平滑過渡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，其特征在于所述 大高徑比是指高徑比H/D ^ 3. O0
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，其特征在于所述 高溫鑄錠是指鑄錠的溫度為不同材料鑄錠的始鍛溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，其特征在于所述 緩慢是以10-50mm/s的下行速度向下移動。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱鐓粗工藝。超大型環(huán)鍛件大高徑比鑄錠熱鐓粗工藝，其特征在于它包括如下步驟1)將加熱的大高徑比的高溫鑄錠吊放在下凹模具上；2)調(diào)整上凸模具位置確保上凸模具中心線與鑄錠、下凹模具中心線重合；3)由動力機構(gòu)驅(qū)動上凸模具下移；4)隨著上凸模具進一步下移，鑄錠高徑比不斷變?。?)將已經(jīng)被鐓粗至貼模狀態(tài)的鑄錠倒轉(zhuǎn)，將下凹模具更換成平板模具，上凸模具進一步下降；6)將上凸模具更換為平板模具，進一步下降，使得鑄錠鐓平至所要求的毛坯高度尺寸，得到鐓粗毛坯。本發(fā)明能在保證大高徑比鑄錠熱鐓粗過程順利進行的情況下，還要保證鐓粗完成后的鐓粗毛坯應(yīng)力、應(yīng)變分布均勻、鼓形小，內(nèi)部組織均勻，為后續(xù)鍛件的制造提供了良好性能的鐓粗毛坯。
文檔編號B21J5/08GK101972830SQ20101052899
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者蘭箭, 華林, 李承鼎, 毛華杰, 趙玉民, 錢東升 申請人:武漢理工大學