專利名稱：鑄鋼坯件在鑄態(tài)下的旋壓成型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到金屬壓力加工中的旋壓成型工藝。
金屬旋壓成型工藝，是指具有一定塑性的鋼材由旋壓機(jī)進(jìn)行壓力加工成型。根根傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，進(jìn)行旋壓成型的坯件必須具有一定的塑性。有的資料認(rèn)為斷面收縮率在30%以上的坯件才能進(jìn)行旋壓。根據(jù)現(xiàn)有的理論和實(shí)踐，鑄鋼件在鑄態(tài)下不能進(jìn)行壓力加工。因此，就目前而言，旋壓工藝的坯件來源，主要是沖壓、擠壓或機(jī)加工預(yù)成形件。至于鑄鋼鑄件要進(jìn)行旋壓成型，必須先進(jìn)行熱處理，以保證坯件有足夠的塑性才能旋壓成型。為了減少鑄件的鑄造缺陷，鑄件還應(yīng)采用精鑄工藝。
目前，鑄件的旋壓成型工藝為
為了擴(kuò)大旋壓工藝的應(yīng)用范圍，降低旋壓件成本，降低對(duì)旋壓坯件的要求是很有意義的。如在鑄件旋壓中，如能將鑄件由精鑄改為一般鑄造，并省去熱處理工序，這將大大地降低旋壓工藝的成本，并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
本發(fā)明提出一種鑄鋼在鑄態(tài)下的旋壓工藝
本發(fā)明所述鑄件，可采用任何普通鑄造方法鑄造，且不論鑄件的質(zhì)量如何。眾所周知，普通鑄造的鑄件在鑄態(tài)下的機(jī)械性能很差，其斷裂強(qiáng)度бb、延伸率δ和斷面收縮率ψ都可能很低，并存在大量的工藝缺陷，如疏松、縮孔、夾雜和偏析。另外，金相組織也存在著大量的缺陷，如魏氏體較多，晶粒粗大等等。但這一切都不影響鑄件的旋壓成型，而且在旋壓成型后，機(jī)械性能還能提高。有的工藝缺陷和組織缺陷通過旋壓后或消失或得到改善。
本發(fā)明所述鑄件材料主要是指鑄鋼件，特別是碳素鋼、低合金鋼，如ZG25、ZG35、ZG45及ZG50Mn2等。
本發(fā)明提出的旋壓工藝中，所述的毛坯表面機(jī)械加工是指普通鑄件的機(jī)械切削加工，其目的是除去鑄件表面的氧化皮及加工成適合于旋壓的有一定形狀和尺寸精度的坯件。
采用本發(fā)明所述旋壓工藝，除極限減薄率εt之外，不需要改變常規(guī)的旋壓工藝參數(shù)。一般來講，旋輪工作角α＝10°～30°，工作園角半徑R＝5～20mm，進(jìn)給比S＝1.0～10.0mm/s。為進(jìn)一步說明問題，對(duì)鑄鋼件在鑄態(tài)、退火、正火條件下的可旋性及機(jī)械性能進(jìn)行了比較，并對(duì)魏氏組織及縮孔進(jìn)行了觀察。
可旋性是衡量旋壓成型與否的一個(gè)工藝參數(shù)指標(biāo)，表1列出了幾種材料的可旋性數(shù)據(jù)，由表1可知，鑄鋼件在鑄態(tài)下，不論正、反旋都完全具有很好的可旋性，每道次的極限減薄率εt可達(dá)0.45以上，總的εtmax＞0.8。任何缺陷對(duì)可旋性的影響都不大。隨著含碳量的增加，減薄率εt有所減小，但不明顯。當(dāng)然每道次的極限減薄率還受到設(shè)備功率及剛度的影響。因此，對(duì)于壁厚較厚的旋壓件，第一道極限減薄率不能達(dá)到0.45。
表1，可旋性數(shù)據(jù)比較


圖1～4為ZG35在鑄態(tài)、退火、正火條件下旋壓的機(jī)械性能測(cè)試。其中圖1為ZG35鑄態(tài)下反旋，圖2為ZG35鑄態(tài)下正旋，圖3為ZG35退火態(tài)反旋，圖4為ZG35正火態(tài)反旋。上述旋壓坯件是從同一爐鑄件中取得的。
由圖可知，鑄鋼件在鑄態(tài)下旋壓后的機(jī)械性能完全可以和鑄鋼經(jīng)熱處理后旋壓的機(jī)械性能相比，當(dāng)εt總＞0.6時(shí)бb可強(qiáng)化100%。另外，還可看到，鑄鋼(特別是在鑄態(tài)下)旋壓可分為三個(gè)階段a.壓實(shí)階段(εt＝0～0.3)，此階段主要是壓實(shí)，隨εt的增大，鑄態(tài)組織中存在的疏松、縮孔得到壓實(shí)，致密度得到很大的提高，其表現(xiàn)為бb、HV隨的增大而迅速增大;δ、ψ也隨之增大。
b.相對(duì)穩(wěn)定階段(εt＝0.2～0.6)，此階段主要是變形組織的均勻化，部分粗大晶粒被破碎，第一階段尚未完全壓實(shí)的內(nèi)表層組織進(jìn)一步壓實(shí)，并和未完全壓實(shí)的組織進(jìn)行協(xié)調(diào)，最后使變形區(qū)的組織均勻化，其表現(xiàn)為隨εt的增大，бb、HV增加較小，處于相對(duì)平穩(wěn)階段，δ、ψ進(jìn)一步增加。不難看出，通過選擇不同的εt可以在бb、HV相對(duì)穩(wěn)定的情況下，得到一定范圍的δ、ψ值的旋壓成型金屬制品。
c.變形流線的穩(wěn)定形成階段(εt＞0.5)。此階段晶粒進(jìn)一步穩(wěn)定形成。隨εt增大，晶粒開始徹底破碎，并被拉長(zhǎng)，進(jìn)一步形成變形流線組織。主要表現(xiàn)為бb、HV隨εt的增大而迅速增加，δ、ψ開始下降，在此階段初，δ、ψ出現(xiàn)極大值。
圖5是ZG35的鑄態(tài)顯微組織，由圖可知，鑄態(tài)條件下的顯微組織中存在著大量的魏氏組織。圖6是ZG35的鑄態(tài)坯件經(jīng)旋壓后軸向金相顯微組織圖。圖7是ZG35的鑄坯件間旋壓后徑向顯微金相組織?？梢?，粗大的魏氏組織經(jīng)旋壓后被細(xì)化，并被拉長(zhǎng)，沿軸向形成流線形。此時(shí)，坯件的機(jī)械性能完全可以和正常金相組織的坯件變形后的性能相比，因此，此旋壓變形后的具有魏氏組織的鋼材完全可以正常使用。
另外，鑄鋼件在鑄態(tài)下可能有縮孔如圖8所示。但這并不影響坯件的可旋性。當(dāng)εt＞0.2時(shí)，外表面變形孔被封住。當(dāng)εt＞0.4時(shí)，內(nèi)外都被封住，并得到一定的壓實(shí)。因旋壓變形是從外到內(nèi)，只要縮孔表面不是氧化得很歷害，就可能被封閉和壓實(shí)。
權(quán)利要求
1.鑄鋼件的旋壓成型工藝，采用鑄造坯件作為旋壓成型的預(yù)成型件，其特征在于預(yù)成型鑄鋼件不需要進(jìn)行熱處理，在鑄態(tài)下就進(jìn)行旋壓成型，且鑄鋼件可采用任何(普通、精鑄)鑄造工藝來鑄造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述旋壓成型工藝，其特征在于鑄鋼件在鑄態(tài)下的機(jī)械性能、工藝缺陷和組織缺陷均無任何限制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述旋壓成型工藝，其特征在于選擇不同的εt，可以在бb、HV相對(duì)穩(wěn)定的情況下得到一定范圍的δ、ψ值的旋壓成型金屬制品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述旋壓成型工藝，其特征在于旋壓工藝參數(shù)為每道次的極限減薄率εt至少可達(dá)0.45，總的εtmax＞0.8，工作角α＝10°～30°，工作園角半徑R＝5～20mm，進(jìn)給比S＝1.0～10.0mm/s。
全文摘要
本發(fā)明所述旋壓工藝，采用普通鑄造方法的鑄造毛坯預(yù)成型件在鑄態(tài)下直接旋壓成型，其工藝性好，簡(jiǎn)單且穩(wěn)定，可旋性好，每道次的極限減薄率ε
文檔編號(hào)B21D22/14GK1045042SQ8910411
公開日1990年9月5日 申請(qǐng)日期1989年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月13日
發(fā)明者馮文剛, 徐洪烈 申請(qǐng)人:馮文剛, 李俊貞