一種發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鐓粗脹形復(fù)合強(qiáng)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鐓粗脹形復(fù)合強(qiáng)化方法，其內(nèi)容是：將護(hù)環(huán)毛坯置于下模的錐面上，上模通過與減力柱的配合置于護(hù)環(huán)毛坯的上端面的錐面上；將高壓液體從下模通過減力柱注入護(hù)環(huán)毛坯與減力柱之間的環(huán)形空腔，施加液體壓力于護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)壁，通過上模向護(hù)環(huán)毛坯施加軸向壓縮載荷；護(hù)環(huán)毛坯在內(nèi)壓壓力與軸向壓縮載荷的共同作用下產(chǎn)生塑性變形達(dá)到使護(hù)環(huán)毛坯強(qiáng)化的目的；在滿足護(hù)環(huán)材料屈服條件的前提下，每一組確定的軸向壓縮載荷和徑向載荷內(nèi)壓壓力及其變化規(guī)則構(gòu)成一個(gè)加載路徑，調(diào)整內(nèi)壓壓力與軸向壓縮載荷之間的比例獲得不同的加載路徑；根據(jù)塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān)系，將對(duì)內(nèi)壓壓力與軸向壓縮載荷的控制轉(zhuǎn)換為對(duì)上模的壓下速度v和高壓液體進(jìn)入環(huán)坯內(nèi)腔的流量控制。
【專利說明】
一種發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鐓粗脹形復(fù)合強(qiáng)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001] 本發(fā)明涉及汽輪發(fā)電機(jī)和核電發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鐓粗、 脹形復(fù)合強(qiáng)化方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 護(hù)環(huán)是汽輪發(fā)電機(jī)組及核電發(fā)電機(jī)組中的關(guān)鍵鍛件，它與轉(zhuǎn)子的兩端過盈配合， 將轉(zhuǎn)子端部線圈緊壓在轉(zhuǎn)軸上，防止其在離心力的作用下向外飛出。護(hù)環(huán)隨著轉(zhuǎn)子做高速 旋轉(zhuǎn)，除承受轉(zhuǎn)子繞組端部、自身的巨大離心力及線圈繞線對(duì)護(hù)環(huán)的迭加載荷外，同時(shí)還要 承受熱裝時(shí)的裝配應(yīng)力，受力狀況復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣。為了保證發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，要 求護(hù)環(huán)具有較高的屈服強(qiáng)度、良好的塑性韌性、均勻的力學(xué)性能和小的殘余應(yīng)力。一般容量 在300MW以上的大型汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)，要求屈服強(qiáng)度在lOOOMPa以上。核電發(fā)電機(jī)對(duì)護(hù)環(huán) 屈服強(qiáng)度的要求更高，通常為1350-1400MPa。
[0003] 另一方面，護(hù)環(huán)在強(qiáng)磁場和有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中工作，必須采用奧氏體無磁鋼來 制造。目前國內(nèi)外護(hù)環(huán)生產(chǎn)廠都采用Mnl8Crl8N鋼生產(chǎn)制造大容量機(jī)組的護(hù)環(huán)鍛件，這種鋼 材熱鍛后屈服強(qiáng)度一般為400MPa左右，經(jīng)過固溶處理以后，其屈服強(qiáng)度可升高到600MPa左 右，遠(yuǎn)不能達(dá)到對(duì)護(hù)環(huán)的力學(xué)性能要求。
[0004] Mnl8Crl8N材料是單相奧氏體組織，沒有相變，不能用常規(guī)熱處理方法來提高其力 學(xué)性能，只能通過冷塑性變形的強(qiáng)化效應(yīng)來提高其強(qiáng)度，以滿足設(shè)計(jì)所要求的力學(xué)性能指 標(biāo)。
[0005] 目前，護(hù)環(huán)變形強(qiáng)化方法主要有楔塊擴(kuò)孔成形強(qiáng)化技術(shù)和液壓脹形強(qiáng)化技術(shù)。
[0006] 20世紀(jì)80年代初，日本首先使用楔塊擴(kuò)孔強(qiáng)化的方法，其原理如圖1所示。在護(hù)環(huán) 內(nèi)放入一套由錐形沖頭Γ和扇形分瓣楔塊2'組成的擴(kuò)孔模具，擴(kuò)孔模具置于墊板4'之上。 在液壓機(jī)提供的載荷作用下錐形沖頭Γ下行推動(dòng)楔塊產(chǎn)生橫向移動(dòng)，護(hù)環(huán)3'機(jī)械擴(kuò)脹產(chǎn)生 塑性變形而達(dá)到強(qiáng)化的目的。這種方法的特點(diǎn)是切向變形不均勻，環(huán)坯變形后截面呈梅花 狀。為了減緩此種現(xiàn)象，只能采用多工步逐次變形的方式，錐形沖頭每提起壓下一次為一個(gè) 工步。每個(gè)相鄰工步之間，環(huán)坯按規(guī)定轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。該法生產(chǎn)效率極低，生產(chǎn)一個(gè)300MW的 護(hù)環(huán)就需要8個(gè)小時(shí)。另外，楔塊擴(kuò)孔強(qiáng)化的操作難度大、模具加工困難，因而生產(chǎn)成本很 尚。
[0007] 1960法國人發(fā)明了發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)液壓脹形強(qiáng)化專利技術(shù)。在法國人專利技術(shù)的基礎(chǔ) 上，護(hù)環(huán)液壓脹形強(qiáng)化技術(shù)在國內(nèi)外不斷改進(jìn)和發(fā)展，形成了若干種不同的技術(shù)分支。代表 國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)水平的是"外補(bǔ)液液壓脹形強(qiáng)化工藝"，其工作原理如圖2所示。護(hù)環(huán)毛坯置 于下模4"之上，高壓栗(或增壓器）向護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)部加注高壓液體，在此高壓液體的作用下， 護(hù)環(huán)毛坯產(chǎn)生塑性變形，達(dá)到強(qiáng)化的目的。護(hù)環(huán)毛坯上下端面的內(nèi)壁處設(shè)置一個(gè)狹窄的倒 角帶，上模1"、下模4"的錐角與該倒角帶相配合，施加到上模1"、下模4"上的合模力P"將上 模Γ和下模4"壓靠在環(huán)坯的倒角斜面上，起到對(duì)環(huán)坯內(nèi)高壓液體的密封作用。減力柱3"的 作用在于減小上模1"、下模4"與高壓液體的接觸面積，從而減小所需要的合模力。類似的護(hù) 環(huán)液壓脹形強(qiáng)化工藝從技術(shù)原理上都是相同的，只不過是合模力P"和高壓液體的產(chǎn)生及提 供方式有所不同而已。在現(xiàn)有液壓脹形強(qiáng)化技術(shù)條件下，無論采用哪種方法，護(hù)環(huán)毛坯的變 形特征均是高度減小，內(nèi)、外徑增大，厚度減小。上下沖頭施加于模具上的軸向載荷(合模 力），主要是在脹形過程中起密封作用，而對(duì)護(hù)環(huán)產(chǎn)生塑性變形的貢獻(xiàn)很小，可以忽略不計(jì)。 所以從力學(xué)的角度來看，均可視為軸對(duì)稱平面應(yīng)力問題，此類工藝中，環(huán)坯的應(yīng)力狀態(tài)近 似于受均布內(nèi)壓作用的厚壁圓筒模型:徑向?yàn)閴嚎s應(yīng)力，切向?yàn)槔鞈?yīng)力，而切向拉應(yīng)力的 數(shù)值要比徑向壓應(yīng)力的數(shù)值大得多，脹形過程中環(huán)坯上任意一點(diǎn)的應(yīng)力球張量均大于0,因 而會(huì)降低護(hù)環(huán)材料的塑性。當(dāng)護(hù)環(huán)(特別是核電發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán))強(qiáng)化工藝要求較大的變形程度 時(shí)，護(hù)環(huán)會(huì)出現(xiàn)脹裂缺陷。另外，此類工脹形工藝，脹形前后坯料與護(hù)環(huán)的尺寸關(guān)系是一一 對(duì)應(yīng)的，故而對(duì)坯料尺寸的要求極為嚴(yán)格，稍一不慎就會(huì)因尺寸問題出現(xiàn)廢品。
[0008] 本發(fā)明提供的脹形、鐓粗護(hù)環(huán)復(fù)合強(qiáng)化工藝可以克服現(xiàn)有護(hù)環(huán)液壓脹形工藝的上 述不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明針對(duì)高強(qiáng)度發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)液壓脹形強(qiáng)化技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種高強(qiáng)度護(hù)環(huán)鐓粗 脹形復(fù)合強(qiáng)化工藝方法。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)原理是，采用一種徑向、軸向同時(shí)加載的雙向加載方式來實(shí)現(xiàn)護(hù)環(huán) 變形強(qiáng)化。軸向加載對(duì)環(huán)坯進(jìn)行鐓粗，徑向加載對(duì)環(huán)坯進(jìn)行脹形。
[0011] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0012] -種發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鐓粗脹形復(fù)合強(qiáng)化方法，該方法實(shí)現(xiàn)有賴于模具裝置及其裝配關(guān) 系，所述模具裝置包括上模、減力柱和下模;所述模具裝置與護(hù)環(huán)毛坯的裝配關(guān)系是：護(hù)環(huán) 毛坯的上端面和下端面各加工一個(gè)錐面，錐面傾角β等于護(hù)環(huán)毛坯端面與上模、下模接觸面 之間的摩擦角；上模與下模設(shè)置相同的錐面與護(hù)環(huán)毛坯的上端面和下端面相適應(yīng);該方法 包括如下步驟：
[0013] 1)將護(hù)環(huán)毛坯置于下模的錐面上，中空的上模通過與減力柱的配合置于護(hù)環(huán)毛坯 的上端面的錐面上；在圓筒形護(hù)環(huán)毛坯的上端面和下端面各加工一個(gè)錐面，錐面母線與徑 向的夾角等于模具裝置與護(hù)環(huán)毛坯材料之間的摩擦系數(shù)所對(duì)應(yīng)的摩擦角;上模、下模與護(hù) 環(huán)毛坯接觸面均為錐面結(jié)構(gòu)，其錐角與護(hù)環(huán)毛坯上端面和下端面的錐面相對(duì)應(yīng)；
[0014] 2)采用高壓栗或通過增壓器將高壓液體從下模通過減力柱注入護(hù)環(huán)毛坯與減力 柱之間的環(huán)形空腔，施加液體壓力Ρ于護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)環(huán)毛坯的徑向加載，使其產(chǎn) 生脹形的效果;利用液壓機(jī)或?qū)Ｓ醚b置通過上模向護(hù)環(huán)毛坯施加軸向壓縮載荷F，使之產(chǎn)生 鐓粗的效果，同時(shí)對(duì)護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)部的高壓液體起密封作用；軸向與徑向同時(shí)加載或者按照 不同的順序使護(hù)環(huán)毛坯產(chǎn)生鐓粗和脹形的復(fù)合變形，達(dá)到使其強(qiáng)化的目的；
[0015] 3)護(hù)環(huán)毛坯在內(nèi)壓壓力ρ與軸向壓縮載荷F的共同作用下產(chǎn)生塑性變形達(dá)到使護(hù) 環(huán)毛坯強(qiáng)化的目的;在滿足護(hù)環(huán)材料屈服條件的前提下，每一組確定的軸向壓縮載荷F和徑 向載荷內(nèi)壓壓力Ρ及其變化規(guī)則構(gòu)成一個(gè)加載路徑，調(diào)整內(nèi)壓壓力Ρ與軸向壓縮載荷F之間 的比例獲得不同的加載路徑;在滿足護(hù)環(huán)毛坯強(qiáng)化要求的條件下，對(duì)于具有確定的力學(xué)性 能的護(hù)環(huán)毛坯而言，可以根據(jù)材料的塑性指標(biāo)及液壓機(jī)的力能參數(shù)選擇合理的加載路徑。
[0016] 4)在護(hù)環(huán)毛坯強(qiáng)化過程中內(nèi)壓壓力ρ與軸向壓縮載荷F難于控制，根據(jù)塑性力學(xué)本 構(gòu)關(guān)系，將對(duì)內(nèi)壓壓力P與軸向壓縮載荷F的控制轉(zhuǎn)換為對(duì)上模的壓下速度V和高壓液體進(jìn) 入環(huán)坯內(nèi)腔的流量Q控制。
[0017] 采用本發(fā)明提供的一種發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鐓粗脹形復(fù)和強(qiáng)化方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有 這樣的有益效果：
[0018] 1、可以使護(hù)環(huán)獲得更大的變形程度，因而能夠取得更好的強(qiáng)化效果。軸向壓縮載 荷使護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)部產(chǎn)生軸向壓應(yīng)力，按照屈服準(zhǔn)則，此時(shí)護(hù)環(huán)毛坯變形所需要的內(nèi)壓壓力P 相應(yīng)減小，這兩方面的因素使得護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)部的靜水壓力增大，故而能夠獲得比單純液壓 脹形更大的變形程度，實(shí)現(xiàn)比單純液壓脹形更有效的強(qiáng)化效果。這一點(diǎn)對(duì)于護(hù)環(huán)強(qiáng)度要求 更高的核電護(hù)環(huán)尤為重要。
[0019] 2、護(hù)環(huán)的殘余應(yīng)力小。護(hù)環(huán)脹形后殘余應(yīng)力的大小也是衡量其質(zhì)量的一個(gè)重要指 標(biāo)。為了獲得良好的服役性能，要求護(hù)環(huán)內(nèi)部的殘余應(yīng)力盡可能小。如果潤滑措施得當(dāng)，鐓 粗可使護(hù)環(huán)毛坯獲得幾近完美的均勻變形效果，鐓粗脹形復(fù)合強(qiáng)化工藝中，鐓粗因素所含 比例越大，變形的均勻性就越好，殘余應(yīng)力也就越小。復(fù)合強(qiáng)化工藝要比單純脹形強(qiáng)化工藝 的變形均勻性要好，因而殘余應(yīng)力也小。
[0020] 3、護(hù)環(huán)毛坯尺寸范圍廣，加載路徑具有多樣性?，F(xiàn)有的液壓脹形強(qiáng)化技術(shù)只有一 種加載路徑，在脹形前后性能指標(biāo)確定的條件下，脹形前后的幾何尺寸具有一一對(duì)應(yīng)的確 定關(guān)系，因而對(duì)護(hù)環(huán)毛坯的尺寸要求極為嚴(yán)格，稍有差錯(cuò)，就會(huì)因尺寸問題而出現(xiàn)廢品。采 用本發(fā)明提供的方法，強(qiáng)化過程可以采用不同的徑向載荷內(nèi)壓壓力P與軸向壓縮載荷F的匹 配，每一種內(nèi)壓壓力P與軸向壓縮載荷F的組合對(duì)應(yīng)一種加載路徑。所以對(duì)于具有確定性能 要求及尺寸的護(hù)環(huán)產(chǎn)品而言，可以根據(jù)材料的塑性性能指標(biāo)、成形設(shè)備的力能參數(shù)選擇合 適的加載路徑，同時(shí)不同的加載路徑對(duì)應(yīng)著不同的護(hù)環(huán)毛坯尺寸，因而本發(fā)明提供的復(fù)合 強(qiáng)化方法可以采用多種加載路徑和相應(yīng)的環(huán)坯原始尺寸。即使環(huán)坯鍛后或在強(qiáng)化過程中出 現(xiàn)尺寸偏差，亦可以適時(shí)調(diào)整加載路徑，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是楔塊擴(kuò)孔強(qiáng)化模具及其工作原理示意圖；
[0022] 圖中：Γ-沖頭2'-分瓣楔塊3'-環(huán)坯4'-墊板；
[0023]圖2是液壓脹形模具結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖；
[0024] Γ-上模2"_環(huán)坯3"_減力柱4"_下模；
[0025] 圖3是本發(fā)明提供的發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鐓粗脹形復(fù)合強(qiáng)化方法的模具結(jié)構(gòu)及工作原理示 意圖；
[0026] 1-上模2-護(hù)環(huán)毛坯3-減力柱4-下模；
[0027] 圖4是護(hù)環(huán)毛坯上下端錐面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0029] -種發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鐓粗脹形復(fù)強(qiáng)化方法，該方法實(shí)現(xiàn)有賴于模具裝置及其裝配關(guān) 系，本發(fā)明提供的發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鐓粗脹形復(fù)合強(qiáng)化方法的模具結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖如圖3 所示，所述模具裝置包括上模1、減力柱3和下模4;所述模具裝置與護(hù)環(huán)毛坯2的裝配關(guān)系 是：護(hù)環(huán)毛坯2的上端面和下端面各加工一個(gè)錐面，錐面傾角β等于護(hù)環(huán)毛坯端面與上模和 下模接觸面之間的摩擦角，護(hù)環(huán)毛坯上下端錐面結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示;上模1與下模4亦設(shè) 置相同的錐面與護(hù)環(huán)毛坯2上端面和下端面相適應(yīng);減力柱3可與下模4做成一體，亦可分開 制作后通過合適的方式連接成一個(gè)整體;該方法內(nèi)容包括如下步驟：
[0030] 1)將護(hù)環(huán)毛坯2置于下模4的錐面上，中空的上模1通過與減力柱3的配合置于護(hù)環(huán) 毛坯2的上端面的錐面上；在圓筒形護(hù)環(huán)毛坯2的上端面和下端面各加工一個(gè)錐面，錐面母 線與徑向的夾角等于模具裝置與護(hù)環(huán)毛坯2材料之間的摩擦系數(shù)對(duì)應(yīng)的摩擦角；上模1、下 模4與護(hù)環(huán)毛坯2接觸面均為錐面結(jié)構(gòu)，其錐角與護(hù)環(huán)毛坯2上端面和下端面的錐面相對(duì)應(yīng)； 采用高壓栗或通過增壓器將高壓液體注入護(hù)環(huán)毛坯2與減力柱3之間的空腔，實(shí)現(xiàn)徑向加 載，使護(hù)環(huán)毛坯2產(chǎn)生脹形的效果;利用液壓機(jī)或?qū)Ｓ醚b置通過上模1向護(hù)環(huán)毛坯2施加軸向 載荷，使護(hù)環(huán)毛坯2產(chǎn)生鐓粗的效果，同時(shí)對(duì)護(hù)環(huán)毛坯2內(nèi)部的高壓液體起密封作用；
[0031] 2)高壓液體從下模通過減力柱3進(jìn)入護(hù)環(huán)毛坯2與減力柱3之間的環(huán)形空腔，施加 均布的液體壓力Ρ于護(hù)環(huán)毛坯2內(nèi)壁，使其產(chǎn)生脹形的效果。液壓機(jī)或?qū)Ｓ眉虞d設(shè)備通過模 具裝置對(duì)護(hù)環(huán)毛坯2施加軸向壓縮載荷F使其產(chǎn)生鐓粗效果，同時(shí)對(duì)護(hù)環(huán)毛坯2內(nèi)部的高壓 液體起密封作用。在液體壓力Ρ與軸向壓縮載荷F的共同作用下，護(hù)環(huán)毛坯2產(chǎn)生脹形與鐓粗 的復(fù)合塑性變形，達(dá)到強(qiáng)化的目的；
[0032] 3)每一組軸向載荷和徑向載荷的組合及其變化規(guī)律構(gòu)成一個(gè)加載路徑;在滿足護(hù) 環(huán)毛坯2強(qiáng)化要求的條件下，對(duì)于具有確定性能要求的護(hù)環(huán)毛坯2及材料性能確定的護(hù)環(huán)毛 坯2,根據(jù)材料的塑性指標(biāo)及液壓機(jī)的力能參數(shù)選擇合理的加載路徑：即采用不同的軸向載 荷(即鐓粗力)和徑向載荷(即高壓液體壓力)相匹配；
[0033] 4)由于工藝實(shí)施過程中液體壓力ρ與軸向壓縮載荷F難于控制，根據(jù)塑性力學(xué)本構(gòu) 關(guān)系，將對(duì)液體壓力Ρ與軸向壓縮載荷F的控制轉(zhuǎn)換為對(duì)上模1的壓下速度V和高壓液體進(jìn)入 護(hù)環(huán)毛坯2內(nèi)腔流量Q的控制；
[0034] 某成品護(hù)環(huán)尺寸要求為內(nèi)徑1000mm，外徑1250mm，高度8 00mm，選用材料為 Mnl8Crl8N。護(hù)環(huán)產(chǎn)品要求其內(nèi)壁處的屈服強(qiáng)度為1300MPa，材料的硬化特性為
[0035] σ = 6G6 + 2174^
[0036] 護(hù)環(huán)內(nèi)壁的等效應(yīng)變需達(dá)到0.319方能達(dá)到要求的性能指標(biāo)。經(jīng)測試，護(hù)環(huán)毛坯與 模具裝置之間的摩擦系數(shù)為〇. 12，故護(hù)環(huán)毛坯上端錐面和下端錐面的傾角均為β = 6.8°。 [0037] 實(shí)施例1
[0038] 護(hù)環(huán)強(qiáng)化過程中，取其軸向應(yīng)變?yōu)?0.2,相應(yīng)的護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)徑切向應(yīng)變?yōu)?.315。 故而可得護(hù)環(huán)毛坯高度為977.1，護(hù)環(huán)毛坯外徑為912.2，由體積不變條件得護(hù)環(huán)毛坯外徑 為609.6。對(duì)上述數(shù)據(jù)按照預(yù)留一定加工余量的原則適當(dāng)圓整：護(hù)環(huán)毛還高度980mm，內(nèi)徑 610mm，外徑915mm。調(diào)整壓機(jī)壓下速度及高壓液體進(jìn)入護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)腔的流量，使上模下壓速 度與護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)壁或（外壁)直徑的增大速度相匹配，即可得到性能及尺寸符合要求的護(hù) 環(huán)。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 護(hù)環(huán)尺寸及要求同實(shí)施例1。護(hù)環(huán)強(qiáng)化過程中，取其軸向應(yīng)變?yōu)?0.25,相應(yīng)的護(hù)環(huán) 毛坯外徑切向應(yīng)變?yōu)?.297。故而可得護(hù)環(huán)毛坯高度為1027.2，護(hù)環(huán)毛坯外徑為928.8，由體 積不變條件可得護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)徑為651.6。對(duì)上述數(shù)據(jù)按照預(yù)留一定加工余量的原則適當(dāng)圓 整:護(hù)環(huán)毛還高度1030mm，內(nèi)徑760mm，外徑1015mm。調(diào)整壓機(jī)壓下速度及高壓液體進(jìn)入護(hù)環(huán) 毛坯內(nèi)腔的流量，使上模下壓速度與護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)壁或（外壁)直徑的增大速度相匹配，即可 得到性能及尺寸符合要求的護(hù)環(huán)。
[0041 ] 實(shí)施例3
[0042] 護(hù)環(huán)強(qiáng)化過程中，取其軸向應(yīng)變?yōu)?0.28,相應(yīng)的護(hù)環(huán)毛坯外徑切向應(yīng)變?yōu)?.272。 故而可得護(hù)環(huán)毛坯高度為1058.5，護(hù)環(huán)毛坯外徑為952.3，由體積不變條件可得護(hù)環(huán)毛坯內(nèi) 徑為694.1。對(duì)上述數(shù)據(jù)按照預(yù)留一定加工余量的原則適當(dāng)圓整：護(hù)環(huán)毛還高度1065mm，內(nèi) 徑780mm，外徑1018mm。調(diào)整壓機(jī)壓下速度及高壓液體進(jìn)入護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)腔的流量，使上模下 壓速度與護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)壁或(外壁)直徑的增大速度相匹配，即可得到性能及尺寸符合要求的 護(hù)環(huán)。
[0043] 若采用單純脹形工藝時(shí)，只有一組護(hù)環(huán)毛坯尺寸與最終護(hù)環(huán)產(chǎn)品的性能尺寸相對(duì) 應(yīng):高度938.3，護(hù)環(huán)毛坯外徑為908.6，由體積不變條件可得護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)徑為588.2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鐓粗脹形復(fù)合強(qiáng)化方法，其特征在于：該方法實(shí)現(xiàn)有賴于模具裝置 及其裝配關(guān)系，所述模具裝置包括上模、減力柱和下模;所述模具裝置與護(hù)環(huán)毛坯的裝配關(guān) 系是：護(hù)環(huán)毛坯的上端面和下端面各加工一個(gè)錐面，錐面傾角β等于護(hù)環(huán)毛坯端面與上模、 下模接觸面之間的摩擦角;上模與下模設(shè)置相同的錐面與護(hù)環(huán)毛坯的上端面和下端面相適 應(yīng);該方法包括如下步驟： 1) 將護(hù)環(huán)毛坯置于下模的錐面上，中空的上模通過與減力柱的配合置于護(hù)環(huán)毛坯的上 端面的錐面上;在圓筒形護(hù)環(huán)毛坯的上端面和下端面各加工一個(gè)錐面，錐面母線與徑向的 夾角等于模具裝置與護(hù)環(huán)毛坯材料之間的摩擦系數(shù)所對(duì)應(yīng)的摩擦角；上模、下模與護(hù)環(huán)毛 坯接觸面均為錐面結(jié)構(gòu)，其錐角與護(hù)環(huán)毛坯上端面和下端面的錐面相對(duì)應(yīng)； 2) 采用高壓栗或通過增壓器將高壓液體從下模通過減力柱注入護(hù)環(huán)毛坯與減力柱之 間的環(huán)形空腔，施加液體壓力Ρ于護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)環(huán)毛坯的徑向加載，使其產(chǎn)生脹 形的效果;利用液壓機(jī)或?qū)Ｓ醚b置通過上模向護(hù)環(huán)毛坯施加軸向壓縮載荷F，使之產(chǎn)生鐓粗 的效果，同時(shí)對(duì)護(hù)環(huán)毛坯內(nèi)部的高壓液體起密封作用；軸向與徑向同時(shí)加載或者按照不同 的順序使護(hù)環(huán)毛坯產(chǎn)生鐓粗和脹形的復(fù)合變形，達(dá)到使其強(qiáng)化的目的； 3) 護(hù)環(huán)毛坯在內(nèi)壓壓力ρ與軸向壓縮載荷F的共同作用下產(chǎn)生塑性變形達(dá)到使護(hù)環(huán)毛 坯強(qiáng)化的目的;在滿足護(hù)環(huán)材料屈服條件的前提下，每一組確定的軸向壓縮載荷F和徑向載 荷內(nèi)壓壓力Ρ及其變化規(guī)則構(gòu)成一個(gè)加載路徑，調(diào)整內(nèi)壓壓力Ρ與軸向壓縮載荷F之間的比 例獲得不同的加載路徑； 4) 在護(hù)環(huán)毛坯強(qiáng)化過程中內(nèi)壓壓力ρ與軸向壓縮載荷F難于控制，根據(jù)塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān) 系，將對(duì)內(nèi)壓壓力Ρ與軸向壓縮載荷F的控制轉(zhuǎn)換為對(duì)上模的壓下速度ν和高壓液體進(jìn)入環(huán) 坯內(nèi)腔的流量Q控制。
【文檔編號(hào)】B21K1/76GK106077419SQ201610534480
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】李緯民, 朱麗, 趙文華, 郭曉琳
【申請人】燕山大學(xué)