大型饼类锻件渐进式锻造成形方法

摘要

一种大型饼类锻件渐进式锻造方法，工艺步骤包括安装及调整；第一次单面成形；第二、三、四次单面成形；继续多次翻转成形；滚圆整形。关键是采用了渐进式布砧方式和运砧方式，保证了每一砧压下过程中砧子和坯件渐进式接触，提供三向压应力促进内部空隙性缺陷的消除和修复；改善单一的金属流动方向，由于采用渐进式锻造，局部不同时变形，降低了压机载荷，提高了设备的生产效率，减小成形力实现了小设备干大活；可以实现小锻比成形，缩短加工周期从而降低生产成本。

权利要求

1.一种大型饼类锻件渐进式锻造方法，其特征是工艺步骤如下：

1)安装及调整：把上、下砧安放于160MN压机上，确保上砧砧面与工作台水平面呈夹角α，α取值范围为0°＜α＜45°，并将锻坯吊放于下砧上，调整坯料位置便于上砧压下时从冒口端压下；

2)第一次单面成形：上砧下行，随着压下量的增加，上砧与锻件的接触面积不断增加，锻件的轴向尺寸不断增大；随后调动锻件，上砧从钳把端完成一次压下过程；之后调整上砧使夹角α＝0°，同时使锻件与上砧相对位置居中压下，每次压下率均控制在13％～

20％；

3)第二、三、四次单面成形：完成第一次单面压下后，吊动锻件按照顺时针翻转180°，进行第二次单面成形；再将锻件按照顺时针翻转90°，进行第三次单面成形；再将锻件按照顺时针翻转180°，进行第四次单面成形，成形过程和压下率控制同第一、二、三次单面成形，成形过程中关键在于每一个单面成形过程的最后一砧调整为α＝0°渐进式压下；

4)继续多次翻转成形：随着轴向尺寸的增加，一次进给无法完成的时候，先对冒口端多次进给压下，然后另一端对应多次进给压下，接着中间一次压下成形，翻转方式仍为沿顺时针方向翻转：0°→180°→90°→180°→90°→180°，以此类推，直到锻件达到成形尺寸要求；

5)滚圆整形：把上砧的角度调整至水平α＝0°，采用垂直压下方式进行滚圆整形完成锻造过程。

说明书

大型饼类锻件渐进式锻造成形方法

技术领域

[0001] 本发明属于自由锻加工技术领域，特别涉及一种大型饼类锻件渐进式锻造成形方法。

背景技术

[0002] 大型饼类锻件大都是造重大技术装备的关键零部件，常见的大型饼类锻件有：核电压力容器、汽轮机叶轮、大型封头、大型压机缸底等锻件，形大体重、成形困难、生产成本高、质量要求高。而目前我国大锻件行业存在生产力分散、生产效率低；设备老化、生产能力低、机械化水平低等特点，目前还是主要靠创新工艺实现“小设备干大活”，为此工艺的优化至关重要。常用的大型饼类锻件成形方法有：下平砧拔长、上平砧下V型砧拔长、上下V型砧拔长、WHF锻造法、FM锻造法等。上述各种锻造工艺成形特点是拔长过程布砧方式为：砧面垂直于压下方向，，运砧方式为同方向顺序进砧。成形过程中砧子和工件的接触面相对固定，容易产生明显的轴向和横向拉应力，不利于内部空隙性缺陷的消除修复且易诱发微裂纹，同时金属流向单一、缺乏连贯性，力学性能各向异性严重，无法保证成形的均匀性；由于砧子和工件的接触面相对固定，导致压机载荷居高不下，压机生产能力未能充分发挥生产率低下，增加了成形难度。发明内容：

[0003] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，而提供一种大型饼类锻件渐式锻造成形方法。

[0004] 本发明所涉及的一种大型饼类锻件渐进式锻造方法，包括如下工艺步骤：

[0005] 1)安装及调整：把上、下砧安放于160MN压机上，确保上砧砧面与工作平台水平面呈夹角α，α取值范围为0°＜α＜45°，并将锻坯吊放于下砧上，调整坯料位置便于上砧压下时从冒口端压下；

[0006] 2)第一次单面成形：上砧下行，随着压下量的增加，上砧与锻件的接触面积不断增加，锻件的轴向尺寸不断增大；随后调动锻件，上砧从钳把端完成一次压下过程；之后调整上砧使夹角α＝0°，同时使锻件与上砧相对位置居中压下，每次压下率均控制在13％～20％；

[0007] 3)第二、三、四次单面成形：完成第一次单面压下后，吊动锻件按照顺时针翻转180°，进行第二次单面成形；再将锻件按照顺时针翻转90°，进行第三次单面成形；再将锻件按照顺时针翻转180°，进行第四次单面成形，成形过程和压下率控制同第一、二、三次单面成形，成形过程中关键在于每一个单面成形过程的最后一砧调整为α＝0°渐进式压下；

[0008] 4)继续多次翻转成形：随着轴向尺寸的增加，一次进给无法完成的时候，先对冒口端多次进给压下，然后另一端对应多次进给压下，接着中间一次压下成形，翻转方式仍为沿顺时针方向翻转：0°→180°→90°→180°→90°→180°，以此类推，直到锻件达到成形尺寸要求；

[0009] 5)滚圆整形：把上砧的角度调整至水平α＝0°，采用垂直压下方式进行滚圆整形完成锻造过程。

[0010] 本发明所涉及的方法一种大型饼类锻件渐进式锻造成形方法，每一砧压下过程中由于砧子和坯件渐进式接触，改善了大型饼类锻件力学性能的各向异性，提供三向压应力促进内部空隙性缺陷的消除和修复；改善单一的金属流动方向，增加了轴向纤维的延展性提高轴向力学性能；由于采用渐进式锻造，局部不同时变形，降低了压机载荷，提高了设备的生产效率，减小成形力实现了小设备干大活；可以实现小锻比成形，缩短加工周期从而降低生产成本。附图说明：

[0011] 图1大型饼类锻件渐进式锻造法示意图

[0012] 图2运砧示意图(a→b→c)

[0013] 图2a一次单面成形从冒口端压下示意图

[0014] 图2b一次单面成形从钳把端压下示意图

[0015] 图2c一次单面成形从中间一次压下示意图

[0016] 图3A-A剖面图

[0017] 1、上砧 2、圆柱坯 3、下砧 4、环套具体实施方式：

[0018] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

[0019] 实施例

[0020] 本实施例是对某大型压机缸底零件进行渐进式锻造成形，锻造过程在160MN压机上完成，坯料为Φ3500mm×1800mm的铸钢圆柱坯2，上砧是砧角为135°的V型砧1(如图3所示)，下砧为大平台3，环套4起定位和夹持作用。1)安装及调整；将均温为1200℃，尺寸为Φ3500mm×1800mm的圆柱坯2放置在大平台3上，环套4将其固定，使上砧1砧面与坯料2轴线成15°夹角(如图1所示)，并调整坯料的位置保证成形过程从坯料的冒口端开始。如此布砧可适当改善金属流向，接砧处金属流动平缓，可增加锻件纤维组织的轴向延展性和柔韧性，减弱力学性能的各向异性，提高锻件的成形质量；

[0021] 2)第一次单面成形：如图2a所示，上砧1下行，从坯料2的冒口端以15％的压下率压下；然后如图2b所示从坯料2的钳把端压下，压下率为15％，最后调整上砧1使其安装夹角α为0°如图2c所示，以16.7％的压下率从坯料成形部分中间压下；上砧1是V型砧加之其倾斜布砧，锻造过程中在坯料的内部产生三向压应力，随着压下过程上砧和坯料的接触面渐进增加，局部同时变形，有助于增大变形区域促使内部产生均匀分布的大应变；

[0022] 3)第二、三、四次单面成形：完成第一次单面压下后，吊动锻件2按照顺时针翻转180°，进行第二次单面成形；再将锻件按照顺时针翻转90°，进行第三次单面成形；再将锻件按照顺时针翻转180°，进行第四次单面成形。成形过程和压下率控制同第一趟单面成形，成形过程中关键在于每一次单面成形过程的最后一砧调整为α＝0°渐进式压下；

[0023] 4)继续多次翻转成形：随着轴向尺寸的增加，当轴向一次进给无法完成一次单面成形时，上砧先从坯料的冒口端以15％的压下率压下一次，然后调动坯料2轴向进给，也以15％的压下率成形；接着从坯料2的钳把端以15％的压下率多次轴向进给成形保证中间尺寸可以一次压下成形；然后调整上砧1使其安装夹角α为0°，以16.7％的压下率从坯料成形部分中间压下完成一次单面成形。之后重复单面成形过程，压下率同上一次单面成形相同，坯料沿顺时针方向按照如下方式翻转成形：0°→180°→90°→180°→90°→180°，以此类推，直到锻件2尺寸达到Φ2200mm×4500mm，成形完毕。

[0024] 5)滚圆整形：把上砧1的角度调整至水平α＝0°，压下率为6％，采用垂直压下方式进行滚圆整形完成锻造过程。与普通下平台、上V型砧锻造法相比力学性能提高5％～50％，同时压机载荷在相同压下率下降低了7％～35％左右。

[0025] 本发明不局限于上述最佳实施方案，任何人在悉知本发明内容后都可得出其他各种形式的技术方案。例如对于夹角α可以根据实际需要进行调整，下砧、上砧形状和尺寸都可以根据实际情况进行调整，上砧甚至可以采用中间锥形凸起的V型砧进行拔长。但不论在砧形或结构上作任何变化，凡是与本发明相同或近似的通过渐进方式控制大型饼类锻件成形性能、降低成形载荷的方案均在其保护范围内。