一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法，包括如下步驟：步驟SS1將棒料毛坯使用中頻感應(yīng)加熱至1050℃~1250℃，采用自由敦粗與沖孔相復(fù)合的工藝進行制坯，終鍛溫度為950℃~1150℃；步驟SS2 對所述步驟SS1獲得的坯料進行徑?軸向輾環(huán)精整，工作溫度為1050℃~1150℃；步驟SS3 對所述步驟SS2獲得的坯料進行表面噴丸處理，中頻感應(yīng)加熱至1000℃~1200℃，采用模鍛進行凈成形，終鍛溫度為900℃~1150℃；步驟SS4 利用鍛造余熱對于所述步驟SS3獲得的工件進行壓平矯正，并通過微量鍛、壓進行二次加工產(chǎn)生形變強化提高工件力學(xué)性能，制得復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件。本發(fā)明可實現(xiàn)自動化連續(xù)作業(yè)，提高工件成形效率及精度，并顯著降低成形過程中的能耗，減少生產(chǎn)成本。
【專利說明】
一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法，屬于鍛造加 工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進步，礦山、高速列車等領(lǐng)域的機械設(shè)備逐 漸向大型化、復(fù)雜化發(fā)展，作為設(shè)備中的關(guān)鍵零部件，承受交變載荷或處于苛刻工況下的大 中型空心盤形鍛件的生產(chǎn)應(yīng)用也越來越受到廣泛關(guān)注。
[0003] 對于大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件，傳統(tǒng)的成形方法往往是采用分段鍛造，最后 拼焊成整環(huán)，但是，該方法容易導(dǎo)致盤坯變形并帶有焊接缺陷，在交變應(yīng)力或苛刻工況下容 易發(fā)生斷裂等時效行為，影響設(shè)備壽命及使用安全。公開號為CN 200910102905.9的專利文 獻公開了一種大中型不銹鋼空心盤形鍛件的乳制成形方法，該方法首先把不銹鋼棒料經(jīng)鐓 粗、壓型、沖孔成空心盤坯，再把該盤坯裝進輾乳機乳制成形，該方法能夠有效消除不銹鋼 空心盤形鍛件乳制過程中出現(xiàn)的過熱、過燒及組織異變等缺陷，并防止出現(xiàn)環(huán)角填充不滿 等缺陷，有效提升不銹鋼空心盤形鍛件的生產(chǎn)效率，但是該方法只適用于盤面無特殊結(jié)構(gòu) 的空心盤形件，對于盤面帶有復(fù)雜凸起結(jié)構(gòu)的大中型空心盤形件的一體化生產(chǎn)工藝，我國 還沒有該類成熟技術(shù)。因此有必要提出一種能使得復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形件所需的模鍛壓力有 效減少，盤面復(fù)雜凹凸結(jié)構(gòu)實現(xiàn)精密成形，成形后鍛件力學(xué)性能優(yōu)異的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空 心盤形鍛件的高效精密成形方法。本發(fā)明通過"中頻感應(yīng)加熱-自由鐓粗/碾環(huán)精整開坯-模 鍛成型-余熱矯正"一體化成形技術(shù)，使得復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形件所需的模鍛壓力有效減少， 盤面復(fù)雜凹凸結(jié)構(gòu)實現(xiàn)精密成形，成形后鍛件力學(xué)性能優(yōu)異。本發(fā)明還可實現(xiàn)自動化連續(xù) 作業(yè)，提高工件成形效率及精度，并顯著降低成形過程中的能耗，減少生產(chǎn)成本。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方 法，其特征在于，包括如下步驟：
[0006] 步驟SSl將棒料毛坯使用中頻感應(yīng)加熱至1050°C~1250°C，采用自由敦粗與沖孔 相復(fù)合的工藝進行制坯，終鍛溫度為950°C~1150°C ;
[0007] 步驟SS2對所述步驟SSl獲得的坯料進行徑-軸向輾環(huán)精整，工作溫度為1050°C~ 1150。。；
[0008] 步驟SS3對所述步驟SS2獲得的坯料進行表面噴丸處理，中頻感應(yīng)加熱至1000 °C~ 1200°C，采用模鍛進行凈成形，終鍛溫度為900°C~1150°C ;
[0009] 步驟SS4利用鍛造余熱對于所述步驟SS3獲得的工件進行壓平矯正，并通過微量 鍛、壓進行二次加工產(chǎn)生形變強化提高工件力學(xué)性能，制得復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件。
[0010] 優(yōu)選地，所述復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的外徑尺寸是Φ 500- Φ 2000mm，內(nèi)徑尺寸是 Φ 200- Φ 1000 mm，軸向厚度尺寸是30mm-lOOmm，以提高工件使用性能。
[0011] 優(yōu)選地，所述復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的盤面一側(cè)帶有復(fù)雜的凸起筋結(jié)構(gòu)。
[0012] 優(yōu)選地，所述步驟SSl所述的自由敦粗與沖孔相復(fù)合的工藝，包括:采用自由鍛電 液錘結(jié)合沖孔模同時進行敦粗與沖孔加工，能夠有效減輕模鍛設(shè)備和模具負(fù)荷，提高坯料 成型精度，坯料表面不存在自由鍛與馬架擴孔的多棱形。
[0013] 優(yōu)選地，所述步驟SS2所述的徑-軸向輾環(huán)精整，包括:利用所述步驟SSl的制坯余 熱進行輾環(huán)精整，無需再次加熱，除降低生產(chǎn)能耗外，還可消除因重復(fù)加熱氧化而導(dǎo)致嵌入 式缺陷的形成。
[0014] 優(yōu)選地，所述步驟SS3所述的模鍛為開式模鍛，提高金屬充型能力，并顯著降低模 具損傷。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟SS4所述的壓平矯正，包括:采用軸向壓板對工件進行壓平矯正， 可實現(xiàn)低應(yīng)力整形，促進盤體殘余應(yīng)力的釋放，減小開裂傾向。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟SS4所述的微量鍛、壓二次加工產(chǎn)生形變強化的溫度范圍為550 °C-750°C，產(chǎn)生鍛造纖維流線，同時通過形變強化效應(yīng)提升鍛件的力學(xué)性能，并形成有益的 殘余壓應(yīng)力。
[0017] 本發(fā)明所提供的一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法，鐓粗/ 輾環(huán)精整開坯與模鍛成型能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)配合，可以通過改變輾環(huán)過程中錐輥錐面形狀、尺 寸及模具參數(shù)制造不同尺寸及復(fù)雜盤面結(jié)構(gòu)的盤形鍛件。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：（1)本發(fā)明將鐓粗/輾環(huán)精整開坯與 模鍛成型相匹配，空心盤形坯料能夠顯著降低模鍛成形所需壓力噸位，同時提高盤面復(fù)雜 結(jié)構(gòu)的成形效率，顯著降低設(shè)備投入及生產(chǎn)成本；（2)采用較小噸位壓力機及開式模鍛能夠 顯著降低模具損耗，節(jié)省大量模具材料、維護等費用；（3)采用余熱矯正并通過在550Γ~ 750Γ下進行微量二次變形，進一步提升工件的力學(xué)性能；（4)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)自動化連續(xù) 作業(yè)，提高工件成形效率及精度，同時也實現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形工件制造技術(shù)從鑄造向 鍛造轉(zhuǎn)換的技術(shù)進步。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的實施例1鍛造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件100倍下金相組織圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明的實施例1鍛造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件500倍下金相組織圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。以下實施例所采用的Cr-Mo-Ni-V系熱 強鋼成分如表1所示。
[0022] 表1鍛造用用Cr-Mo-V系熱強鋼主要化學(xué)成分：
[0024] 實施例1
[0025]本實施例的加工步驟如下：
[0026] 1.將棒料毛坯使用中頻感應(yīng)加熱至1050°C~1150°C，利用單臂自由鍛電液錘根據(jù) 自由敦粗與沖孔相復(fù)合的工藝進行制坯，過程中使用沖孔模進行沖孔，孔徑為100mm，終鍛 溫度為 l〇〇〇°C ~1150°C;
[0027] 2.將上述坯料直接安裝至數(shù)控輾環(huán)機上并定位，無需二次加熱，將坯料碾成與鍛 造模腔相匹配的尺寸；
[0028] 3.對上述圓環(huán)進行表面噴丸處理，放入中頻感應(yīng)加熱爐加熱至1200°C，采用開式 模鍛的方式進行凈成形，終鍛溫度為90(TC~1050°C;
[0029] 4.利用鍛造余熱在550°C采用軸向壓板對鍛件進行壓平矯正，并通過微量鍛、壓進 行二次加工產(chǎn)生形變強化提高工件力學(xué)性能。
[0030] 實施例2
[0031]本實施例的加工步驟如下：
[0032] 1.將棒料毛坯使用中頻感應(yīng)加熱至1100°C~1200°C，利用單臂自由鍛電液錘根據(jù) 自由敦粗與沖孔相復(fù)合的工藝進行制坯，過程中使用沖孔模進行沖孔，孔徑為100mm，終鍛 溫度為950°C~1050°C;
[0033] 2.將上述坯料直接安裝至數(shù)控輾環(huán)機上并定位，無需二次加熱，將坯料碾成與鍛 造模腔相匹配的尺寸；
[0034] 3.對上述圓環(huán)進行表面噴丸處理，放入中頻感應(yīng)加熱爐加熱至IlOOcC，采用開式 模鍛的方式進行凈成形，終鍛溫度為90(TC~1050°C;
[0035] 4.利用鍛造余熱在600°C采用軸向壓板對鍛件進行壓平矯正，并通過微量鍛、壓進 行二次加工產(chǎn)生形變強化提高工件力學(xué)性能。
[0036] 實施例3
[0037]本實施例的加工步驟如下：
[0038] 1.將棒料毛坯使用中頻感應(yīng)加熱至1100°C~1200°C，利用單臂自由鍛電液錘根據(jù) 自由敦粗與沖孔相復(fù)合的工藝進行制坯，過程中使用沖孔模進行沖孔，孔徑為150mm，終鍛 溫度為950°C~1050°C;
[0039] 2.將上述坯料直接安裝至數(shù)控輾環(huán)機上并定位，無需二次加熱，將坯料碾成與鍛 造模腔相匹配的尺寸；
[0040] 3.對上述圓環(huán)進行表面噴丸處理，放入中頻感應(yīng)加熱爐加熱至IlOOcC，采用開式 模鍛的方式進行凈成形，終鍛溫度為950°C~1150°C ;
[0041] 4.利用鍛造余熱在700°C采用軸向壓板對鍛件進行壓平矯正，并通過微量鍛、壓進 行二次加工產(chǎn)生形變強化提高工件力學(xué)性能。
[0042] 實施例4
[0043]本實施例的加工步驟如下：
[0044] 1.將棒料毛坯使用中頻感應(yīng)加熱至1150°C~1250°C，利用單臂自由鍛電液錘根據(jù) 自由敦粗與沖孔相復(fù)合的工藝進行制坯，過程中使用沖孔模進行沖孔，孔徑為150mm，終鍛 溫度為950°C~1050°C;
[0045] 2.將上述坯料直接安裝至數(shù)控輾環(huán)機上并定位，無需二次加熱，將坯料碾成與鍛 造模腔相匹配的尺寸；
[0046] 3.對上述圓環(huán)進行表面噴丸處理，放入中頻感應(yīng)加熱爐加熱至1150°C，采用開式 模鍛的方式進行凈成形，終鍛溫度為90(TC~1050°C;
[0047] 4.利用鍛造余熱在750°C采用軸向壓板對鍛件進行壓平矯正，并通過微量鍛、壓進 行二次加工產(chǎn)生形變強化提高工件力學(xué)性能。
[0048] 組織性能測試
[0049] 根據(jù)國標(biāo)GB/T 228.1-2010和GB-T229-2007測試試樣室溫拉伸及沖擊性能，測試 結(jié)果如表2所示。
[0050] 表2各實施例獲得鍛件的力學(xué)性能
[0051]
[0052] 在實施例1的鍛件上取樣，經(jīng)過機械打磨、拋光后，用4%硝酸酒精腐蝕后，利用光 學(xué)金相顯微鏡對其金相組織進行檢測，檢測結(jié)果如圖1和圖2所示。
[0053]實施例1~4獲得的復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件尺寸結(jié)構(gòu)均達(dá)到設(shè)計要求，盤面復(fù)雜凸 起結(jié)構(gòu)成形完整，均未出現(xiàn)鍛造裂紋。由表2各實施例產(chǎn)品的力學(xué)性能參數(shù)可知，該方法制 得空心盤形鍛件力學(xué)性能優(yōu)異，具有良好的強韌性匹配。由圖1低倍顯微組織圖可知，該方 法能夠確保鍛件產(chǎn)生明顯的鍛造纖維流線，有利于盤面力學(xué)性能的提升，由圖2可知，該方 法使得鍛件獲得板條狀貝氏體、粒狀貝氏體及準(zhǔn)多邊形鐵素體組織，組織結(jié)構(gòu)均勻，確保鍛 件具有優(yōu)異的強韌性匹配的同時，也為工件后續(xù)熱處理打下良好的基礎(chǔ)。
[0054]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法，其特征在于，包括如下步 驟： 步驟SSl將棒料毛坯使用中頻感應(yīng)加熱至1050°C~1250°C，采用自由敦粗與沖孔相復(fù) 合的工藝進行制坯，終鍛溫度為950°C~1150°C ; 步驟SS2對所述步驟SSl獲得的坯料進行徑-軸向輾環(huán)精整，工作溫度為1050°C~1150 °C； 步驟SS3對所述步驟SS2獲得的坯料進行表面噴丸處理，中頻感應(yīng)加熱至1000 °C~1200 °C，采用模鍛進行凈成形，終鍛溫度為90(TC~1150°C ; 步驟SS4利用鍛造余熱對于所述步驟SS3獲得的工件進行壓平矯正，并通過微量鍛、壓 進行二次加工產(chǎn)生形變強化提高工件力學(xué)性能，制得復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法，其 特征在于，所述復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的外徑尺寸是Φ 500-Φ 2000mm，內(nèi)徑尺寸是Φ 200-Φ 1000mm，軸向厚度尺寸是30mm_l 00mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法，其 特征在于，所述復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的盤面一側(cè)帶有復(fù)雜的凸起筋結(jié)構(gòu)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法，其 特征在于，所述步驟SSl所述的自由敦粗與沖孔相復(fù)合的工藝，包括:采用自由鍛電液錘結(jié) 合沖孔模同時進行敦粗與沖孔加工。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法，其 特征在于，所述步驟SS2所述的徑-軸向輾環(huán)精整，包括:利用所述步驟SSl的制坯余熱進行 輾環(huán)精整，無需再次加熱。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法，其 特征在于，所述步驟SS3所述的模鍛為開式模鍛。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法，其 特征在于，所述步驟SS4所述的壓平矯正，包括:采用軸向壓板對工件進行壓平矯正。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大中型復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心盤形鍛件的高效精密成形方法，其 特征在于，所述步驟SS4所述的微量鍛、壓二次加工產(chǎn)生形變強化的溫度范圍為550 °C_750 cC。
【文檔編號】B23P15/00GK105921948SQ201610289601
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】王章忠, 朱帥帥, 張保森, 巴志新, 毛向陽, 董強勝, 朱曄濤, 周承如
【申請人】南京工程學(xué)院