專利名稱：內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法
技術領域：
本發明涉及一種環件軋制成形的方法，特別涉及一種內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法。
背景技術：
隨著科技的進步和經濟的發展，工業生產中對環形件尤其是大型環形件的需求量越來越大，在某些大型設備中，環形件已成為影響裝備性能指標的關鍵部件。目前世界各國對環形件的生產和加工工藝進行了廣泛的研究，能夠加工制造的環形件尺寸范圍不斷擴大，截面形狀更加復雜，材料選擇不斷豐富，對制造工藝提出的要求也越來越高。傳統的環形件尤其是風電法蘭等大型環形件的生產主要采用整體鍛造和馬杠擴孔等方法，環件軋制技術是連續局部塑性加工成形工藝，與傳統鍛造工藝相比，它具有大幅度降低設備噸位和投資、振動沖擊小、節能節材、生產成本低等顯著技術經濟優點，是大型軸承環、齒輪環、法蘭環、火車車輪及輪箍、燃汽輪機環等各類無縫環件的先進制造技術。環件軋制技術在機械、汽車、火車、船舶、石油化工、航空航天、風電、原子能等許多工業領域中日益得到廣泛的應用。本發明涉及的內臺階截面環件用途廣泛，對顯微組織、力學性能和尺寸精度要求高，利用環件軋制技術成形來生產內臺階截面環件已逐漸成為一種趨勢。目前，內臺階截面環件通常采用徑向軋制加機械切削加工聯合完成，即先通過徑向輾擴加工出矩形截面的環件，再通過機械切削將矩形截面環件加工成內臺階截面環件，其加工流程為⑴墩粗；⑵沖孔；⑶徑向輾擴；⑷平端面；(5)熱處理；(6)機械切削加工。這種工藝生產內臺階截面環件的主要問題是(I)加工余量大，原料浪費嚴重，材料利用率低；(2)生產效率低，勞動強度大；(3)環件輾環軋制過程中火次多，鍛件需要反復加熱，能耗高；(4)輾環軋制精度低，形狀尺寸難以保證，廢品率高；(5)后續機加工余量大，耗時長,對機床、刀具磨損大；(6)生產成本高。
發明內容
針對上述不足，本發明的目的在于提供一種內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法，該方法由徑軸向軋制出內臺階截面環件，可大幅提高材料利用率，減少鍛造火次節約能源，具有成本低，生產效率高的特點。為了實現上述目的，本發明采取的的技術方案為內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法，其步驟如下(I)將圓柱形鋼坯料鋸切成料段；(2)將上述料段加熱奧氏體化并保溫，在熱變形溫度區間鍛造成軋制用環件毛坯；(3)將上述環件毛坯加熱奧氏體化并保溫，放入徑軸向軋環機孔型內軋制成形；(4)將上述鍛件正火、回火熱處理；(5)將上述熱處理后鍛件經機械切削加工成產品。
步驟(I)中所述的下料料段長度為L = (2 6) (Bb+Bs)，Bb為環形鍛件大孔部分的軸向尺寸，Bs為環形鍛件小孔部分的軸向尺寸，料段直徑根據環件鍛件體積與料段體積相等條件確定。步驟⑵所述奧氏體化溫度為1200°C 1250°C，奧氏體化保溫時間為90 150分鐘，所述鍛造熱變形溫度區間為800°C 1250°C。步驟(2)所述料段經滾圓、鐓粗、沖孔、擴孔、平整工序，制成軋制用環件毛坯；所述環件毛坯大孔部分的軸向尺寸為Bm = Bb+c,c = 0 0. 3(Bb+Bs)，環件毛坯小孔部分的軸向尺寸為Bstl = Bs ;環件毛還的大孔直徑為db(l = db/k,軋制比k = I. 5 6, db為環件鍛件大孔直徑；根據環件鍛件內孔臺階尺寸確定毛坯小孔直徑ds(l，ds0 = dbcr(db-ds)，其中ds為環件鍛件的小孔直徑；根據環件鍛件體積與環件毛坯體積相等確定環件毛坯外徑Dtl, D為環件鍛件的外徑。步驟(3)所述奧氏體化溫度為1200°C 1250°C，奧氏體化保溫時間為30 60分鐘；徑軸向軋制成形溫度區間為850°C 1250°C ;徑軸向軋制成形在徑軸向軋環機孔型內進行，通過徑向孔型后的毛坯又進入一對錐輥組成的軸向孔型，產生軸向高度減小的塑形變形。步驟(3)毛所述的徑軸向軋制成形，軋制中徑軸向進給速度按下式計算
權利要求
1.內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法，其特征是按以下步驟實現 (1)將圓柱形鋼坯料鋸切成料段； (2)將上述料段加熱奧氏體化并保溫，在熱變形溫度區間鍛造成軋制用環件毛坯； (3)將上述環件毛坯加熱奧氏體化并保溫，放入徑軸向軋環機孔型內軋制成形； (4)將上述鍛件正火、回火熱處理； (5)將上述熱處理后鍛件經機械切削加工成產品。
2.根據權利要求I所述的內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法，其特征是，步驟(I)中所述的下料料段長度為L = (2 6) (Bb+Bs),Bb為環形鍛件大孔部分的軸向尺寸，Bs為環形鍛件小孔部分的軸向尺寸，料段直徑根據環件鍛件體積與料段體積相等條件確定。
3.根據權利要求I所述的內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法，其特征是，步驟(2)所述奧氏體化溫度為1200°C 1250°C，奧氏體化保溫時間為90 150分鐘，所述鍛造熱變形溫度區間為800°C 1250°C。
4.根據權利要求I所述的內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法，其特征是，步驟(2)所述料段經滾圓、鐓粗、沖孔、擴孔、平整工序，制成軋制用環件毛坯；所述環件毛坯大孔部分的軸向尺寸為Bbtl = Bb+c,c = 0 0. 3(Bb+Bs),環件毛還小孔部分的軸向尺寸為Bstl = Bs ；環件毛坯的大孔直徑為dM = db/k，軋制比k = I. 5 6，db為環件鍛件大孔直徑；根據環件鍛件內孔臺階尺寸確定毛坯小孔直徑ds(l，ds(l = dM-(db-ds)，其中ds為環件鍛件的小孔直徑；根據環件鍛件體積與環件毛坯體積相等確定環件毛坯外徑Dtl, D為環件鍛件的外徑。
5.根據權利要求I所述的內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法，其特征是，步驟(3)所述奧氏體化溫度為1200°C 1250°C，奧氏體化保溫時間為30 60分鐘；徑軸向軋制成形溫度區間為850°C 1250°C;徑軸向軋制成形在徑軸向軋環機孔型內進行，通過徑向孔型后的毛坯又進入一對錐輥組成的軸向孔型，產生軸向高度減小的塑形變形。
6.根據權利要求I所述的內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法，其特征是，步驟(3)毛所述的徑軸向軋制成形，軋制中徑軸向進給速度按下式計算
7.根據權利要求I所述的內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法，其特征是，步驟(4)所述熱處理由正火、回火組成，正火先加熱到610°C 660°C，保溫時間為60 120分鐘，然后加熱到890°C 910°C，保溫60 180分鐘后出爐，空冷至室溫；回火溫度為580°C 620°C，時間為180 360分鐘，后出爐空冷至室溫。
8.根據權利要求I所述的內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法，其特征是，步驟(5)所述機械加工所用設備為立式車床。
全文摘要
本發明涉及一種內臺階截面環件徑軸向軋制成形的方法，該方法先將原材料鋸切成料段，將料段從室溫均勻加熱到奧氏體化溫度并保溫后，經滾圓、鐓粗、沖孔、擴孔、平整，鍛成軋制用環件毛坯；再將環件毛坯放入加熱爐中加熱到設定溫度保溫后取出，放入徑軸向軋環機孔型內軋制成形，經過多轉軋制變形成為規定形狀尺寸的內臺階截面環形鍛件；鍛件經正火、回火熱處理以保障力學性能，最后將鍛件切削加工成產品。本發明為內臺階截面環形鍛件近終型精密成形，減少后續機械加工余量，大幅提高了材料利用率，減少了鍛造火次節約了能耗，具有生產效率高、成本低的特點。
文檔編號B21J1/00GK102615224SQ201210088288
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者于承雪, 劉敬廣, 徐淑波, 景財年, 甘洋洋, 蔡元興 申請人:山東建筑大學