專利名稱：同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)形法蘭件輾擴成形的方法，特別涉及一種同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中對環(huán)形件尤其是大型環(huán)形件的需求量越來越大，在某些大型設(shè)備中，環(huán)形件已成為影響性能指標的關(guān)鍵部件。目前世界各國對環(huán)形件的生產(chǎn)和加工工藝進行了廣泛的研究，可制造的環(huán)形件尺寸范圍不斷擴大，截面形狀更加復(fù)雜，材料選擇不斷增加，對制造工藝提出的要求也越來越高。傳統(tǒng)的環(huán)形件尤其是風電法蘭等大型環(huán)形件的生產(chǎn)主要采用自由鍛、整體模鍛和馬杠擴孔等方法，環(huán)件輾擴技術(shù)是連續(xù)局部塑性加工成形工藝，與傳統(tǒng)工藝相比，它具有大幅度降低設(shè)備噸位和投資、振動沖擊小、節(jié)能節(jié)材、生產(chǎn)成本低等顯著技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)點，是軸承環(huán)、齒輪環(huán)、法蘭環(huán)、火車車輪及輪箍、燃汽輪機環(huán)等各類無縫環(huán)件的先進制造技術(shù)。環(huán)件輾擴技術(shù)在機械、汽車、火車、船舶、石油化工、航空航天、原子能等許多工業(yè)領(lǐng)域中日益得到廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明涉及的梯形階截面法蘭環(huán)件用途廣泛，對組織性能和尺寸精度要求高，利用環(huán)件軋制技術(shù)輾擴成形已逐漸成為一種趨勢。目前，梯形截面環(huán)件通常采用徑向輾擴加機械切削加工聯(lián)合完成，即先通過徑向輾擴加工出矩形截面的環(huán)件，再通過機械切削將矩形截面環(huán)件加工成梯形階截面環(huán)件，其加工流程為⑴墩粗；⑵沖孔；⑶徑向輾擴；⑷平端面；(5)機械切削加工。這種工藝生產(chǎn)梯形截面環(huán)件的主要問題是(I)加工余量大，材料利用率低；(2)生產(chǎn)效率低，勞動強度大；(3)環(huán)件需要反復(fù)加熱，能耗高；(4)生產(chǎn)成本高；(5) —次只能制造一個法蘭，設(shè)備利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法，本方法克服了傳統(tǒng)工藝一次只能制造一個法蘭的缺點，具有節(jié)約材料，減少能耗，成本低，生產(chǎn)效率高的特點。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的的技術(shù)方案為同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法，其步驟如下(I)下料，將圓柱形鋼坯料鋸切成料段；(2)將上述料段緩慢加熱到設(shè)定溫度并保溫，在鍛造溫度區(qū)間內(nèi)用油壓機鍛造成軋制用毛坯；(3)將上述環(huán)件毛坯回爐加熱到設(shè)定溫度并保溫，放入由異型驅(qū)動輥和異型芯輥共同組成的輾環(huán)機孔型中精確輾擴成形，得到軸向高度為目標梯形法蘭高度兩倍的環(huán)鍛件； (4)將上述輾擴成形后鍛件對稱切割成兩件；
(5)將上述切割后鍛件經(jīng)機械切削加工成產(chǎn)品。步驟⑴中所述的料段長度為L = (2. 5 5) B，B為梯形截面法蘭環(huán)鍛件的軸向高度，料段直徑根據(jù)環(huán)件鍛件體積與料段體積相等條件確定。步驟⑵中所述的加熱速率為150°C /小時，在630°C 650°C停留60 80分鐘，最終加熱至奧氏體化溫度為1230°C 1260°C，奧氏體化保溫時間為120 150分鐘，所述鍛造熱變形溫度區(qū)間為850°C 1230°C ;所述鍛造采用油壓機，鍛造過程為一個火次，制坯工藝為墩粗、沖孔、擴孔等工序。步驟(3)中所述的環(huán)件毛坯軸向高度為B。= 2B ;環(huán)件毛坯內(nèi)孔最大直徑為dM =db/k，軋制比k = 2 5，db為環(huán)鍛件內(nèi)孔最大直徑；根據(jù)環(huán)鍛件內(nèi)孔尺寸確定毛坯內(nèi)孔最小直徑ds(l，ds0 = dM-(db-ds)，其中ds為環(huán)鍛件的內(nèi)孔最小直徑；根據(jù)環(huán)件鍛件體積與環(huán)件毛坯體積相等確定環(huán)件毛坯最大外徑Db和最小外徑Ds，且Dm-Dsci = Db-ds，其中Db為環(huán)件鍛件最大外徑，Ds為最小外徑；所述輾擴成形工序中，加熱溫度為1230°C 1250°C，保溫時間為60 90分鐘，始鍛溫度為1230°C，終鍛溫度不低于850°C。步驟(3)中所述的輾擴成形，是將再次加熱保溫后的毛坯放入由異型驅(qū)動輥和異型芯輥共同組成的輾環(huán)機孔型中輾擴成形，得到兩端窄、中間寬，軸向高度為目標梯形法蘭高度兩倍的環(huán)鍛件。步驟(3)中所述的輾擴成形工序中，芯輥進給速度按下式計算
權(quán)利要求
1.同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法，其特征是按以下步驟實現(xiàn) (1)下料，將圓柱形鋼坯料鋸切成料段； (2)將上述料段緩慢加熱到設(shè)定溫度并保溫，在鍛造溫度區(qū)間內(nèi)用油壓機鍛造成軋制用毛坯； (3)將上述環(huán)件毛坯回爐加熱到設(shè)定溫度并保溫，放入由異型驅(qū)動輥和異型芯輥共同組成的輾環(huán)機孔型中精確輾擴成形，得到軸向高度為目標梯形法蘭高度兩倍的環(huán)鍛件； (4)將上述輾擴成形后鍛件對稱切割成兩件； (5)將上述切割后鍛件經(jīng)機械切削加工成產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法，其特征是，步驟(I)中所述的料段長度為L= (2. 5 5)B，B為梯形截面法蘭環(huán)鍛件的軸向高度，料段直徑根據(jù)環(huán)件鍛件體積與料段體積相等條件確定。
3.據(jù)權(quán)利要求I所述的同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法，其特征是，步驟(2)中所述鍛造過程為一個火次，所述加熱速率為150°C /小時，在630°C 650°C停留60 80分鐘，最終加熱至奧氏體化溫度為1230°C 1260°C，奧氏體化保溫時間為120 150分鐘，所述鍛造熱變形溫度區(qū)間為850°C 1230°C;所述鍛造采用油壓機，制坯工藝為墩粗、沖孔、擴孔等工序。
4.據(jù)權(quán)利要求I所述的同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法，其特征是，步驟(3)中所述的環(huán)件毛坯軸向高度為Btl = 2B ;環(huán)件毛坯內(nèi)孔最大直徑為db(l = db/k，軋制比k =2 5，db為環(huán)鍛件內(nèi)孔最大直徑；根據(jù)環(huán)鍛件內(nèi)孔尺寸確定毛坯內(nèi)孔最小直徑ds(l，ds0 =dM-(db-ds)，其中ds為環(huán)鍛件的內(nèi)孔最小直徑；根據(jù)環(huán)件鍛件體積與環(huán)件毛坯體積相等確定環(huán)件毛坯最大外徑Db和最小外徑Ds，且Dbtl-Dstl = Db-ds，其中Db為環(huán)件鍛件最大外徑，Ds為最小外徑；所述輾擴成形工序中，加熱溫度為1230°C 1250°C，保溫時間為60 90分鐘，始鍛溫度為1230°C，終鍛溫度不低于850°C。
5.據(jù)權(quán)利要求I所述的同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法，其特征是，步驟(3)中所述的輾擴成形，是將再次加熱保溫后的毛坯放入由異型驅(qū)動輥和異型芯輥共同組成的輾環(huán)機孔型中輾擴成形，得到兩端窄、中間寬，軸向高度為目標梯形法蘭高度兩倍的環(huán)鍛件。
6.據(jù)權(quán)利要求I所述的同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法，其特征是，步驟(3)中所述的輾擴成形工序中，芯輥進給速度按下式計算
7.據(jù)權(quán)利要求I所述的同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法，其特征是，步驟(4)中所述的切割采用乙炔氧氣火焰切割，切割速度50-200mm/分鐘，將環(huán)鍛件從軸向高度中間進行切割，等分為兩件梯形截面法蘭環(huán)鍛件。
8.據(jù)權(quán)利要求I所述的同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法，其特征是，步驟(5)中所述的機械切削加工所用設(shè)備為立式車床，粗車加工后工件尺寸按法蘭環(huán)圈大小放余量至4 12毫米，最后精車至尺寸要求
全文摘要
本發(fā)明涉及一種同時輾擴兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件的方法。該方法先將圓柱形鋼坯鋸切成料段，將料段從室溫均勻加熱到奧氏體化溫度并保溫，然后將料段墩粗、沖孔、擴孔，制成輾擴用環(huán)件毛坯；將得到的毛坯回爐加熱，達到目標溫度并保溫后放入由異型驅(qū)動輥和異型芯輥共同組成的輾環(huán)機孔型中輾擴成形，得到兩端窄、中間寬，軸向高度為目標梯形法蘭高度兩倍的環(huán)鍛件，將上述所得環(huán)鍛件從軸向高度中間進行切割，將工件對稱地一分為二，得到兩個梯形截面法蘭環(huán)鍛件，最后鍛件經(jīng)車削加工成成品法蘭。本發(fā)明是一種生產(chǎn)效率高、節(jié)能環(huán)保、提高原材料利用率和產(chǎn)品質(zhì)量的梯形截面法蘭環(huán)鍛件輾環(huán)制造方法。
文檔編號B21J5/08GK102615223SQ201210088268
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)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