带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法技术

本发明专利技术公开了一种能够确保内部质量的前提下降低原材料消耗、减少机械加工余量的带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法。该带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法，包括以下步骤：A、压钳口；B、滚圆拔长、下料；C、镦粗、冲孔；D、采用普通芯轴预扩孔至台阶马杠能够穿入锻坯；E、采用台阶马杠预拔长使锻坯内孔形成台阶，并使得锻坯的外轮廓成台阶筒体形状，同时使得锻坯的长度符合工艺加工尺寸；F、采用台阶马杠和台阶扩孔砧扩孔成形。采用该仿形锻造方法能够避免了切断金属的自然流线，使得锻件纤维连续，有利于锻件的综合机械性能。

【技术实现步骤摘要】
带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法
本专利技术涉及锻造技术，尤其是一种带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法。
技术介绍
公知的：带内外台阶大型筒体锻件在核电、石油化工和深海压力容器中均有应用，因设备为锻焊结构，原来的设计是将法兰和筒身段分开，最后再焊接为一体。随着容器规格的日益增大和技术要求的不断提高，尽量减少焊缝已经成为一种共识，这一方面可以提高设备安全性、可靠性和使用寿命，同时还可以降低核电等产品的在役检查次数和风险。因此，目前这种锻件的法兰和筒身段已经被设计为一个整体，从而形成了外圆和内孔均带台阶的双台阶特殊大型筒体结构，锻造难度和风险极大，常规的锻造方法根本无法满足要求。传统工艺是将工件外圆和内孔分别按最大和最小直径简化为直壁筒体，这样虽然成形相对简单，但增加了锻件的加工余量、切断了金属的自然流线，而且很大一部分致密的锻造表层被白白加工掉，造成了极大的材料浪费和性能损失，更为可观的是，由于锻件外形庞大，这样做将使钢锭重量剧增，从而在增加钢锭制造难度的同时将使锻件的质量风险进一步加大。甚至使所需钢锭规格过大而无法满足制造要求。生产带内外台阶大型筒体锻件存在以下难点：1)锻件在结构上存在法兰和筒身段两个部分，其中法兰端外径大、内径小，接管筒体外径小、内径大，因而形成了内外均带台阶的异形结构，给锻件成形制造了很大难度。锻件尺寸规格越大，难度越突出。2)锻件尺寸庞大，重量超重，在锻造过程中设备处于极限负荷状态，给工艺操控形成了很大障碍，尤其是制坯精度的控制。3)锻件由于两端壁厚不一致，在变形过程中极易形成喇叭口，且拔长时壁厚超厚，容易形成凹心。4)锻件在整个扩孔过程中内外台阶差始终发生着动态变化，因此，如何保证内外台阶差满足工艺尺寸成为又一大难点。5)法兰和筒身段根部的金属在扩孔变形过程中处于过渡部位，既无法与法兰端同步，又无法与筒身段端同步，因此极易形成“收腰”缺陷。6)变形过程中，法兰段走料慢，接管筒体段走料快，因此很容易形成接管筒体段尺寸已到位而法兰段仍然尺寸不足的局面。7)一体化带内外台阶大型筒体仿形锻造方法不仅形状特殊，而且厚度超厚，锻件综合机械性能要求极高，如何在成形过程中保证晶粒度细小均匀和锻件内部致密，是一项很大的难题。传统工艺方法是将锻件按最大外径、最小内径简化成直圆筒。常规的工艺流程为:下料→镦粗冲孔→芯轴拔长→芯轴扩孔。带内外台阶大型筒体锻件传统工艺的存在以下缺点：①传统工艺方法采用简化锻件图的形式锻造，虽然使锻造成形难度降低，但大大增加了锻件重量，增加了原材料投入和机加工台时，而且随着容器产品越来越向大型化方向发展，采用这种方式所带来的已不单是成本和周期问题，更严重的是，过多的敷料使钢锭尺寸极度扩大，已经限制了生产投料，必将严重制约规模化的生产。②锻件内外台阶部分采用机加方式加工出，切断了金属的自然流线，很大一部分致密的锻造表层被白白加工掉，不利于锻件的综合性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够确保内部质量的前提下降低原材料消耗、减少机械加工余量的带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法，包括以下步骤：A、压钳口；B、滚圆拔长、下料；C、镦粗、冲孔；D、采用普通芯轴预扩孔至台阶马杠能够穿入锻坯；E、采用台阶马杠预拔长使锻坯内孔形成台阶，并使得锻坯的外轮廓成台阶筒体形状，同时使得锻坯的长度符合工艺加工尺寸；F、采用台阶马杠和台阶扩孔砧扩孔成形；在步骤C中，将锻坯的镦粗冲孔工序分为两个火次实施：第一火在1250±15℃将法兰段的端面向上镦粗直至镦不动为止；第二火第一步：仍然在1250±15℃，将法兰段的端面向上辗压镦粗，留量300±5mm，直到法兰段达到外径尺寸要求，然后采用球面镦粗板将锻坯高度压至工艺要求的高度，制成带有10～13°锥度的锥台坯料；第二火第二步：将工件翻面，法兰段的端面向下冲孔。进一步的，在步骤E中滚圆拔长以工件的法兰段和接管筒体段交接处为界，使得工件的制坯外径以交接处向两端逐渐递减；在法兰段形成法兰段的制坯外径且在法兰段形成3～4°的制坯锥度；在接管筒体段形成接管筒体段的制坯外径，且在接管筒体段形成1.5～3°的制坯锥度；所述法兰段与接管筒体段相交端的外径大于法兰段另一端的外径，所述接管筒体段与法兰段相交端的外径大于接管筒体段另一端的外径。本专利技术的有益效果是：采用专利技术所述的带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法，通过采用芯轴预扩孔,采用台阶马杠预拔长；同时采用台阶马杠和台阶扩孔砧扩孔成形；从而一次成型带内外台阶大型筒体锻件的锻坯，避免了传统工艺成型中生产成直圆筒形然后再进行加工的方式，因此从工件的尺寸看，锻件各部尺寸均能满足加工要求，且锻件形状规整、余量均匀，加工余量少，避免了切断金属的自然流线；锻件没有任何超标缺陷，内外部质量良好；从性能结果看，虽然锻件壁厚超厚，且性能要求极高，但锻件整体性能均匀，各项指标均完全满足要求，因此采本专利技术所述的带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法，能够使得锻件纤维连续，有利于提高锻件的综合机械性能。同时在对坯料进行镦粗、冲孔的过程中，将镦粗分为两个火次进行实施，在镦粗的过程中使得锻坯在的法兰段和接管筒体段整体形成制坯锥度，同时通过拔长使得锻坯由法兰段与接管筒体段的交界处向两端分别形成制坯锥度。从而满足锻件分料时的直径要求，同时避免芯轴拔长时引起端面凹心。附图说明图1是传统工艺方法的锻件图模式；图2是本专利技术实施例中锻件图模式；图3是本专利技术实施例中锻坯镦粗形成锥台坯料时的结构示意图；图4是本专利技术实施例中锻坯冲孔后的示意图；图5是本专利技术实施例中采用普通芯轴预扩孔后锻坯剖视图；图6是本专利技术实施例中锻坯预扩孔后插入台阶马杠的结构示意图；图7是本专利技术实施例中锻坯拔长后的示意图；图8是本专利技术实施例中采用台阶马杠和台阶扩孔砧扩孔过程的示意图；图9是本专利技术实施例中采用台阶马杠和台阶扩孔砧扩孔成型示意图；图中标示：1-锻坯，11-法兰段，12-接管筒体段，2-台阶马杠，3-台阶扩孔砧。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。本专利技术所述的带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法，包括以下步骤：A、压钳口；B、滚圆拔长、下料；C、镦粗、冲孔；D、采用普通芯轴预扩孔至台阶马杠2能够穿入锻坯1；E、采用台阶马杠2预拔长使锻坯1内孔形成台阶，并使得锻坯1的外轮廓成台阶筒体形状，同时使得锻坯1的长度符合工艺加工尺寸；F、采用台阶马杠2和台阶扩孔砧3扩孔成形；在步骤C中，将锻坯1的镦粗冲孔工序分为两个火次实施：第一火在1250±15℃将法兰段11的端面向上镦粗直至镦不动为止；第二火第一步：仍然在1250±15℃，将法兰段11的端面向上辗压镦粗，留量300±5mm，直到法兰段11达到外径尺寸要求，然后采用球面镦粗板将工件高度压至工艺要求的高度，制成带有10～13°锥度的锥台坯料；第二火第二步：将工件翻面，法兰段11的端面向下冲孔。在步骤A中进行压钳口，便于工件的夹持。在步骤B中进行滚圆拔长、以及下料，从而实现锻坯的第一次制坯过程。如图3至图5所示，在步骤C中进行镦粗冲孔，通过镦粗，使得锻坯1外径进一步符合加工工艺尺寸要求，通过冲孔，将锻坯中心多余的材料冲脱。本文档来自技高网...

【技术保护点】
带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法，其特征在于包括以下步骤：A、压钳口；B、滚圆拔长、下料；C、镦粗、冲孔；D、采用普通芯轴预扩孔至台阶马杠(2)能够穿入锻坯(1)；E、采用台阶马杠(2)预拔长使锻坯(1)内孔形成台阶，并使得锻坯(1)的外轮廓成台阶筒体形状，同时使得锻坯(1)的长度符合工艺加工尺寸；F、采用台阶马杠(2)和台阶扩孔砧(3)扩孔成形；在步骤C中，将锻坯(1)的镦粗冲孔工序分为两个火次实施：第一火在1250±15℃将法兰段(11)的端面向上镦粗直至镦不动为止；第二火第一步：仍然在1250±15℃，将法兰段(11)的端面向上展压镦粗，留量300±5mm，直到法兰段(11)达到外径尺寸要求，然后采用球面镦粗板将锻坯(1)高度压至工艺要求的高度，制成带有10～13°锥度的锥台坯料；第二火第二步：将工件翻面，法兰段(11)的端面向下冲孔。

【技术特征摘要】
1.带内外台阶大型筒体锻件的仿形锻造方法，其特征在于包括以下步骤：A、压钳口；B、滚圆拔长、下料；C、镦粗、冲孔；D、采用普通芯轴预扩孔至台阶马杠(2)能够穿入锻坯(1)；E、采用台阶马杠(2)预拔长使锻坯(1)内孔形成台阶，并使得锻坯(1)的外轮廓成台阶筒体形状，同时使得锻坯(1)的长度符合工艺加工尺寸；F、采用台阶马杠(2)和台阶扩孔砧(3)扩孔成形；在步骤C中，将锻坯(1)的镦粗冲孔工序分为两个火次实施：第一火在1250±15℃将法兰段(11)的端面向上镦粗直至镦不动为止；第二火第一步：仍然在1250±15℃，将法兰段(11)的端面向上辗压镦粗，留量300±5mm，直到法兰段(11)达到外径尺寸要求，然后采用球面镦粗板将锻坯(1)高度压至工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙嫘，
申请(专利权)人：二重集团德阳重型装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51