[發明專利]不銹鋼異截面大型環件液態模鍛軋制復合成形方法

有效

• 申請號: 201210200487.9
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102689154A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 李路;王放;陳志謙;于文斌
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B22D18/02;B21H1/06
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及一種具有復雜截面的大直徑金屬環件的短流程加工成形方法，具體的涉及一種不銹鋼異截面大型環件液態模鍛軋制復合成形方法。

背景技術

采用不銹鋼制作的大型環件主要用于油氣等領域，工作環境惡劣。特殊的使用環境對環件的尺寸精度和綜合力學性能提出了近乎苛刻的要求：一方面要求零件具有高精度的外形尺寸，避免后續機加成形，浪費大量人力物力的同時嚴重降低環件使用性能；另一方面要求零件具有優異的組織狀態以達到綜合力學性能的要求。

目前，復雜截面環件的制備通常采用熱軋制（也稱作熱輾擴）與機械切削加工聯合完成。該工藝基于成形錠坯軋制出矩形截面的環坯，再通過機械切削將矩形截面加工成所需要的復雜截面。主要加工工藝流程為：冶煉→開坯→下料→鐓粗→沖孔→熱軋制→熱處理→機械加工。該工藝存在以下幾個方面的問題：

1）流程冗長，工序繁多，生產效率低；

2）輾擴環坯需沖孔制備，且最終截面形狀需通過切削多余敷料保證，材料利用率低；

3）機械加工過程切斷金屬流線，導致環件綜合力學性能下降；

4）制備過程需反復加熱，導致晶粒粗大，表面氧化嚴重，能源損耗大。

公開號為CN?101817134A的中國專利公開了一種金屬環件短流程鑄輾復合成形的方法，該金屬環件短流程鑄輾復合成形的方法雖然在一定程度上滿足生產流程短，節省能源、材料和人力的有益效果，但是該方法采用離心鑄造環坯，無法滿足復雜截面環件的加工要求，且生產得到的金屬環件的綜合力學性能還達不到極端環境的使用要求。

鑒于此，本發明旨在探索一種不銹鋼異截面大型環件液態模鍛軋制復合成形方法，該方法不僅能夠簡化不銹鋼大型環件的制坯工藝流程、降低成本和提高生產效率，而且還能夠有效改善合金環件的微觀組織狀態，提高綜合力學性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種不銹鋼異截面大型環件液態模鍛軋制復合成形方法，該復合成形方法不僅能夠簡化合金環件的制坯工藝流程、降低成本和提高生產效率，而且還能夠有效改善不銹鋼環件的微觀組織狀態，提高綜合力學性能。

要實現上述技術目的，本發明的不銹鋼異截面大型環件液態模鍛軋制復合成形方法，包括熔煉→液態模鍛→均勻化→余熱等溫軋制→熱處理→精整；

所述液態模鍛為：將液態模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機上后，將熔煉得到的不銹鋼溶液定量澆注到液態模鍛模具內，澆注溫度為1550-1650?℃，加壓速度為30-100?mm/s，充型時間1-6?s，比壓150-200?MPa，并在該壓力下保壓35-90?s，得到近終截面環坯；

所述余熱等溫軋制為：經均勻化后的近終截面環坯降溫至1120-1160℃時，在徑軸復合軋環機上進行余熱等溫軋制。

進一步，不銹鋼熔煉完成后，將不銹鋼溶液在鋼包精煉爐內爐外精煉，且爐外精煉的溫度為1600-1650?℃；

進一步，將液態模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機上后，預熱至150-200?℃時，在液態模鍛模具型腔內均勻噴上一層釔氧化物基耐火涂層，涂層厚度10-20?μm，繼續預熱液態模鍛模具至350-400?℃；

進一步，所述余熱等溫軋制依次包括快速輾擴階段、穩定輾擴階段、減速輾擴階段和成圓整形階段，所述快速輾擴階段和穩定輾擴階段時的軸向進給速度V_軸向與徑向進給速度V_徑向滿足V_軸向=0.5-0.6V_徑向，所述減速輾擴階段和成圓整形階段時，徑軸復合軋環機的錐輥不進給，僅軋制由于徑向軋制引起的寬展，當環坯的外徑與成品環相差30-50?mm?時，軸向軋輥抬起；

進一步，軋制模具與坯料溫差為±10℃；

進一步，徑軸復合軋環機的徑向進給量選擇鍛透所要求的最小進給量和咬入孔型所允許的最大進給量之間的較小值；

進一步，所述精整為冷精整；

進一步，余熱等溫軋制過程中，徑軸復合軋環機的主輥轉速為0.5-0.8?rad/s，芯輥進給速度為1-30?mm/s；

進一步，所述液態模鍛模具的型腔形狀與環件的形狀相似，在液態模鍛模具的設計時，選取內/外截面上形狀簡單的一側作為定位基準面，并根據余熱軋制時軋輥與近終截面環坯接觸的形狀設置液態模鍛模具的型腔，且液態模鍛模具型腔的閉合尺寸與環件最終截面尺寸相比：液態模鍛模具的徑向尺寸大于環件的徑向尺寸，液態模鍛模具的軸向尺寸小于環件的徑向尺寸；