[發明專利]一種異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成形方法

有效

• 申請號: 201210200508.7
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102689163A
• 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;B21B37/00;B22D18/02
• 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加工成形方法，具體的涉及一種異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成型方法。

背景技術

隨著我國航空、航天、核能、軍工等行業的飛速發展，相關部門急需直徑5米以上級的大型復雜截面環件。所謂復雜截面環件，是指環件軸向方向截面積尺寸差異較大、環件截面方向形狀和尺寸變化較大、以及內表面和外表面形狀均較為復雜的金屬環件。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某些極端環境的使用要求。

鑒于此，本發明旨在探索一種異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成型方法，該異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成型方法不僅能夠簡化金屬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金屬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異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成型方法，該異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成型方法不僅能夠簡化金屬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金屬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，本發明的異截面大型環件的液態模鍛軋制復合成型方法，包括熔煉→液態模鍛→均勻化→余熱等溫軋制→熱處理→精整；將金屬在熔化爐內按成分配比熔煉后，利用液態模鍛工藝得到近終截面環坯，經均勻化后的近終截面環坯降溫至金屬的始鍛溫度時，采用徑軸復合軋環機進行余熱等溫軋制。

進一步，所述液態模鍛的工藝參數為：

（1）加壓延時時間t1：對于有色金屬環件，加壓延時時間為10～20s；對于黑色金屬環件，液態金屬注入模膛后立即加壓；?

（2）加壓速度V1：?30～100?mm/s；

（3）充型時間t2：1～6s；

（4）比壓值P1：100～400MPa；

（5）保壓時間t3：對于有色金屬環件，當環坯的壁厚L≤50mm時，t3=0.5*L（s），當環坯的壁厚L≥100mm時，t3=1*L～1.5*L（s），當環坯的壁厚50<L<100mm時，t3=0.5*L～1*L（s）；對于黑色金屬環件，t3=30～100s；

（6）澆注溫度T1：取金屬液相線溫度以上80～100℃；

（7）液態模鍛模具預熱溫度T2：對于有色金屬環件，T2=150～250℃；對于黑色金屬環件，T2=150～400℃。

進一步，所述液態模鍛采用間接擠壓鑄造機，將液態模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機上后，預熱至100～250?℃時，在液態模鍛模具型腔內均勻噴上一層脫模劑，脫模劑涂層的厚度為10～20微米，然后繼續預熱液態模鍛模具；

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件相差30～50?mm?時，軸向軋輥抬起；