[發明專利]大型鍛件深孔沖壓方法及其深孔沖頭

有效

• 申請號: 201410644961.6
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104384862A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 王興中;王元華;馬武江
• 申請（專利權）人: 上海新閔（東臺）重型鍛造有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B21D28/34
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 劉忠祥

技術領域

本發明涉及鍛造成型技術領域，尤其涉及核電或火電發電機組中大型鍛件深孔沖壓成型的工藝方法。本發明還涉及應用于該方法的深孔沖頭結構。

背景技術

在核電以及火電領域，為了提高發電效率、節約發電成本，越來越多的推廣應用超臨界、超超臨界發電機組。由于超臨界、超超臨界機組工質壓力超過或遠超過工質臨界壓力和溫度，因此超臨界、超超臨界機組處于高參數和高壓力運行狀態，這給機組部尤其是數量眾多的機組管件提出了更高的耐溫耐壓等性能要求。

在超臨界、超超臨界機組系統中存在著大量的管件、管板、正三通、斜三通以及閥體等管類零件，這些零件的結構特點是大尺寸、厚壁、深孔，長期處于高溫高壓的惡劣環境中，且承受高變荷載和管道渦流沖擊所產生的壓力突變，極易引起應力分布不勻或者應力集中，從而產生疲勞、蠕變損傷，甚至造成降參數運行，影響發電效率，嚴重時將會帶來安全問題。采用耐熱合金材料，如采用P92、P122或E911鋼，雖然能提高管類零件的耐高溫耐高壓的性能，但不能優化這些大型塊狀零件內部材料組織結構，以及粗晶、裂紋等物理性缺陷，這些材料的內部組織缺陷只能通過后期加工工藝來克服和優化。

雖然通過鍛造工藝方法可以明顯改善零件材料內部結構，強化其機械性能，但鍛件深孔的沖壓成孔過程中，由于沖桿與坯件孔壁間的摩擦力較大，加之孔壁對沖頭桿的束緊力和沖頭端端部的負壓作用，沖壓后沖頭無法從坯件中拔出，所以目前對大型塊狀鍛件深孔是難以通過沖壓成型工藝實現深孔加工的，只能在鍛造坯件上，通過鉆孔、鏜孔等機加工方法進行深孔切削加工，目前這種加工方法存在諸多不足：首先材料利用率低，孔在機加工過程中產生的切屑成為廢料而難以回用，形成優質合金材料的極大浪費。其二，切削加工不能改變孔壁周邊材料的組織結構，不利于增強零件的耐溫耐壓性能，由于大型鍛件屬于厚餅實心類鍛件很難熱透、壓實，鋼錠內層、外層、心部的熱力學和動力學條件存在差異，鋼坯內部存在偏析、疏松和縮孔等缺陷，而深孔又往往處于鋼坯裂紋、粗晶最為嚴重的心部位置，切削加工難以保證管孔軸向力學性能的一致性。其三，機加工工藝流程復雜、生產效率低，由于深孔的長徑比較大，加工時需鉆孔后再進行鏜孔至預定尺寸，因此工件需在多工序中轉運，生產周期長，效率低。

發明內容

針對現有技術所存在的上述不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種大型鍛件深孔沖壓方法，它不僅能使孔周材料組織均勻密實，具有良好的耐高壓性能，而且材料利用率和生產效率高。本發明另一要解決的技術問題是提供一種實現該方法的深孔沖頭。

為了解決上述技術問題，本發明的大型鍛件深孔沖壓方法，其特征在于：該深孔沖壓方法包括以下步驟：

（1）鋼錠加熱：將馬氏體耐熱鋼錠送至加熱爐中加熱至600℃，保溫3小時；再以60℃/h的加熱速度加熱至850℃，保溫4小時；再以80℃/h的加熱速度加熱至1150°，保溫4小時；再以80℃/h的加熱速度加熱至1230℃±20℃，保溫2?小時；

（2）鍛坯下料：將上述加熱鋼錠從爐中取出，切剁鋼錠頭尾，冒口頭端切剁量為鋼錠重量的16%—20%，尾端切剁量為鋼錠重量的8%—12%；

（3）鍛坯鐓拔：對鍛坯進行鐓粗和拔長而成鍛件；

（4）首次沖孔：在鍛件上進行首次沖孔，沖頭壓下量為成品孔深度的30%，退出沖頭；

（5）二次沖孔：在沖頭端涂抹可燃物后，將沖頭放入首次沖孔形成的孔中下壓，壓下量為成品孔深度的35%，退出沖頭；

（6）三次沖孔：在沖頭端涂抹可燃物后，再將沖頭放入已形成孔中下壓，壓下量為成品孔深度的35%，退出沖頭；

（7）修孔：以芯棒貫通修整沖孔；

（8）鍛后熱處理：將沖孔的鍛件送入加熱爐依次進行正火、隨爐保證、退火出爐。

本發明的一種優先實施方式，所述可燃物為重油。

本發明的另一種優先實施方式，所述可燃物為重油和石墨和/或鋸末的混合物。

本發明的一種具體實施方式，所述正火溫度為1040℃～1060℃，隨爐保溫溫度為300℃～350℃，退火溫度為740℃～760℃。

采用上述的深孔沖壓方法具有如下顯著優點：