[發明專利]由難加工材料制成、特別是由鋼制成的無縫空心體的熱鍛方法

有效

• 申請號: 201480049890.3
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN105592954B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 羅爾夫·屈梅爾林;安東尼奧·塞爾吉奧·梅代羅斯·豐塞卡;托馬斯·施洛特;羅伯特·科彭斯坦納;魯珀特·維澤爾
• 申請（專利權）人: 瓦盧瑞克德國有限公司;GFM有限責任公司
• 主分類號: B21J7/14
• 分類號: B21J7/14;B21J13/00;B21K1/06
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

本發明涉及通過熱鍛工藝熱鍛無縫空心體的方法，所述空心體由難加工的材料制成，特別是由鋼制成，所述難加工的鍛造材料具有在成形溫度下超過150MPa的屈服強度，而所述屈服強度為自然對數應變為0.3和應變速率為10/s時的強度。為了改進無縫熱加工出的金屬空心體的熱鍛生產方法，使其能夠實現高質量的空心體內表面，同時能夠提高鍛造芯棒的工具壽命，提出根據與鍛造部分的待形成的截面相關的變形程度實施所述熱鍛，所述鍛造部分的對數應變ln(A0/A1)小于1.5，而所述鍛造部分的理論應變速率小于5/s；其中，A0為待鍛造的空心體的局部橫截面積，以m²為單位；而A1為已鍛造成形的空心體的局部橫截面積，以m²為單位；以及所述應變速率是與最終鍛造的空心體的外徑相關的待鍛造的空心體的最大速度，以m/s為單位，而所述外徑以m為單位。

技術領域

根據權利要求1的前序部分可知，本發明涉及一種由難加工材料制成、特別是由鋼制成的無縫空心體的熱鍛方法。本發明特別涉及由難加工材料制成的管子，所述管子通過熱鍛方法制成。

背景技術

根據曼尼斯曼兄弟工具股份有限公司(Brüder Mannesmann)的由加熱坯料制成厚壁的無縫空心毛坯管之發明，該發明提出了多種方案以在進一步的熱加工步驟中于恒溫加熱下拉伸這一空心毛坯管。一般而言，這一方面公知的關鍵詞有連軋、頂管、芯棒軋管以及周期式軋管。

所有上述方法在不同的軋制尺寸范圍和材料方面均具有一定優點，其中的尺寸范圍和材料有重疊。連軋和芯棒軋管應用于5英寸至18英寸的平均尺寸范圍，而周期式軋管應用于上至26英寸的尺寸范圍。對于厚度范圍為30mm以上的厚壁而言，連軋和芯棒軋法并不非常適用；然而，這種厚度對于周期式軋管而言是沒有問題的，但具有較慢的生產周期。

對于通過熱軋加熱坯料來生產無縫管而言，沖孔-延伸軋制-壓延軋制這三個步驟是其所特有的。

在改變尺寸時，所有上述方法的缺點在于：需要或多或少的長的生產轉換時間以及小批量生產的高生產成本，而小批量生產需要頻繁的生產轉換。

通過使用公開號為WO 2006/045301 A1的國際專利申請中所披露的方法可消除上述缺點，其中，以形式為徑向鍛造的成形步驟代替了目前公知的涉及軋制(延伸軋制和壓延軋制)的第二和第三成形步驟。所述徑向鍛造使用了滑入空心坯料內部的工具和鍛造機的至少兩個作用在空心坯料外周面上的鍛造鉗爪(forging jaw)。其中，于鍛造鉗爪的空行程階段，空心坯料的軸向移動和旋轉同步進行。根據控制類型，空心坯料的旋轉和軸向進給能夠發生在同一時間或在時間上錯開。

憑借這種特別適用于小批量生產的極高效方法，能夠以特別有益的方式生產周長超過500mm且長度超過4000mm的管子。

然而，已經證明上述方法已不再是鍛造難加工材料的最優設計方案。難加工的材料包括金屬材料，特別是屈服強度在成形溫度、即鍛造溫度下超過150MPa的鋼，其中，所述屈服強度為自然對數應變為0.3和應變速率為10/s時的強度。舉例來說，這些剛是鉻含量超過5.0％重量百分比的鋼、雙相鋼、鎳基合金或難熔金屬。

取決于待鍛造的材料，一般的鍛造溫度至少是材料熔化溫度的70％。舉例來說，因科內爾鉻鎳鐵合金718的鍛造溫度至少為850℃。

在鍛造加工過程中，在鍛造難加工的材料的情況下，鍛造開始不久，由于極大的成形力的作用，作為內部工具的鍛造芯棒上會出現磨損和結塊，或者會出現鍛造芯棒與空心坯料熱焊接在一起。這樣會使鍛造加工終止，或至少會產生有缺陷的管內表面并明顯降低鍛造芯棒的使用壽命。由此，明顯限制了針對難加工材料的鍛造加工的經濟可用性。