[發明專利]一種上平下V砧芯軸拔長翻轉方法

在審

• 申請號: 201710065695.5
• 申請日: 2017-02-06
• 公開（公告）號: CN106825375A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 劉敏;馬慶賢
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B21K1/06
• 分類號: B21K1/06;B21J13/06;B21J5/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于鍛造設備及鍛造工藝領域，特別地，涉及一種上平下V砧芯軸拔長翻轉方法。

背景技術

隨著使用壽命和安全性的不斷提高，大型鍛件的質量和鍛造要求不斷提高，如某700MW級大型水輪機空心主軸鍛件在力學性能方面要求達到屈服強度≥295MPa，斷裂強度≥480MPa。

水輪機空心主軸鍛件為典型的大型筒體鍛件。相對于實心鋼錠生產大型筒體鍛件，采用空心鋼錠有以下優點：顯著提高鋼錠利用率、省去沖孔工序、內外同時冷卻提高了凝固速度和減小偏析、提高現有設備加工能力。然而，由于大型筒體鍛件采用的大型空心鋼錠尺寸和噸位都比較大，大型空心鋼錠內部不可避免地存在縮孔、疏松和粗大晶粒等缺陷。

如何消除上述缺陷，除了配備足夠能力的鍛壓設備外，關鍵是采用有效的鍛造方法，如FM法、WHF法、JTS法、KD法和上平下V砧法等。

其中上平下V砧法被廣泛用于鋼錠的主拔長、倒棱和滾圓。上平下V砧芯軸拔長綜合了上下平砧和上下V砧芯軸拔長的優點，不僅能使變形深入壁厚心部促使再結晶發生、降低壓機噸位，而且能保持較高的拔長效率和防止端面內孔壁開裂。但上平下V砧芯軸拔長變形分布不對稱，大變形區集中在平砧與芯軸間靠近芯軸處，若翻轉方法不合理造成不均勻應變分布累積，最終造成鍛件圓截面變形均勻性較差。且由于未充分發揮單砧壓下效果鍛件的壓實效果也較差。

中國專利申請號201210078229.8提出了“一種用于鍛造空心核電主管道的半閉合工裝”，可有效用于核電主管道的鍛造，使其管壁變形均勻和使其晶粒細化。但該工裝較為復雜，并且沒有考慮增強壓實效果以消除縮孔疏松缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供可提高鍛件圓截面的變形均勻性和鍛件的壓實效果的翻轉方法，采用上平下V砧芯軸拔長設備對空心鋼錠4進行拔長，所述上平下V砧芯軸拔長設備包括上平砧1、下V砧2和芯軸3，其中下V砧2砧角為θ、壓下量與空心鋼錠4壁厚的兩倍的比值即壓下率為ΔH，所述翻轉方法包括以下步驟，

一、計算大變形區發散角η，即

a＝-658740.87+21812.73θ-263.28θ²+1.37θ³-0.0026θ⁴

b＝214359.14-7550.71θ+95.97θ²-0.52θ³+(9.94×10^-4)θ⁴

c＝9136.99-117.21θ-0.69θ²+0.011θ³-(2.91×10^-5)θ⁴

d＝-3870.010+117.22θ-1.20θ²+0.0055θ³-(9.88×10^-6)θ⁴

η＝a(ΔH)⁴+b(ΔH)³+c(ΔH)²+d(ΔH)；

二、計算理論翻轉角度ω，即

ω＝η/2；

三、得出實際翻轉角度ω_t，即

根據理論翻轉角度ω確定翻轉次數n，將n取整后即可由360°/n求得實際翻轉角度ω_t；

四、得出翻轉方式，即

將翻轉次數n分成e×f次壓下，其中e為組數，f為每組壓下次數，每組沿圓周間隔360°/f對稱壓下f次，每組之間翻轉的角度為實際翻轉角度ω_t的整數倍。

優選地，翻轉次數n為3的倍數時，每3次為1組，每組先翻轉120°，再翻轉120°；翻轉次數n為4的倍數時，每4次為1組，每組先翻轉180°，再翻轉90°，再翻轉180°。

優選地，當壓下率ΔH為11％時，計算出實際翻轉角度ω_t為17.14°、翻轉次數n為21次，考慮到布砧的對稱性，分為7組壓下，每組沿圓周對稱壓下3次，具體翻轉方式為0°→120°→120°→51.43°→120°→120°→34.29°→120°→120°→68.57°→120°→120°→34.29°→120°→120°→34.29°→120°→120°→34.29°→120°→120°。