[發明專利]一種離心鑄造雙金屬異形環件熱輾擴成形方法

有效

• 申請號: 201710264730.6
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN106903244B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 秦芳誠;李永堂;齊會萍;李志;高原
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學;太原科技大學
• 主分類號: B21H1/06
• 分類號: B21H1/06
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

一種離心鑄造雙金屬異形環件熱輾擴成形方法，屬于環件加工技術領域，其特征在于包括以下工藝步驟：（1）根據雙金屬異形環件的尺寸，計算輾擴比K和環坯的尺寸；（2）輾擴孔型設計：采用閉式孔型輾擴，驅動輥為中部帶有外臺階的柱形輥，芯輥為中部帶有上、下外臺階，上、下外臺階之間為錐形柱面，驅動輥與芯輥的外臺階面相切合，形成成形腔；（3）輾擴成形加工：對離心鑄造的內層Q345B、外層40Cr雙金屬環坯進行加熱，確定環坯內層、外層初始溫度及驅動輥轉速和芯輥變速進給速度，當內層溫度降至820~850℃時，輾擴結束。本發明優點是設備投資小，節能節材，雙金屬異形環件內、外層交界面結合強度高。

技術領域

本發明屬于環件加工技術領域，具體涉及一種離心鑄造雙金屬異形環件熱輾擴成形方法。

背景技術

雙金屬異形環件是指外表面或內表面的材質不一樣、截面形狀不規則的異形環件，圖1所示環件的內層N和外層W所用材質不同，且環件內層的內表面具有斜度，形狀復雜，所具有的物理、化學以及力學性能都比單一金屬環件優越得多，成為貴重單金屬環件的替代產品，在服役條件惡劣的石油化工、能源和航空航天等工業領域得到廣泛的應用。工程領域常用的雙邊支重輪體、混凝土攪拌車支撐導軌、雙邊法蘭和高壓球閥體等關鍵基礎件均屬于雙金屬異形環件，對其尺寸精度、組織穩定性及耐磨性等性能質量的要求較高。

目前，該類雙金屬異形環件的生產方法主要是先采用鍛造、沖孔工序預制成兩個單金屬矩形截面環形鍛坯，再同心貼合在一起，利用輾環機使其產生壁厚減小、直徑擴大的連續局部塑性變形，得到具有一定質量性能的雙金屬矩形截面環件鍛件，然后經過機械切削加工出環件內層內表面具有一定傾斜度的形狀。上述方法的缺點是會導致環件內層周向金屬纖維流線在切削過程中被破壞，組織性能惡化，嚴重降低其使用壽命；并且，在目前的生產方法中，輾擴前制坯困難，鍛造、沖孔工序設備投資大，材料與能源浪費嚴重，生產效率低。

發明內容

本發明的目的是提供一種離心鑄造雙金屬異形環件熱輾擴成形方法，可以有效地克服現有技術存在的缺點。

本發明的目的是這樣實現的，其特征在于工藝步驟如下：

(1)根據雙金屬異形環件的尺寸，設計出環坯的尺寸：

圖1所示為雙金屬異形環件的尺寸標識圖，圖中：D為異形環件的外徑，d₁為異形環件的內徑，D₁為異形環件內層與外層結合面的直徑，H為異形環件的軸向高度，α為異形環件內壁的傾斜角，異形環件的體積為：

圖2所示為雙金屬環坯的尺寸標識圖，環坯截面為矩形截面，圖中：D₀為環坯外徑，d₀為環坯內徑，D₀₁為環坯內層與外層結合面的直徑，H₀為環坯的軸向高度，計算輾擴比K＝[(d₁+2Htanα)-150]/d₀，K的取值范圍為1.8～2.4，根據輾擴變形前后的體積不變原理，環坯的軸向高度為：

環坯內徑：d₀＝[(d₁+2Htanα)-150]/K

環坯外徑：

環坯內層與外層結合面的直徑：D₀₁＝(D₀+d₀)/2

(2)輾擴孔型設計：