[發明專利]一種帶圓柱體弧形鍛件的制備方法

有效

• 申請號: 202010121977.4
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111346998B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 孫明月;張洪林;徐斌;劉朝暉;李殿中
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J1/06;B21J5/08;C21D1/30;C21D8/00;C21D8/02;C21D9/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于鍛造領域，具體地說是一種帶圓柱體弧形鍛件的制備方法。該方法包括：(1)鍛造板坯：對鑄錠鐓粗、拔長，并鍛造成板坯；(2)熱軋鋼坯：對板坯進行多道次軋制得到熱軋扁長鋼坯；(3)局部堆積鐓粗：使用局部鐓粗成形裝置對扁長鋼坯局部位置進行多道次局部堆積鐓粗，經整形及機械加工制得帶圓柱體扁長鋼坯；(4)熱推彎成形：使用熱推彎成形設備對帶圓柱體扁長鋼坯進行分段式彎制成形，最終得到帶圓柱體弧形鍛件；(5)性能熱處理：成形鍛件經性能熱處理滿足產品性能要求。本發明可較高效實現大型帶圓柱體弧形鍛件的成形，減少加工余量，提高材料利用率，并得到一致性良好的晶粒及組織，保證了鍛件的綜合性能。

技術領域

本發明屬于鍛造領域，具體涉及一種帶圓柱體弧形鍛件的制備方法，具體工序包括鍛造、熱軋、局部堆積鐓粗、熱推彎成形及性能熱處理，通過局部堆積鐓粗成形裝置對局部位置金屬多道次堆積而成形圓柱體，通過分段式熱推彎技術控制弧形扁鋼坯主體成形，該方法適用于大型帶圓柱體弧形鍛件的工藝設計及制造。

背景技術

風洞是高速飛行器研發，引領空氣動力學發展的科學裝置，帶圓柱體弧形鍛件是風洞中的關鍵構件之一，用于支撐試驗用飛行器模型，如圖1(a)-(c)所示。該鍛件主體1為弧形，截面為矩形，具有大寬厚比特點，在圓心角50°位置處(θ＝50°)有圓柱體2，整體形狀復雜。該類鍛件作為關鍵承載類構件，對自身強韌性及疲勞特性均具有較高要求。若采用傳統自由鍛方法，則需要多火次鍛造，這不僅顯著增加了成形難度，并且易導致晶粒組織非均勻化而影響鍛件綜合性能。另外，預留加工余量大也將增加制造成本。因此，該工藝方法難應用于大型帶圓柱體弧形鍛件制備中。

為了降低該關鍵構件的制造難度，保證成形質量并滿足性能要求，設計出一種高效且穩定的帶圓柱體弧形鍛件制備工藝或方法是必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶圓柱體弧形鍛件的制備方法，以解決大型帶圓柱體弧形鍛件成形難度大，工藝穩定性較低等問題。該方法能通過精確控制工藝參數實現鍛件一次成形，保證成形質量并降低制造成本，滿足構件設計尺寸要求。

本發明的技術方案是：

一種帶圓柱體弧形鍛件的制備方法，包括如下步驟：

(1)鍛造板坯：根據弧形鍛件尺寸確定鑄錠大小，經過鐓粗、拔長，使鋼錠心部充分鍛透，切除鋼錠頭尾余料，并鍛造制成板坯；

(2)熱軋鋼坯：將所得板坯加熱后進行多道次軋制，經去應力退火后，去除頭尾圓弧部分，制得熱軋扁長鋼坯；

(3)局部堆積鐓粗：使用局部鐓粗成形裝置對扁長鋼坯局部位置進行多道次局部堆積鐓粗，后經整形及機械加工制得帶圓柱體扁長鋼坯；

(4)熱推彎成形：將帶圓柱體扁長鋼坯裝卡至熱推彎成形設備上，通過液壓推進系統、導向槽、集成冷卻水的中頻感應加熱線圈、直管卡箍、角度半徑調節桿進行彎制成形，一端推制一端彎制，最終制得帶圓柱體弧形鍛件；

(5)性能熱處理：成形后的帶圓柱體弧形鍛件水平置于熱處理托架上，裝入熱處理爐中進行性能熱處理以滿足性能要求。

所述的帶圓柱體弧形鍛件的制備方法，步驟(1)中，鍛造板坯縱截面為矩形，其尺寸設計(單位，mm)滿足：板坯長度為L(單位，mm)，厚度為D(單位，mm)，截面寬度為W，該板坯寬厚比W/D≤1:3，長厚比L/D≤1:10，鍛造板坯表面經過修磨去除氧化皮。

所述的帶圓柱體弧形鍛件的制備方法，步驟(2)中，板坯達到熱軋溫度后，根據厚度D(單位，mm)，確定保溫時長t＝(1.5D)/100h，多道次軋制后總下壓量≥50％。