[發(fā)明專利]一種大型銅合金環(huán)件穩(wěn)定軋制成形方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110095472.X
• 申請(qǐng)日: 2021-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN112974542B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢東升;吳劍;鄧加?xùn)|;徐鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張家港中環(huán)海陸高端裝備股份有限公司
• 主分類號(hào): B21B37/00
• 分類號(hào): B21B37/00;B21B37/74;B21H1/06;B22D13/04
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 陶升;黃春松

本發(fā)明公開了一種大型銅合金環(huán)件穩(wěn)定軋制成形方法，該方法包括以下步驟：（1）環(huán)坯設(shè)計(jì)與制造：通過確定合適的軋制比和徑軸向變形比優(yōu)化環(huán)坯尺寸，然后采用離心澆鑄制造環(huán)坯；（2）軋制成形參數(shù)設(shè)計(jì)：通過合理設(shè)計(jì)如下關(guān)鍵成形參數(shù)：環(huán)坯加熱溫度、軋制變形路徑、環(huán)件長大速度，保障環(huán)件穩(wěn)定軋制成形條件；（3）軋制成形過程控制：通過對(duì)軋輥預(yù)熱和軋制過程環(huán)件溫度監(jiān)控，確保環(huán)件處于合適的熱變形溫度區(qū)間；通過對(duì)環(huán)件尺寸在線測(cè)量來調(diào)控軋輥進(jìn)給速度，精確控制軋制變形路徑和環(huán)件長大速度，確保環(huán)件處于穩(wěn)定變形狀態(tài)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)大型銅合金環(huán)件的穩(wěn)定軋制成形，成形鍛件具有較高的尺寸精度和優(yōu)良的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)件鍛造領(lǐng)域，具體涉及一種大型銅合金環(huán)件穩(wěn)定軋制成形方法。

背景技術(shù)

銅合金環(huán)件是一類重要的有色金屬環(huán)件，由于其高強(qiáng)度、耐磨損、自潤滑等性能優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于中大型高速重載軸承保持架，這類環(huán)件在工作中要承受動(dòng)、靜載荷，工作條件差，因此，綜合性能要求高。銅合金環(huán)件的傳統(tǒng)加工方法為離心澆鑄，易產(chǎn)生氣孔、縮松等組織缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能和生產(chǎn)合格率。目前也有采用壓鑄成形和等溫?cái)D壓成形方法，相比離心澆鑄方法生產(chǎn)質(zhì)量和效率有所改善，但是設(shè)備和模具要求很高、投入大，增加了生產(chǎn)成本，而且工件內(nèi)部容易產(chǎn)生明顯內(nèi)應(yīng)力，引起服役過程應(yīng)力腐蝕失效。

環(huán)件軋制是一種大型無縫環(huán)件先進(jìn)制造方法，具有設(shè)備噸位小、生產(chǎn)效率高、材料利用率高、產(chǎn)品組織性能優(yōu)良的特點(diǎn)。銅合金低溫強(qiáng)度硬度高、塑性差不利于加工的進(jìn)行，因此大型銅合金環(huán)件的制造采用徑-軸向熱軋工藝。銅合金材料熱變形溫度區(qū)間較窄，中溫脆性區(qū)較寬，軋制過程中極易落入中溫脆性區(qū)而產(chǎn)生裂紋。同時(shí)，大型銅合金環(huán)件徑向尺寸大、壁厚薄、材料高溫強(qiáng)度低，導(dǎo)致環(huán)件剛度差，軋制過程中容易發(fā)生失穩(wěn)、爬輥等現(xiàn)象。因此，亟需開發(fā)一種大型銅合金環(huán)件高質(zhì)量穩(wěn)定軋制成形方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大型銅合金環(huán)件穩(wěn)定軋制成形方法，該方法能保證大型銅合金環(huán)件軋制過程穩(wěn)定進(jìn)行，避免環(huán)件出現(xiàn)開裂或橢圓壓扁等缺陷，最終獲得具有高尺寸精度和圓度的環(huán)形鍛件。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種大型銅合金環(huán)件穩(wěn)定軋制成形方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)環(huán)坯設(shè)計(jì)與制造：通過確定合適的軋制比和徑軸向變形比優(yōu)化環(huán)坯尺寸，然后采用離心澆鑄制造環(huán)坯；

(2)軋制成形參數(shù)設(shè)計(jì)：通過合理設(shè)計(jì)如下關(guān)鍵成形參數(shù)：環(huán)坯加熱溫度、軋制變形路徑、環(huán)件長大速度，保障環(huán)件穩(wěn)定軋制成形條件；

(3)軋制成形過程控制：通過對(duì)軋輥預(yù)熱和軋制過程環(huán)件溫度監(jiān)控，確保環(huán)件處于合適的熱變形溫度區(qū)間；通過對(duì)環(huán)件尺寸在線測(cè)量來調(diào)控軋輥進(jìn)給速度，精確控制軋制變形路徑和環(huán)件長大速度，確保環(huán)件處于穩(wěn)定變形狀態(tài)。

進(jìn)一步的，前述的一種大型銅合金環(huán)件穩(wěn)定軋制成形方法，其中：步驟(1)中環(huán)坯設(shè)計(jì)與制造包括以下特征：

1)軋制比設(shè)計(jì)

軋制比是確定環(huán)件變形量的重要參數(shù)，即軋制前后環(huán)件截面積之比：

其中A₀、A_f、H₀、B₀、H_f、B_f分別為環(huán)坯截面積、環(huán)件截面積、環(huán)坯厚度、環(huán)坯高度、環(huán)件厚度、環(huán)件高度；

過大的軋制比會(huì)使銅合金在軋制過程中產(chǎn)生開裂缺陷，銅合金環(huán)件的軋制比控制在2～4以內(nèi)；對(duì)于塑性較差的銅合金材料，軋制比宜取較小值；

2)徑軸向變形比設(shè)計(jì)

徑軸向變形比是確定環(huán)件徑向與軸向變形關(guān)系的重要參數(shù)，即環(huán)件壁厚和高度的減小量之比：