[發明專利]一種大口徑殼體一體化成形方法

有效

• 申請號: 202110502261.3
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113059330B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 李金龍;何激淼;張朝營;徐堅;巴忠輝
• 申請（專利權）人: 中寰（山東）重工機械有限公司
• 主分類號: B23P15/22
• 分類號: B23P15/22;B21K21/04
• 代理公司: 廣州市智遠創達專利代理有限公司 44619
• 代理人: 李麗麗

1.一種大口徑殼體一體化成形方法，以旋鍛設備、鍛模、芯模和熱旋壓機作為主要加工設備，鍛模安裝在旋鍛設備中，用于制作殼體的坯料裝設在芯模上，芯模具有與殼體形狀相適配的中間部和頭部，其中頭部呈曲面形狀，其特征在于：鍛模包括分別用于成形殼體頭部及中間部的頭部成形鍛模和中間部成形鍛模，在頭部成形鍛模中安裝有成形面形狀與殼體頭部相適配的頭部錘頭，在中間部成形鍛模中安裝有成形面形狀與殼體中間部相適配的中間部錘頭；用于制作殼體的坯料采用圓管狀金屬坯料；

成形過程為：先將坯料通過芯模裝入頭部成形鍛模，由頭部錘頭通過旋鍛坯料頭部形成殼體的頭部；再將坯料通過芯模裝入中間部成形鍛模，由中間部錘頭通過旋鍛坯料中間部位形成殼體的中間部；完成頭部及中間部成形的坯料尾部采用先墩粗、后外形熱旋壓成形，然后進行熱處理工序；尾部外形及內型面采用機加工方式成形；最后將頭部擠出頭切除，即完成產品成形；

鍛模為不旋轉的安裝結構，坯料套裝在芯模上，芯模與鍛模相對固定；

成形殼體的頭部時將坯料直接從鍛模的入口端送進，鍛打過程中坯料在自旋轉的同時還沿著軸向送進，頭部錘頭向坯料軸心施加徑向力鍛打，使坯料受徑向壓縮而按模具型線成形和沿軸向延伸；

在成形殼體的中間部時直接將坯料的中間部推至與中間部錘頭相對的位置，通過中間部錘頭向坯料軸心施加徑向力鍛打，直至鍛出所需的直徑和長度。

2.根據權利要求1所述的大口徑殼體一體化成形方法，其特征在于：所述頭部成形鍛模的一側具有坯料入口，另一側具有頭部擠出孔，殼體前端通過頭部擠出孔形成頭部擠出頭；所述中間部成形鍛模的一側具有坯料入口，另一側具有坯料出口，坯料入口和坯料出口均可容納坯料連同芯模整體進出。

3.根據權利要求1所述的大口徑殼體一體化成形方法，其特征在于：該旋鍛設備為能夠鍛造長度最大為6 m、直徑最大為400 mm的實心軸和直徑最大為600mm的空心軸的旋鍛設備。

4.根據權利要求1所述的大口徑殼體一體化成形方法，其特征在于：鍛模安裝在旋鍛機構上形成不旋轉的安裝結構，頭部錘頭及中間部錘頭分別由對應的曲柄連桿機構驅動，通過調整曲柄連桿機構的偏心距離以實現精確控制鍛件的尺寸。

5.根據權利要求4所述的大口徑殼體一體化成形方法，其特征在于：成形殼體的頭部時，鍛打過程中坯料在自旋轉的同時還通過一送料環沿著軸向送進，頭部錘頭向坯料軸心施加頻率為180-1700次/分鐘的徑向力鍛打。

6.根據權利要求4所述的大口徑殼體一體化成形方法，其特征在于：在成形殼體的中間部時直接將坯料的中間部通過送料環推至與中間部錘頭相對的位置，通過中間部錘頭向坯料軸心施加頻率為180-1700次/分鐘的徑向力鍛打，直至鍛出所需的直徑和長度。

7.根據權利要求1所述的大口徑殼體一體化成形方法，其特征在于：尾部先墩粗，后外形熱旋壓成形，采用帶外模約束的墩粗芯模套在坯料尾端將坯料的尾端局部熱鐓粗成形；然后將殼體頭部朝下垂直吊裝，進行精密熱處理以消除殼體內部應力；最后將尾部外形和內型面機加工成形，加工前以殼體的中間部找正。

8.根據權利要求1所述的大口徑殼體一體化成形方法，其特征在于：坯料采用熱軋無縫鋼管或高強度合金鋼鋼管；在坯料裝上芯模進行旋鍛之前，先在芯模和坯料之間涂抹潤滑劑。

9.根據權利要求1所述的大口徑殼體一體化成形方法，其特征在于：鍛模的入口設計為由內往外逐漸擴大的錐狀結構，入口的錐角α不超過15度。

10.根據權利要求1所述的大口徑殼體一體化成形方法，其特征在于：在進行頭部成形時，使坯料的變形角度β不超過5度，成形過程為循序漸進式。