一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法技术

本发明专利技术一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法，包括如下步骤：下料：选取指定下料要求的棒状坯料；开坯：对坯料进行多次镦拔；制坯：对完成镦拔的坯料依次经镦粗冲孔、预轧扩孔、旋压轴向分料和锥形冲头胀弯工艺得到符合要求的异形环坯；精密轧制：对异形环坯精密轧制得到所设计的锻件形状。本发明专利技术的有益效果是：采用旋压工艺先对环坯的轴向金属体积作与锻件轴向金属体积相似的分配，再通过不同锥度的锥形冲头胀弯环坯，改善轧制过程中的稳定性，整个环坯成形过程中所需设备力能小，并且旋压过程中易于实现温度控制，减少了加工道次，既提高了生产效率又降低了能耗。

A near net composite forming process for large and complex basin ring

【技术实现步骤摘要】
一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法
本专利技术涉及塑性加工
，尤其涉及一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法。
技术介绍
大型复杂盆形环件是航空发动机的重要零部件，其服役条件恶劣，高温力学性能要求高，而对于这类材料难变形、结构难成形环件，目前成形制造工艺难度大，存在诸多问题。专利CN104384826A中公开了一种先预轧成形矩形环坯，再利用胎膜锻成形异形机匣的方法，这种方法能够成形直径较小的异形盆形环件(内径通常)，但对于尺寸更大的盆形环件适用性较差。专利CN108246937A中公开了一种先利用胎模锻成形异形环坯，再利用环轧工艺成形异形盆形环件，但该方法的异形盆形环件锻件余量较大，材料利用率仍很低，且制坯时所需成形力大。上述两种成形工艺都使用了胎膜锻工艺，该工艺对坯料金属作轴向体积分配时成形力很大，特别是合模时，成形力会突然陡增，甚至过万吨，这对设备力能提出了较高要求；此外，胎模锻中坯料与模具接触面积大，坯料温度下降快，而大型复杂盆形环件的材料多为特种材料，低温变形抗力大，锻造温度范围普遍较窄，不利于锻造成形。因此，亟需开发一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法，以克服上述现有技术中的不足。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法，包括如下步骤：S100、下料：选取指定下料要求的棒状坯料；S200、开坯：对坯料进行多次镦拔；S300、制坯：对完成镦拔的坯料依次经镦粗冲孔、预轧扩孔、旋压轴向分料和锥形冲头胀弯工艺得到符合要求的异形环坯；S400、精密轧制：对异形环坯精密轧制得到所设计的锻件形状。进一步，所述S100具体如下：S110、计算下料坯料重量：m坯料＝ρ(V锻件+V连皮)(1+ψ)，其中，ρ为材料密度，V锻件为锻件体积，V连皮为冲孔时连皮计算体积，ψ为材料烧损率，ψ等于3％～6％；S120、计算下料坯料长度：L＝(V锻件+V连皮)(1+ψ)/S棒料，S棒料为坯料轴向截面积。进一步，所述S200具体如下：S210、坯料加热至始锻温度，保温一段时间；S220、以0.1mm/s～1.5mm/s的变形速度对坯料进行反复镦拔，镦粗和拔长每火次变形量控制在40％～80％，变形量逐火次减小，每道次变形量大于等于25％。进一步，所述S300中镦粗冲孔具体如下：S310a、将开坯后的坯料加热至始锻温度，保温一段时间；S320a、经镦粗、冲通孔、整圆、平端面至合适尺寸，得到矩形截面环坯。进一步，所述S300中预轧扩孔具体如下：S310b、根据矩形截面环坯的尺寸和材料的塑性变形能力确定当量轧比和轧制火次；S320b、将环坯加热至始锻温度，保温一段时间；S330b、经轧制，得到合适尺寸的矩形环件。进一步，所述S300中旋压轴向分料具体如下：S310c、根据盆形环件锻件尺寸，确定旋压成形后环坯的尺寸：S320c、确定减薄旋压道次；S330c、确定旋轮的进给量，其中，进给量取0.1mm/r～1.5mm/r；S340c、矩形环件加热至始锻温度，保温一段时间；S350c、取出旋压。进一步，所述S300中锥形冲头胀弯具体如下：使用不同锥度的锥形冲头对旋压成形的坯料进行多次胀弯，使其外表面锥面呈斜度α,保证精密轧制开始时坯料外表面与驱动辊保证两点以上接触，得到异形环坯。进一步，所述S400具体如下：S410、确定给定设备力能条件下的环件轧制每转进给量；S420、根据锻件和环坯尺寸、每转进给量和预计变形量确定轧制进给速度；S430、根据确定的每转进给量、进给速度对异形环坯进行多火次轧制，得到所设计的锻件形状。本专利技术的有益效果是：1)通过镦粗冲孔、预轧扩孔、旋压轴向分料和锥形冲头胀弯工艺对环坯进行成形，使环坯的金属轴向体积分配和形状与锻件相似；2)传统制坯工艺多采用模内挤压成形，但模内挤压成形轴向金属流动以及合模时所需成形力大，对设备力能要求高，能耗高，采用旋压工艺先对环坯的轴向金属体积作与锻件轴向金属体积相似的分配，再通过不同锥度的锥形冲头胀弯环坯，改善轧制过程中的稳定性，整个环坯成形过程中所需设备力能小，并且旋压过程中易于实现温度控制，减少了加工道次，既提高了生产效率又降低了能耗；3)采用精密环轧工艺对锻件进行终成形，通过控制轧制过程的进给速度、变形量和轧制温度来控制轧制过程中的晶粒，实现大型复杂盆形环件高性能近净轧制成形。附图说明图1为本专利技术一个实施例的盆形环件的结构示意图；图2为本专利技术一个实施例的盆形环件旋压预成形后环坯结构示意图；图3为本专利技术一个实施例的盆形环件旋压后坯料与目标机匣锻件的轴向金属体积分配示意图；图4为本专利技术一个实施例的盆形环件胀弯预成形后环坯结构示意图；图5为本专利技术一个实施例的盆形环件下料、镦粗冲孔整圆和预轧后坯料结构示意图；图6为本专利技术一个实施例的制坯流程图；图7为本专利技术一个实施例的盆形环件坯料的旋压成形示意图；图8为本专利技术一个实施例的盆形环件坯料的胀弯成形示意图；图9为本专利技术一个实施例的盆形环件轧制初始坯料放置位置示意图；图10为本专利技术一个实施例的盆形环件坯料的轧制成形示意图；图11为本专利技术一个实施例的盆形环件轧制进给速度示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1.旋轮，2.矩形环件，3.芯模，4.锥形冲头，5.预成形锻件，6.驱动辊，7.芯辊，8.锥辊，9.盆形环件。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法，包括如下步骤：S100、下料：选取棒状原材料，按指定的下料要求锯切，得到棒状的坯料；S200、开坯：对下料的坯料进行多次镦拔，保证足够的变形量，充分细化晶粒；S300、制坯：对镦拔后的坯料依次经镦粗冲孔、预轧扩孔、旋压轴向分料和锥形冲头胀弯工艺得到符合要求的异形环坯；S400、精密轧制：对异形环坯精密轧制得到所设计的锻件形状。所述步骤S100具体如下：S110、计算下料坯料重量：m坯料＝ρ(V锻件+V连皮)(1+ψ)，其中，ρ为材料密度，锻件体积V锻件利用三维制图软件测得，V连皮为冲孔时连皮计算体积，ψ为材料烧损率，ψ一般取3％～6％；S120、计算下料坯料长度：L＝(V锻件+V连皮)(1+ψ)/S棒料，S棒料为坯料轴向截面积。所述步骤S200具体如下：S210、坯料在加热炉中以合适的加热速度加热到始锻温度(选取锻造温度范围内较高温度)，保温一段时间后取出；S22本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS100、下料：选取指定下料要求的棒状坯料；/nS200、开坯：对坯料进行多次镦拔；/nS300、制坯：对完成镦拔的坯料依次经镦粗冲孔、预轧扩孔、旋压轴向分料和锥形冲头胀弯工艺得到符合要求的异形环坯；/nS400、精密轧制：对异形环坯精密轧制得到所设计的锻件形状。/n

【技术特征摘要】
1.一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、下料：选取指定下料要求的棒状坯料；
S200、开坯：对坯料进行多次镦拔；
S300、制坯：对完成镦拔的坯料依次经镦粗冲孔、预轧扩孔、旋压轴向分料和锥形冲头胀弯工艺得到符合要求的异形环坯；
S400、精密轧制：对异形环坯精密轧制得到所设计的锻件形状。


2.根据权利要求1所述的一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法，其特征在于，所述S100具体如下：
S110、计算下料坯料重量：m坯料＝ρ(V锻件+V连皮)(1+ψ)，其中，ρ为材料密度，V锻件为锻件体积，V连皮为冲孔时连皮计算体积，ψ为材料烧损率，ψ等于3％～6％；
S120、计算下料坯料长度：L＝(V锻件+V连皮)(1+ψ)/S棒料，S棒料为坯料轴向截面积。


3.根据权利要求1所述的一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法，其特征在于，所述S200具体如下：
S210、坯料加热至始锻温度，保温一段时间；
S220、以0.1mm/s～1.5mm/s的变形速度对坯料进行反复镦拔，镦粗和拔长每火次变形量控制在40％～80％，变形量逐火次减小，每道次变形量大于等于25％。


4.根据权利要求1所述的一种大型复杂盆形环件近净复合成形工艺方法，其特征在于，所述镦粗冲孔具体如下：
S310a、将开坯后的坯料加热至始锻温度，保温一段时间；
S320a、经镦粗、冲通孔、整圆、平端面至合适尺寸，得到矩形截面环...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱东升，邵俊，邓加东，华林，兰箭，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42