一种大型异质金属环件构筑热轧成形方法技术

本发明专利技术公开了一种大型异质金属环件构筑热轧成形方法，包括如下步骤：步骤一、异质环坯单元制备：按照目标环件尺寸要求，制备金属材料A环坯单元和金属材料B环坯单元；步骤二、异质坯料整体构筑：将步骤一获得的两个异质材料的环坯单元表面机加工后进行表面清洁处理，金属材料A环坯单元的外表面和金属材料B环坯单元的内表面进行机加工和清洁处理，然对组装的异质环坯接触面表层进行封焊连接，获得整体异质坯料；步骤三、异质环件轧制成形：将步骤二获得的整体异质坯料放入加热炉中加热后尽快转移到轧环机上进行热轧成形，获得大型无缝异质金属环件。解决现有技术中生产效率低，且易出现铸造或焊接缺陷的技术问题。现铸造或焊接缺陷的技术问题。现铸造或焊接缺陷的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种大型异质金属环件构筑热轧成形方法


[0001]本专利技术涉及异质金属环件的制造方法，具体涉及一种大型异质金属环件构筑热轧成形方法。

技术介绍

[0002]随着制造业快速发展，对金属材料的性能要求越来越高，单一金属已难以满足使用要求，异质金属复合逐渐受到行业和学者的重视。异质金属复合是将不同种类金属材料通过一定方法结合为一体，具有不同基体材料的良好综合性能。异质金属环件是一类重要的异质金属构件，目前在核电、石油化工、工程机械等领域有重要应用，该类环件工作条件苛刻，对性能要求较高。
[0003]异质金属环件传统制造方法主要是铸造和焊接，铸造方式主要用于材料熔点差别较大的中小尺寸异质金属环件，如在钢环内表面离心铸造一层铜合金材料；焊接方式主要采用堆焊方式在基体材料表面逐层堆焊新材料，其生产效率低，且易出现焊接缺陷。随着高端装备大型化发展需求，异质金属环件尺寸日益增大，性能要求日益提高，传统制造方法问题日益突出，亟需研发一种高性能大尺寸异质金属环件制造工艺。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种大型异质金属环件构筑热轧成形方法，解决现有技术中异质金属环件传统制造方法铸造和焊接制造时，生产效率低，且易出现铸造或焊接缺陷的技术问题。
[0005]本专利技术具体是这样实现的：
[0006]一种大型异质金属环件构筑热轧成形方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、异质环坯单元制备
[0008]按照目标环件尺寸要求，准备不同材质的金属材料A和金属材料B的圆柱形棒料，对金属材料A棒料进行镦粗、冲孔和整形，获得较小直径的金属材料A环坯单元，对金属材料B棒料进行镦粗、冲孔和预轧，获得较大直径的金属材料B环坯单元；
[0009]步骤二、异质坯料整体构筑
[0010]将步骤一获得的两个异质材料的环坯单元表面机加工后进行表面清洁处理，金属材料A环坯单元的外表面和金属材料B环坯单元的内表面进行机加工和清洁处理；将金属材料A环坯单元外表面和金属材料B环坯单元内表面端贴合靠紧后组装到一起，再通过真空激光焊对组装的异质环坯接触面表层进行封焊连接，获得整体异质坯料；
[0011]步骤三、异质环件轧制成形
[0012]将步骤二获得的整体异质坯料放入加热炉中加热后尽快转移到轧环机上进行热轧成形，获得大型无缝异质金属环件。
[0013]本专利技术的大型异质金属环件构筑热轧成形方法：
[0014]步骤一中，根据目标大型异质金属环件的尺寸，分别设计异质环坯单元的外径、内
径、高度尺寸，以及成形异质环坯单元所需的不同材质圆柱形棒料尺寸。分别按设计的棒料尺寸进行锯切下料，获得金属材料A和金属材料B的圆柱形坯料，其中金属材料A棒料用于成形内环，金属材料B棒料用于成形外环；然后将圆柱形坯料加热保温一段时间，取出坯料后分别进行镦粗、冲孔获得带小孔的金属材料A和金属材料B的环形坯料；接着对金属材料A的小孔环形坯料进行滚圆和平端面来整形，获得较小直径的金属材料A环坯单元，对金属材料B的小孔环形坯料进行预轧扩孔，获得较大直径的金属材料B环坯单元。
[0015]本专利技术的大型异质金属环件构筑热轧成形方法：
[0016]金属材料A棒料重量按下式计算，
[0017][0018]式中ρ
A
为材料A的密度；为加工系数，通常取0.01～0.02；V
Z
为冲孔连皮体积，d
z
为最小直径冲头径向尺寸，h为冲孔连皮高度，通常取h＝0.1d
z
；V
A
为目标环件中使用金属材料A的部分即内环的体积，B1、R2、R1分别为目标异质金属环件的高度、分界面半径和内半径；
[0019]金属材料A棒料高度按下式计算，
[0020][0021]式中D
A
为金属材料A所选棒料的直径；
[0022]金属材料B棒料重量按下式计算，
[0023][0024]式中ρ
B
为材料B的密度；V
B
为目标环件中使用材料B的部分即外环的体积，R3为目标异质金属环件的外半径；
[0025]金属材料B棒料高度按下式计算，
[0026][0027]式中D
B
为金属材料B所选棒料的直径；
[0028]金属材料A环坯单元的尺寸按下式计算，
[0029][0030]式中，B
A
、r
A
、R
A
分别为金属材料A环坯单元的高度、内半径和外半径；
[0031]金属材料B棒料镦粗、冲孔后的小孔环形坯料的尺寸按下式计算，
[0032][0033]式中，B
B
、r
B
、R
B
分别为金属材料B棒料镦粗、冲孔后的小孔环形坯料的高度、内半径
和外半径，k
B
为构筑环坯热轧成形的轴向变形比，通常取0.15～0.3；
[0034]金属材料B环坯单元尺寸按下式计算，
[0035][0036]式中，B
B0
、r
B0
、R
B0
分别为金属材料B环坯单元的高度、内半径和外半径；H
B0
为金属材料B环坯单元的壁厚，H
B0
＝H
B
‑
(B
B
‑
B
B0
)η，其中H
B
为金属材料B棒料镦粗、冲孔后的小孔环形坯料的壁厚，H
B
＝R
B
‑
r
B
，η为此次轧制过程中径向与轴向变形量的比值，
[0037]本专利技术的大型异质金属环件构筑热轧成形方法：
[0038]金属材料A环坯单元机加工后的尺寸按下式计算，
[0039][0040]金属材料B环坯单元机加工后的尺寸按下式计算，
[0041][0042]本专利技术的大型异质金属环件构筑热轧成形方法：
[0043]步骤二中，环坯单元表面清洁处理中，金属材料A环坯单元的外表面和金属材料B环坯单元的内表面需要机加工和清洁处理，其中进行表面清洁处理时采用超声波清洗方式。
[0044]本专利技术的大型异质金属环件构筑热轧成形方法：
[0045]步骤二中，金属材料A环坯单元外表面和金属材料B环坯单元内表面端贴合靠紧后组装到一起之后放入真空激光焊设备中，抽真空后通过激光焊接，实现组装的异质环坯接触面表层的封焊连接。
[0046]本专利技术的大型异质金属环件构筑热轧成形方法：
[0047]所述步骤三中：
[0048]确定整体异质坯料加热温度时，金属材料A的始锻温度为T1，金属材料B的始锻温度为T2，则轧制前对异质环坯进行加热的温度T选取T1和T2中的较小值。
[0049]本专利技术的大型异质金属环件构筑热轧成形方法：
[0050]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型异质金属环件构筑热轧成形方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、异质环坯单元制备按照目标环件尺寸要求，准备不同材质的金属材料A和金属材料B的圆柱形棒料，对金属材料A棒料进行镦粗、冲孔和整形，获得较小直径的金属材料A环坯单元，对金属材料B棒料进行镦粗、冲孔和预轧，获得较大直径的金属材料B环坯单元；步骤二、异质坯料整体构筑将步骤一获得的两个异质材料的环坯单元表面机加工后进行表面清洁处理，金属材料A环坯单元的外表面和金属材料B环坯单元的内表面进行机加工和清洁处理；将金属材料A环坯单元外表面和金属材料B环坯单元内表面端贴合靠紧后组装到一起，再通过真空激光焊对组装的异质环坯接触面表层进行封焊连接，获得整体异质坯料；步骤三、异质环件轧制成形将步骤二获得的整体异质坯料放入加热炉中加热后尽快转移到轧环机上进行热轧成形，获得大型无缝异质金属环件。2.根据权利要求1所述的大型异质金属环件构筑热轧成形方法，其特征在于：步骤一中，根据目标大型异质金属环件的尺寸，分别设计异质环坯单元的外径、内径、高度尺寸，以及成形异质环坯单元所需的不同材质圆柱形棒料尺寸。分别按设计的棒料尺寸进行锯切下料，获得金属材料A和金属材料B的圆柱形坯料，其中金属材料A棒料用于成形内环，金属材料B棒料用于成形外环；然后将圆柱形坯料加热保温一段时间，取出坯料后分别进行镦粗、冲孔获得带小孔的金属材料A和金属材料B的环形坯料；接着对金属材料A的小孔环形坯料进行滚圆和平端面来整形，获得较小直径的金属材料A环坯单元，对金属材料B的小孔环形坯料进行预轧扩孔，获得较大直径的金属材料B环坯单元。3.根据权利要求1所述的大型异质金属环件构筑热轧成形方法，其特征在于：金属材料A棒料重量按下式计算，式中ρ
A
为材料A的密度；为加工系数，通常取0.01～0.02；V
Z
为冲孔连皮体积，d
z
为最小直径冲头径向尺寸，h为冲孔连皮高度，通常取h＝0.1d
z
；V
A
为目标环件中使用金属材料A的部分即内环的体积，B1、R2、R1分别为目标异质金属环件的高度、分界面半径和内半径；金属材料A棒料高度按下式计算，式中D
A
为金属材料A所选棒料的直径；金属材料B棒料重量按下式计算，式中ρ
B
为材料B的密度；V
B
为目标环件中使用材料B的部分即外环的体积，R3为目标异质金属环件的外半径；金属材料B棒料高度按下式计算，
式中D
B
为金属材料B所选棒料的直径；金属材料A环坯单元的尺寸按下式计算，式中，B
A
、r
A
、R
A
分别为金属材料A环坯单元的高度、内半径和外半径；金属材料B棒料镦粗、冲孔后的小孔环形坯料的尺寸按下式计算，式中，B
B
、r
B
、R
B
分别为金属材料B棒料镦粗、冲孔后的小孔环形坯料的高度、内半径和外半径，k
B
为构筑环坯热轧成形的轴向变形比，通常取0.15～0.3；金属材料B环坯单元尺寸按下式计算，式中，B
B0
、r
B0
、R
B0
分别为金属材料B环坯单元的高度、内半径和外半径；H
B0
为金属材料B环坯单元的壁厚，H
B0
＝H
B
‑
(B
B
‑
B
B0
)η，其中H
B
...

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