一种受限空间内超大高径比钢锭镦粗的工艺方法技术

本发明专利技术提供一种受限空间内超大高径比钢锭镦粗工装及工艺方法，属于大型合金钢锭锻造技术领域。包括以下步骤：(1)模具的设计：设计一套墩粗装置。(2)钢锭加热：先在钢锭的下部涂刷高温涂料，然后将钢锭加热。(3)模具墩粗：用压机将冲头压入导向装置内。(4)脱模：导向装置设计为分离式，在墩粗过程中，冲头每走过一个导套单元，就将对应的那个导套单元取下，直到坯料在胎膜中完成变形过程，先去下上胎膜，再夹取下胎膜。本发明专利技术墩粗时涂覆润滑材料和墩粗过程中的取模，较好地解决了镦粗产生的质量问题和高合金钢锭偏析问题，锻件力学性能和等向性显著提高，避免了墩粗过程中钢锭产生弯曲、失稳，双鼓肚等缺陷。双鼓肚等缺陷。双鼓肚等缺陷。

A technological method of upsetting steel ingots with super high aspect ratio in confined space

【技术实现步骤摘要】
一种受限空间内超大高径比钢锭镦粗的工艺方法


[0001]本专利技术属于大型合金钢锭锻造
，本专利技术涉及一种受限空间内超大高径比钢锭镦 粗的工艺方法。

技术介绍

[0002]锻造的目的不仅是成型和得到所需要的尺寸，而且还要求打碎铸态粗大晶粒、均匀组织， 锻合缩孔、疏松等缺陷，以得到致密的内部组织。锻造比的大小是衡量锻造效果的一个重 要依据，一般规律是：随着锻造比的增大，锻件内部孔隙被焊合、铸态树枝晶组织被打碎 的效果越明显，对锻件热处理后力学性能的提高和等向性改善具有十分重要的意义。
[0003]生产大型锻件一般都用自由锻压机，而大型自由锻压机高度及行程一般都是固定，所以 在墩粗高度比较大的钢锭的时候受到限制，而大型自由锻压机制造成本高，不易更换。给 自由锻造墩粗过程带来了很大问题。
[0004]镦粗是使毛坯高度减小、横断面积增大的锻造工序。对于高合金钢，采用镦粗
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拔长联 合锻造工艺可以有效破坏铸态树枝晶，并使其分布更均匀。墩粗可减少锻件的各向异向， 提高锻件径向性能。所谓的高径比是指镦粗前钢锭高度与镦粗前的钢锭直径之比，钢锭镦 粗前高径比最好控制在2.0～2.5之间，当圆钢锭高径比超过3时，在平砧间镦粗时会产生 弯曲现象，即钢锭上下两端变形量大，中部变形量小，镦粗后会形成双鼓肚，当高径比超 过4.0时，钢锭在镦粗时会失稳，必须添加辅助工装进行墩粗。这就使得镦粗范围受到局限 性。
[0005]目前，由于对高合金钢大型钢锭质量要求高，镦粗前钢锭的高径比大于4.0，为后续锻 造成形带来严峻困难。为此，北重集团项目团队提供出一种超大高径比大型钢锭自由锻压 机镦粗工装及工艺方法，较好地解决了受限空间内镦粗产生的质量和高合金钢锭偏析问题， 锻件力学性能和等向性显著提高。工装结构简单、制造成本低，通用性强，灵活性大，可 操作性强。

技术实现思路

[0006]本专利技术所解决的技术问题是提供一种受限空间内超大高径比钢锭镦粗工装及工艺方法， 一种受限空间内超高径比大型合金钢锭自由锻压机镦粗的工艺方法，为较好地解决了高径 比大于4.0的圆钢锭坯料镦粗时失稳或产生裂纹和高合金钢锭偏析的问题，使锻件力学性 能和等向性显著提高。工装结构简单、制造成本低，通用性强，灵活性大，可操作性强。
[0007]技术方案如下：一种受限空间内超大高径比钢锭镦粗的工艺方法，其特征在于，步骤 如下：
[0008](1)模具的设计：根据压机的高度h、钢锭的直径D、钢锭的高度H设计一套的墩粗 装置，其包括胎膜，导向装置，垫板，冲头；
[0009]导向装置设计为分离式，由多个导套即自由导套、中间导套、顶部导套组合而成；
中 间导套用来连接顶部导套和自由导套，中间导套上面设计为凹槽结构、下面设计为凸台结 构；自由导套用来连接中间导套和胎膜；
[0010]胎膜设计为分离式，包括上胎膜和下胎膜；上胎膜模腔壁与导向孔内壁台阶处设计为 圆弧状；
[0011](2)钢锭加热：加热前，先在钢锭的下部包覆在胎膜内的部分涂刷高温涂料，然后 将钢锭加热；
[0012](3)模具墩粗：墩粗前，预先将垫板和胎膜组合放置好，然后将钢锭的上部，即包 覆于导向装置内的部分涂刷润滑剂，再放入胎膜中，然后将内壁涂刷润滑剂的导向装置内 孔对准钢锭上部垂直穿入，与胎膜配合组装在一起，使钢锭被导向装置和胎膜完全包覆； 然后将冲头放入导套内和钢锭接触；
[0013](4)脱模：在墩粗过程中，当冲头的行程大于每个导套的高度时，取下对应的那个 导套，直到坯料在胎膜中完成变形过程，先取下上胎膜，再夹取下胎膜。
[0014]与现有技术相比，本专利技术技术效果包括：实现高径比为4.17的高热强性超大高径比钢 锭在液压机上的小变形量多次镦粗，解决了高径比超过4.0的高热强性钢锭镦粗产生的折 叠、纵向裂纹等质量缺陷和钢锭偏析问题，使锻件力学性能和等向性显著提高，而且工装 结构简单、制造成本低，通用性强，灵活性大，可操作性强。
附图说明
[0015]图1为本专利技术专利镦粗前镦粗工装示意图
[0016]图2为本专利技术专利实施例中导向装置工装示意图
[0017]图3为本专利技术专利实施例中顶部导套结构示意图
[0018]图4为本专利技术专利实施例中中间导套结构示意图
[0019]图5为本专利技术专利实施例中自由导套结构示意图
[0020]图6为本专利技术专利实施例中胎膜工装示意图
[0021]图7为本专利技术专利实施例中上胎膜结构示意图
[0022]图8为本专利技术专利实施例中下胎膜结构示意图
[0023]图9为本专利技术专利实施例中冲头结构示意图
[0024]图10为本专利技术专利实施例中冲垫结构示意图
[0025]图11为本专利技术专利实施例中镦粗过程示意图图12为本专利技术专利实施例中脱模过程示意图
[0026]在附图中：01为下胎膜、02为上胎膜，组合后为一个胎膜；03为自由导套、04为中 间导套、05为顶部导套，组合后为导向装置；06为冲头、07为冲垫。
具体实施方式
[0027]下面参考示例实施方式对本专利技术技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多 种规格实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施规格：相反，提供多种规格实施方式使 得本专利技术更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面的传达给本领域的技术人员。
[0028]一种受限空间内超大高径比钢锭镦粗的工艺方法，其特征在于：
[0029](1)模具的设计：根据压机的高度、钢锭的尺寸以及实施过程中的影响因素设计一
套 便于操作的墩粗装置。
[0030](2)钢锭加热：加热前，先在钢锭的下部涂刷高温涂料，然后将钢锭加热。
[0031](3)模具墩粗：墩粗前，在钢锭上部和导套内壁涂刷润滑剂，然后将钢锭放入模具中， 用压机将冲头压入导套内，实现超大高径比高合金钢锭墩粗。
[0032](4)脱模：由于在受限空间内，导向装置为分离式，在墩粗过程中，冲头每走过一个 导套单元，就将对应的那个导套单元取下，直到坯料在胎膜中完成变形过程，先取下上胎 膜，再夹取下胎膜。
[0033]进一步地，所述压机有效作业高度为h，钢锭的直径为D，钢锭的高度为H。
[0034]进一步地，所述钢锭墩粗前的特征为H/D≥3，墩粗后的特征为H/D≤2.5。
[0035]进一步地，加热前，钢锭下部在是否涂覆有高温涂料。
[0036]进一步地，：墩粗前，钢锭上部和导套内壁是否涂刷润滑剂。
[0037]进一步地，所述导向装置、冲头和胎膜都为分离式设计，使用时组合在一起。
[0038]进一步地，顶部导套开口处设置45
°
倒角，所述胎膜内壁上部设计为圆弧状，该圆弧 的半径为R，且R＝0.1～0.2D。
[0039]进一步地，在墩粗过程中，冲头每走过一个导套单元，就将对应的那个导套单元取下， 直到坯料在胎膜中完成变形过程。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种受限空间内超大高径比钢锭镦粗的工艺方法，其特征在于，步骤如下：(1)模具的设计：根据压机的高度h、钢锭的直径D、钢锭的高度H设计一套的墩粗装置，其包括胎膜，导向装置，垫板，冲头；导向装置设计为分离式，由多个导套即自由导套、中间导套、顶部导套组合而成；中间导套用来连接顶部导套和自由导套，中间导套上面设计为凹槽结构、下面设计为凸台结构；自由导套用来连接中间导套和胎膜；胎膜设计为分离式，包括上胎膜和下胎膜；上胎膜模腔壁与导向孔内壁台阶处设计为圆弧状；(2)钢锭加热：加热前，先在钢锭的下部包覆在胎膜内的部分涂刷高温涂料，然后将钢锭加热；(3)模具墩粗：墩粗前，预先将垫板和胎膜组合放置好，然后将钢锭的上部，即包覆于导向装置内的部分涂刷润滑剂，再放入胎膜中，然后将内壁涂刷润滑剂的导向装置内孔对准钢锭上部垂直穿入，与胎膜配合组装在一起，使钢锭被导向装置和胎膜完全包覆；然后将冲头放入导套内和钢锭接触；(4)脱模：在墩粗过程中，当冲头的行程大于每个导套的高度时，取下对应的那个导套，直到坯料在胎膜中完成变形过程，先取下上胎膜，再夹取下胎膜。2.根据权利要求1所述的一种受限空间内超大高径比钢锭镦粗的工艺方法，其特征在于：顶部导套上面内壁设计为50
×
45
°
大倒角，下面设计为凸台结构、凸台锥度设计为55
°
。3.根据权利要求1所述的一种受限空间内超大高径比钢锭镦粗的工艺方法，其特征在于：中间导套上面设计为凹槽结构、下面设...

【专利技术属性】
技术研发人员：任胜利，王玉宝，张清，任瑞琴，王交其，周仲成，周有福，王玉龙，
申请(专利权)人：内蒙古北方重工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：