一种提高金属圆筒抗拉强度的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高金属圆筒抗拉强度的方法，根据需要达到的抗拉强度值，制定减薄率和旋压工艺参数；安装旋压芯模和旋轮，并将防转齿安装在卸料环上；在金属圆筒坯料内壁涂覆润滑脂，然后将涂润滑脂的金属圆筒坯料推入旋压芯模上；旋压完成后，进行低温退火，低温退火的温度为500℃

【技术实现步骤摘要】
一种提高金属圆筒抗拉强度的方法


[0001]本专利技术属于旋压
，具体涉及一种提高金属圆筒抗拉强度的方法。

技术介绍

[0002]目前传统提高金属抗拉强度的方法为调质热处理方法，即淬火加高温回火的双重热处理方法，其目的是使工件具有良好的机械性能，调质使材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性得到提高，具有良好的机械性能。但对于最终产品的薄壁圆筒件来说，调质过程中，由于需要高温处理，往往带来了圆筒件的变形，不利于保证产品最终尺寸。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了克服传统调质热处理方式来提高金属抗拉强度带来的变形问题，提供一种减少变形同时达到所需抗拉强度的提高金属圆筒抗拉强度的方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术是采取如下的技术方案予以实现的：
[0005]一种提高金属圆筒抗拉强度的方法为：
[0006]1)根据需要达到的抗拉强度值，制定减薄率和旋压工艺参数
[0007]2)安装旋压芯模和旋轮，并将防转齿安装在卸料环上；
[0008]3)在金属圆筒坯料内壁涂覆润滑脂，然后将涂润滑脂的金属圆筒坯料推入旋压芯模上；旋压时主轴转速为55～65rpm，进给比为0.8～1.4mm/r、道次减薄率为25～55％，总体减薄率为20～80％；
[0009]4)旋压完成后，进行低温退火，低温退火的温度为500℃
±
10℃。
[0010]进一步地，所述步骤1)的具体过程为：
[0011]金属圆筒坯料增加的抗拉强度与减薄率成线性关系即
[0012]减薄率＝B(A2
‑
A1)/A3
‑
A1
[0013]其中，A1为金属圆筒坯料的初始抗拉强度值，A2为金属圆筒坯料需要达到的抗拉强度值，B为金属圆筒坯料的极限减薄率，A3为采用极限减薄率时金属圆筒坯料可达到的抗拉强度值，且A3＞A2；
[0014]当减薄率为60～80％，采用三道次同步反旋；
[0015]当减薄率为50～60％，采用二道次同步反旋；
[0016]当减薄率为20～50％，采用一道次同步反旋。
[0017]进一步地，所述步骤2)中还包括用百分表检测旋压芯模首位圆跳动≤0.2mm，三个旋轮圆跳动≤0.15mm。
[0018]进一步地，所述步骤4)中，低温退火保温90～120min。
[0019]进一步地，所述金属圆筒坯料的牌号为30CrMnSi，标准为GB/T 8162
‑
2018，表面粗糙度达到1.6um以上，坯料直径为300～600mm，单边壁厚为8～12mm。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过旋压加工硬化，不仅达到了产品的相关尺寸，同时使产品抗拉强度达到要求值；通过低温退火，消除应力，同时控制变形，保
证产品热处理后的尺寸；与传统调质处理相比，节省了金属圆筒校形时间，提高了生产效率。
附图说明
[0021]图1为实施例圆筒坯料尺寸示意简图；
[0022]图2为实施例产品尺寸示意图；
[0023]图3为实施例旋压后的纤维状组织图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施例对本专利技术提高金属圆筒抗拉强度的方法进一步阐述，具体为：
[0025]1)根据需要达到的抗拉强度值，制定减薄率和旋压工艺参数金属圆筒坯料增加的抗拉强度与减薄率成线性关系即
[0026]减薄率＝B(A2
‑
A1)/A3
‑
A1
[0027]其中，A1为金属圆筒坯料的初始抗拉强度值，A2为金属圆筒坯料需要达到的抗拉强度值，B为金属圆筒坯料的极限减薄率，A3为采用极限减薄率时金属圆筒坯料可达到的抗拉强度值，且A3＞A2；
[0028]当减薄率为60～80％，采用三道次同步反旋；
[0029]当减薄率为50～60％，采用二道次同步反旋；
[0030]当减薄率为20～50％，采用一道次同步反旋。
[0031]2)安装旋压芯模和旋轮，并将防转齿安装在卸料环上，用百分表检测旋压芯模首位圆跳动≤0.2mm，三个旋轮圆跳动≤0.15mm；
[0032]3)用毛刷在金属圆筒坯料内壁涂覆润滑脂，然后将涂润滑脂的金属圆筒坯料推入旋压芯模上；旋压时主轴转速为55～65rpm，进给比为0.8～1.4mm/r、道次减薄率为25～55％，总体减薄率为20～80％。
[0033]4)旋压完成后，进行低温退火，消除应力，在消除应力的同时减小零件变形；低温退火的温度为500℃
±
10℃，并保温90～120min。
[0034]本专利技术利用旋压加工硬化原理，工件金属材料在旋轮作用下产生塑性变形。材料外形发生改变，而其内部晶粒形状也发生改变。塑性变形时，晶粒内部在一定的滑移面上沿一定的方向产生滑移，由此引起晶粒形状的改变，同时部分晶粒还发生转动，使其滑移面趋近于金属流动的方向一致。旋压后的金相组织最明显的变化是晶粒被压扁拉长，在旋压方向上形成了连续的纤维组织状态。该组织的抗拉强度得到了提高，最后再采用低温退火，在保证去应力的同时，也减小了热处理造成变形，达到产品使用要求，同时增加的抗拉强度数值可以通过减薄率的调节进行调整。
[0035]因此，本专利技术通过旋压加工硬化原理，来提高金属的抗拉强度，即通过旋压方式对金属圆筒坯料进行减薄变形，实现组织细化，进而提高其抗拉强度；采取不同的减薄率旋压，来提高金属圆筒件的抗拉强度，即随着金属圆筒坯料的减薄增加，抗拉强度呈递增趋势；然后通过低温退火，去除应力，减小零件变形，满足使用要求的目的。
[0036]另外，本专利技术采用的金属圆筒坯料的牌号为30CrMnSi，标准为GB/T8162
‑
2018，表
面粗糙度达到1.6um以上，坯料直径为300～600mm，单边壁厚为8～12mm。
[0037]实施例
[0038]某产品旋压坯料为钢管，材料为30CrMnSi，初始硬度为200～210HB，抗拉强度为690MPa左右，具体尺寸见图1，需要达到800MPa以上的抗拉强度，圆筒最终壁厚为2.7(+0.2/0)mm，外径φ294
±
0.5，具体尺寸见图2。
[0039]需要达到800MPa以上的抗拉强度，确定该材料的极限减薄率为80％，这里采用80％最大减薄率方案；
[0040]采用80％减薄率，产品壁厚为2.7(+0.2/0)mm，按中值2.8mm计算(旋压时，壁厚平均值按中值控制)，坯料壁厚为2.8/(1
‑
0.8)＝14mm，即从14mm坯料减薄至2.8mm。
[0041]坯料壁厚14mm，旋压到2.7(+0.2/0)mm，可以采用三道次同步旋压。一道次旋压主轴转速60rpm，进给比0.8mm/r，道次减薄率28.57％，二道次旋压主轴转速60rpm，进给比1.4mm/r，道次减薄率40％，三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高金属圆筒抗拉强度的方法，其特征在于：所述方法为：1)根据需要达到的抗拉强度值，制定减薄率和旋压工艺参数2)安装旋压芯模和旋轮，并将防转齿安装在卸料环上；3)在金属圆筒坯料内壁涂覆润滑脂，然后将涂润滑脂的金属圆筒坯料推入旋压芯模上；旋压时主轴转速为55～65rpm，进给比为0.8～1.4mm/r、道次减薄率为25～55％，总体减薄率为20～80％；4)旋压完成后，进行低温退火，低温退火的温度为500℃
±
10℃。2.根据权利要求1所述提高金属圆筒抗拉强度的方法，其特征在于：所述步骤1)的具体过程为：金属圆筒坯料增加的抗拉强度与减薄率成线性关系即减薄率＝B(A2
‑
A1)/A3
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A1其中，A1为金属圆筒坯料的初始抗拉强度值，A2为金属圆筒坯料需要达到的抗拉强度值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘虎，万德芬，张磊，佘平江，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：