不锈钢异形环锻件的辗轧成形方法技术

本发明专利技术公开了一种不锈钢异形环锻件的辗轧成形方法，为获得组织和性能优良的该合金异形环锻件和实现精确轧制，该方法包括以下步骤：合金棒料经加热镦粗变形５０％～５５％制成实心圆饼再冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的３０％～３５％后制成空心圆饼；空心圆饼经加热被环轧变形４０％～４５％后得到矩形预轧坯；预轧坯经加热装进轧环机辗轧模具并在该模具的异形孔型内被辗轧变形５０％～５５％后成形为异形环锻件。辗轧时，上述预轧坯沿径向的展宽速度是２ｍｍ／ｓ～１５ｍｍ／ｓ，受到的径向轧制力是２００００ｋｇ～１２００００ｋｇ。该方法主要用于航空发动机异形环锻件的成形，采用该方法可以获得沿零件外形呈流线分布的异形环锻件。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种环形锻件的轧制成形方法，特别是涉及了不锈钢异形环锻 件的辗轧成形方法。
技术介绍
采用不锈钢(如英国10Cr-6Co-0.8Mo等材料牌号)制造的航空发动机异形 环锻件，如机匣等零部件由于长期在恶劣的环境下工作，要求锻件具有较好的 性能及组织稳定性。2005年3月2日公开的中国专利技术专利说明书CN 1586754A公开了一种外台 阶截面环件轧制成形的方法，所述环件的纵向截面是一种非矩形的外台阶形状， 即所述环件属于异形环锻件的一种特殊形状。该方法包括下料、制坯、轧制及 后续加工，采用该方法轧制的异形环件是由轧环机的主辊(即驱动辊)和芯辊 直接形成的孔型来实现异形环件的变形成形。采用该工艺轧制不同形状的异形 环件时，需要重新更换辊型，而频繁更换辊型将会增加制造成本、延长生产周 期和不利于设备的维护保养。上述环件轧制成形方法并未公开轧制不锈钢异形环锻件的具体工艺步骤， 轧制不锈钢异形环锻件时，从合金棒料到最终轧制成异形环锻件，合金的变形 量对环锻件的组织和性能影响很人，其变形量选择不准，将会造成环锻件晶粒 粗大、轧伤、轧裂、折叠、夹层等缺陷，从而影响锻件的交付和使用。有鉴于此，本专利技术提供了一种不锈钢异形环锻件的辗轧成形方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种准确的变形量来实现不锈钢异形环锻 件在辗轧模具内成形的方法，采用该方法精确轧制的环件具有优良的组织和性为解决上述技术问题，本专利技术所述不锈钢异形环锻件的辗轧成形方法，其 技术方案包括以下步骤-把按规格下料的不锈钢棒料加热到113(TC 115(TC的变形温度，经镦粗使 其变形50% 55%得到实心圆饼;把所述实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺 寸的30% 35%后得到空心圆饼；加热所述空心圆饼到上述变形温度后使其被轧环变形40% 45%后得到矩 形预轧坏；加热所述预轧坯到上述变形温度，把所述预轧坯装进轧环机辗轧模具，所 述预轧坯的纵向截面在辗轧模具的异形孔型内被轧环机辗轧并按所述孔型产生 连续局部塑性变形，所述预轧坯壁厚减小并沿径向展宽被辗轧变形50% 55% 后成为异形环锻件。当采用上述方法辗轧成形不同形状的异形环锻件时，只需把辗轧模具的孔 型按环锻件的截面形状来调整，更换相应的模具模块便可。辗轧时，上述预轧坯沿径向的展宽速度是2mm/s 15mm/s，受到的径向轧 制力是20000kg 120000kg。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下本专利技术把按规格下料的不锈钢棒料从镦粗、冲孔、制矩形预轧坯、到辗轧 成异形环锻件的整个工艺过程，通过选用准确的变形量和使用辗轧模具来使异 形环锻件成形，获得了组织均匀和性能优良的异形环锻件。英国材料牌号为 10Cr-6Co-0.8Mo的变形不锈钢为例，经检测该合金异形环锻件不同部位的金相 低倍组织，未发现有粗晶、裂纹、伤痕、折叠、夹层等缺陷。经检测该合金异形环锻件的室温拉伸性能，其抗拉强度为1110MPa 1120MPa (大于使用要求的1000MPa)，其伸长率为0.2%时的屈服强度为 970MPa 990MPa(大于使用要求的880MPa)，其断后伸长率为16% 17%。(大 于使用要求的12%)。经检测该合金异形环锻件的冲击性能，其冲击功为63 J 64J (大于使用要 求的55J)。经检测该合金异形环锻件的布氏硬度为335，满足了使用要求。从该合金异形环锻件的理化检测结果可知，采用上述方法辗轧成形的该合 金异形环锻件取得了预料不到的技术效果，大大满足了其使用要求。本专利技术还通过在轧环机上安装辗轧模具来实现不锈钢异形环锻件的辗轧成 形，即在轧环机的芯辊上安装芯辊模，在其主辊上安装主辊模，芯辊模与主辉 模合模后能够形成用于辗轧异形环锻件的异形孔型，从而把异形环锻件的成形 方式由主辊、芯辊和锥辊辗轧成形改进为主要由模具辗轧成形，当辗轧不同截 面形状的异形环锻件时，只需更换辗轧模具上形成所述异形孔型的模块即可， 而不必更换轧环机的主辊、芯辊等部件，从而可以降低异形环锻件的制造成本、 縮短生产周期并有利于设备的维护保养。并且，采用本方法辗轧不锈钢异形环 锻件，可以获得沿零件外形呈流线分布的异形环锻件，提高了异形环锻件的尺 寸精度，从而可以实现精确轧制，减少异形环锻件的机械加工余量和贵重不锈 钢材料的浪费。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一歩详细说明。图1是矩形预轧坯的制坯工艺流程图。图2是预轧坯装迸辗轧模具的结构图。图3是预轧坯辗轧成异形环锻件的工艺过程图。图4是图3所示的辗轧工艺过程的俯视方向示意图。图5是辗轧成形的异形环锻件沿其中心线的纵剖面图。图6 (a)是图5所示a部位的金相低倍组织图。图6 (b)是图5所示b部位的金相低倍组织图。具体实施例方式实施本专利技术所述的不锈钢异形环锻件的辗轧成形方法需要提供锻造加热炉、压力机、轧环机、机械手等设备。下面以英国材料牌号为10Cr-6Co-0.8Mo 的变形不锈钢为例来详细说明该方法的具体实施例方式该合金的主要化学元素含量(重量百分比)为含(量0.06% 0.11%、含 Cr量9.80% 11.20%、含Co量5.0% 7.0%、含Si量0.10% 0.70%、含Mq 量0.50% 1.0%、含Mn量0.60% 1.15%、含Nb量0.05% 0.15%、含V量 0.10% 0.35%、含Ni量0.200/。 0.80%、含N量0.010% 0.035%、含B量 0.004% 0.012%、含P量《0.0280/0、含S量《0.02%、余量为Fe。该合金从棒料到生产出合格的异形环锻件的工艺步骤如下 步骤1:矩形预轧坯的制坯。如图1所示，把按规格下料的10Cr-6Co-0.8Mo 合金棒料1在锻造加热炉内加热到1130C 115(TC的变形温度，在锻压机十.镦 粗使其变形50% 55%得到实心圆饼2，接着把实心圆饼2用冲头4冲出中心孔 得到空心圆饼3，所述空心圆饼3的内径尺寸是其外径尺寸的30% 35%;把空 心圆饼3再加热到上述温度后装进轧环机轧环使其变形40% 45%后被环轧成 矩形预轧坯5。在上述步骤1中，采用上述变形方式制作的矩形预轧坯5能够获得均匀的 组织，可以避免该合金在轧环时产生晶粒粗大和裂纹等缺陷，从而有利于使终 轧异形环锻件获得良好的组织和性能。步骤2:异形环锻件的辗轧成形先把预轧坯5在锻造加热炉内加热到113(TC 115(TC的变形温度后装进由 主辊模和芯辊模组成的辗轧模具，如图2所示，把该预轧坯5用机械手装在芯 辊模的内型模块16上并平放在轧环机的底盘上(图中未示出)，所述芯辊模由 内型模块16、芯套21、压环22通过螺母23和芯辊键24固定在芯辊12上；启 动轧环机使其主辊13按图2所示方向旋转，然后使芯辊12向主辊13方向平移 靠近主辊13后芯辊模与主辊模合模，所述主辊模由下端盖19、外型模块17、 上端盖18通过主辊套20和主辊键25同定在主辊13上，所述内型模块16和外 型模块17的外周面与所述上、下端盖18和19围成异形孔型11,预轧坯5的纵 向截面处于该异形孔型11内；同时由轧环机驱动上、下锥辊14和15按图2所示方向转动并准备夹持住预轧坯5的上、下端面，使轧环机的两个抱辊26 (如 图4所示)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锈钢异形环锻件的辗轧成形方法，其特征在于，包括以下步骤：把按规格下料的不锈钢棒料加热到１１３０℃～１１５０℃的变形温度，经镦粗使其变形５０％～５５％得到实心圆饼；把所述实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的３０％～３５％后得到空心圆饼；加热所述空心圆饼到上述变形温度后使其被轧环变形４０％～４５％后得到矩形预轧坯；加热所述预轧坯到上述变形温度，把所述预轧坯装进轧环机辗轧模具，所述预轧坯的纵向截面在辗轧模具的异形孔型内被轧环机辗轧并按所述孔型产生连续局部塑性变形，所述预轧坯壁厚减小并沿径向展宽被辗轧变形５０％～５５％后成为异形环锻件。

【技术特征摘要】
1. 一种不锈钢异形环锻件的辗轧成形方法，其特征在于，包括以下步骤把按规格下料的不锈钢棒料加热到1130℃～1150℃的变形温度，经镦粗使其变形50％～55％得到实心圆饼；把所述实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的30％～35％后得到空心圆饼；加热所述空心圆饼到上述变形温度后使其被轧环变形40％～45％后得到矩形预轧坯；加热所述预轧坯到上述变形温度，把所述预轧坯装进轧环机辗轧模具，所述预轧坯的纵向截面在辗轧模具的异形孔型内被轧环机辗...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，何冰，荣继祥，王超，李志瑶，陈新元，邹伟，周红，何涛，刘志棋，崔一平，
申请(专利权)人：贵州安大航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]