本發(fā)明屬于鍛造，尤其涉及一種帶錐形板的大型鍛件鍛造方法。

背景技術(shù)：

1、大鍛件是冶金、電力、石油、化工、礦山、交通運(yùn)輸行業(yè)和原子能工業(yè)等大型設(shè)備的重要支柱。因此，提高大鍛件的質(zhì)量，保證其運(yùn)行過程中的安全性和可靠性，具有十分重要的意義。在大型鍛件自由鍛過程中，鐓粗是最常見的基本工序。目前常見的大型鍛件的鍛造方法一般是fm法和whf法（寬砧強(qiáng)力壓下鍛造法）和超寬平砧壓實法，fm鍛造法是上用平砧，下用大平臺進(jìn)行自由鍛造形變的工藝方法。whf鍛造法是用的是上、下寬平砧，大壓下率，為保證坯料心部的壓應(yīng)力狀態(tài)和足夠的變形，要求砧寬比應(yīng)達(dá)到0.68～0.77，每次壓下率至少為20%。fm法的優(yōu)點(diǎn)是能用小噸位的壓機(jī)產(chǎn)生較大噸位的鍛件。缺點(diǎn)是砧子窄，鍛透性能較差。whf法的優(yōu)點(diǎn)是鍛透性能好，但是壓下量較大時，表面會形成折傷。超寬砧鍛透性能好，也不會形成折傷，但是當(dāng)壓下量較大時，由于接觸面積會增大，對壓機(jī)要求噸位也要增大。

2、上述傳統(tǒng)的鐓粗過程中主要存在的問題：砧子接觸的地方在鍛造過程中都有一個難變形區(qū)，這個難變形區(qū)只有通過旋轉(zhuǎn)90°鍛造時才能解決。坯料芯部與難變形區(qū)變形量相差較大芯部易出現(xiàn)拉應(yīng)力、砧板與坯料端面間的摩擦力導(dǎo)致坯料側(cè)面出現(xiàn)鼓形易產(chǎn)生周向拉應(yīng)力。一旦拉應(yīng)力達(dá)到材料破壞極限，就會產(chǎn)生裂紋，鍛件報廢。產(chǎn)生這些問題最根本的原因是傳統(tǒng)鐓粗過程中的變形不均勻性。

3、常規(guī)的鍛造方法無法有效解決上述問題，而錐形板鐓粗可以有效解決鍛件芯部由剪切力引起的夾雜性微裂紋等。錐形板鐓粗法是先用錐形鐓粗板對坯料進(jìn)行鐓粗，錐形鐓粗板的形狀一定，壓下量與坯料的高度成一定的比例，然后對冒口端也執(zhí)行相同的工藝。該工藝能改善鍛件內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)，迫使坯料的難變形區(qū)參與變形。使用錐形板后，在鍛造過程中，減少了難變形區(qū)，增加了易變形區(qū)，提高工作效率。二是按照鍛造理論來講，鍛造過程中要有一個砧寬比，計算用最寬砧生產(chǎn)時是最合適的隨著壓下量的增加高度減小，砧子的寬度已經(jīng)超出最佳砧寬比的范圍，135°的錐形板能夠合理的解決這一問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的：根據(jù)目前平砧鐓粗鍛造技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，本發(fā)明提供一種帶錐形板的大型鍛件鍛造方法。本發(fā)明工藝簡單，使用錐形板鐓粗法對大型鍛件進(jìn)行鐓粗，減少了難變形區(qū)，增大了易變形區(qū)，根據(jù)最佳砧寬比范圍內(nèi)的砧子寬度確定錐形板角度為135°，鐓粗后的鍛件通過超寬砧進(jìn)行后續(xù)拔長，能夠把鋼錠內(nèi)部的疏松和空洞鍛合，消除鍛件內(nèi)部缺陷，改善鍛件內(nèi)部金屬組織，大大減少鍛件的報廢率，提高工作效率，可以廣泛應(yīng)用與大型鍛造行業(yè)中。

2、為解決現(xiàn)有鐓粗方法中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種帶錐形板的大型鍛件鍛造方法，包括以下步驟：

3、1.設(shè)計制作鐓粗專用工裝，所述鐓粗專用工裝為錐形鐓粗板。

4、2.將加熱后的鋼錠放于處于壓機(jī)設(shè)備工況的鐓粗專用工裝內(nèi)，錐形鐓粗板至于工件下方，由壓機(jī)向工件施加載荷，將鋼錠進(jìn)行鐓粗，鐓粗后工件的高徑比控制在0.5~1.0之間，取下工件，改用平砧采用局部碾壓法壓平鐓粗端面。

5、3.鋼錠展寬拔長，由于高度大，長度小，用超寬砧能夠?qū)⒄麄€鍛件全覆蓋，壓下量大也不會形成折傷。

6、4.在壓下過程中，接觸面積小的時候，效果是fm法，壓下繼續(xù)增加，接觸面積增大效果是whf法，繼續(xù)壓下，接觸面積再大，效果超寬砧法，反轉(zhuǎn)180°壓一次，能夠把鋼錠內(nèi)部的疏松和空洞鍛合，回爐加熱，讓鍛合的疏松和空洞進(jìn)一步焊合。

7、5.鋼錠展寬拔長時砧寬比、壓下率、料寬比的工藝參數(shù)調(diào)配如下：

8、砧子與鍛件之間的摩擦系數(shù)取0.2~0.8，砧寬比為0.5~0.8，壓下量取14%~20%，料寬比取0.7~1.0。

9、本發(fā)明的一種帶錐形板的大型鍛件鍛造方法具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

10、1.本發(fā)明采用錐形板鐓粗專用工裝進(jìn)行鐓粗，拔長時控制坯料高徑比、料寬比、壓下率以及砧寬比之間的參數(shù)調(diào)配，使得鋼錠在鍛造過程中減少難變形區(qū)，增大了易變形區(qū)，控制坯料芯部變形區(qū)出現(xiàn)拉應(yīng)力，控制坯料側(cè)面出現(xiàn)鼓形而產(chǎn)生的周向拉應(yīng)力，從而改善坯料芯部應(yīng)力狀態(tài)，使芯部的應(yīng)力狀態(tài)為受三向受壓應(yīng)力，從而防止坯料內(nèi)部由于拉應(yīng)力而產(chǎn)生的裂紋，避免材料開裂。

11、2.本發(fā)明通過超寬砧覆蓋整個鍛件進(jìn)行拔長時，可以將鋼錠內(nèi)部的疏松和空洞鍛合，消除毛坯內(nèi)部缺陷，改善坯料內(nèi)部金屬的組織，大大降低了鍛件報廢率，降低了生產(chǎn)成本，提高了工作效率。

技術(shù)特征：

1.一種帶錐形板的大型鍛件鍛造方法，其特征在于：設(shè)計制作錐形板鐓粗專用工裝，所述鐓粗專用工裝包括下部的錐形鐓粗板，所述錐形鐓粗板的錐角按照以下方法確定：按照鍛造理論計算，根據(jù)鍛造過程中的砧寬比，砧寬比隨著壓下量的高度而減小，砧子的寬度超過最佳砧寬比的范圍，采用135°的錐形板可以合理解決此問題。

2.一種帶錐形板的大型鍛件鍛造方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.（2）將鋼錠加熱至鍛造所需溫度，預(yù)制鋼錠錠身高度h與直徑d，將鋼錠預(yù)制至高徑比在1.75~2.0之間。

4.（3）鐓粗鋼錠，將預(yù)置的坯料至于錐形板鐓粗專用工裝內(nèi)，由壓機(jī)向坯料施加載荷，將鋼錠鐓粗，鐓粗后的鋼錠高徑比控制在0.5~1.0之間，取下坯料，采用超寬砧局部碾壓壓平鐓粗端面。

5.（4）鋼錠拔長，壓機(jī)上采用超寬砧，將鋼錠展寬拔長至要求的鍛件，壓下量大也不會產(chǎn)生折傷，壓下過程中，接觸面積小的時候是fm法，壓下繼續(xù)增加，接觸面積增大效果是whf法，繼續(xù)壓下，接觸面積再大，效果是超寬砧法，反轉(zhuǎn)180°壓一次，把鋼錠內(nèi)部的疏松和空洞鍛合，回爐加熱，讓鍛合的疏松和空洞進(jìn)一步焊合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶錐形板的大型鍛件鍛造方法，其特征在于，使用錐形板進(jìn)行鐓粗，可以有效解決毛坯與砧子接觸地方的難變形區(qū)只能通過90°旋轉(zhuǎn)進(jìn)行鍛造的問題，使用錐形板后，在鍛造過程中減少了難變形區(qū)，增大了易變形區(qū)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶錐形板的大型鍛件鍛造方法，其特征在于，根據(jù)最佳砧寬比的范圍設(shè)計錐形角的角度為135°，使砧子寬度在最佳砧寬比范圍之內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶錐形板的大型鍛件鍛造方法，其特征在于，鐓粗完成后進(jìn)行拔長時用超寬砧將整個鍛件全覆蓋，在壓下量大的情況下也不會產(chǎn)生折傷。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶錐形板的大型鍛件鍛造方法，其特征在于，在壓下過程中，接觸面積小的時候，效果是fm法，壓下繼續(xù)增加，接觸面積增大，效果是whf法，繼續(xù)壓下，接觸面積再打，效果是超寬砧法，反轉(zhuǎn)180°壓一次，能夠把鋼錠內(nèi)部的疏松和空洞鍛合，回爐加熱，可以讓鍛合的疏松和空洞進(jìn)一步焊合。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種帶錐形板的大型鍛件鍛造方法，具體為設(shè)計制作錐角為135°的錐形板鐓粗工裝，解決了現(xiàn)有平砧鐓粗難變形，鍛件內(nèi)部易產(chǎn)生裂紋等缺陷的問題。具體為將鋼錠加熱鍛造溫度，將鋼錠的錠身高度與直徑控制為所述工藝參數(shù)；將預(yù)置的鋼錠坯料置于專用的錐形板鐓粗工裝中進(jìn)行鐓粗，鐓粗后的鋼錠高徑比控制在0.5~1.0之間；然后采用超寬砧壓平鐓粗面?？刂屏蠈挶?、壓下量以及砧寬比的工藝參數(shù)調(diào)配，將鋼錠拔長至要求的鍛件尺寸。本發(fā)明不僅可以減少難變形區(qū)，增大易變形區(qū)，還可以在后續(xù)的拔長中將鋼錠內(nèi)部的疏松和空洞鍛合，改善鍛件內(nèi)部的缺陷，減少材料的報廢率以及生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：景財年,楊芯雨,林濤,劉恒斌,張吉冬,彭燦,厲星輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東建筑大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26