用于高温合金环件双向轧制的台阶型轧制方法与流程

技术特征：

1.一种用于高温合金环件双向轧制的台阶型轧制方法，其特征在于，将径、轴向轧制分割为以下阶段：阶段一，芯辊做径向进给运动，环件高度增大，锥辊随环件上抬；阶段二，所述锥辊做轴向进给运动，环件壁厚增大，所述芯辊随环件壁厚增大而后退；阶段三，所述芯辊继续做径向进给运动，环件高度增大，所述锥辊随环件上抬；阶段四，径向、轴向同时进给直至达到最终环件尺寸。

2.如权利要求1所述的用于高温合金环件双向轧制的台阶型轧制方法，其特征在于，确定用于高温合金环件双向轧制台阶型轧制方法的轧制曲线的过程，包括如下步骤：

步骤一：计算高温合金环件心部与角部的温差ΔT，ΔT由式(1)确定：

$\mathrm{\Δ}T=\frac{\mathrm{\η}\·\∫\stackrel{\‾}{\mathrm{\σ}}\·\stackrel{\‾}{\mathrm{\ϵ}}dV}{\mathrm{\ρ}\·C}---\left(1\right)$

式(1)中，ρ为材料密度，C为轧制温度下的材料比热，表示平均等效应变速率，表示相对应的平均等效应力，V为环件角部温降过快的区域体积，η为热功转化系数，表示机械能转换热能的比例，其中V均通过有限元模拟结果得到；

步骤二：将高温合金环件心部与角部的温差ΔT与临界温度T_C比较，判断是否满足使用台阶型轧制曲线的条件，当高温合金环件心部与角部的温差ΔT与临界温度T_C满足下列条件时，使用台阶型轧制曲线：

ΔT≥T_C (2)

式(2)中，T_C为临界温度值，其取值范围为15～30℃，在此范围内根据合金的牌号选取具体的T_C值；

步骤三：建立台阶型轧制曲线坐标系；

建立径向进给量为x和轴向进给量为y的坐标系，根据初始高温合金环坯与最终成型高温合金环件的尺寸，得到径、轴向的变形量，采用Δt和Δh分别表示径、轴向的变形量，在坐标系中，得到轧制曲线的起点A坐标为(Δt,Δh)，终点O坐标为(0,0)。各种轧制过程的轧制曲线用幂函数y＝mxⁿ表示，m与径轴向的变形量有关，而n则通常取为0.8～1.2之间，具体数值则根据环件类型而定，OA表示的轧制曲线为：

$y=\frac{\mathrm{\Δ}h}{{\mathrm{\Δt}}^n}{x}^n---\left(3\right)$

步骤四：计算台阶型轧制曲线各节点坐标；

OB与OD则分别表示了台阶型轧制曲线的上下极限，可分别表示为：

$y=\frac{\mathrm{\Δ}h}{{\mathrm{\Δt}}^{n-k_1}}{x}^{n-k_1}---\left(4\right)$

$y=\frac{\mathrm{\Δ}h}{{\mathrm{\Δt}}^{n+k_2}}{x}^{n+k_2}---\left(5\right)$

式(4)、(5)中，k₁、k₂分别表示当径向、轴向进给到角部温降达到T_C时则开始更换进给方向的极限进给，k₁、k₂与T_C的关系表达式如下：

k₁＝0.000365T_C²-0.000202T_C+0.037 (6)

k₂＝0.00743T_C²+0.01296T_C+0.02015 (7)

在2/5Δt处选取特征点C，即C点的坐标为(3/5Δt,(3/5)ⁿΔh)；

B点的坐标通过宽展公式来确定，即在角部温降达到T_C时径向的最大进给量所产生的宽展变形，采用的是采利柯夫宽展公式：

${\mathrm{\Δh}}_1=c\·{\mathrm{\Δt}}_1(2\sqrt{R/{\mathrm{\Δt}}_1}-1/f)\·(0.138{\stackrel{\‾}{\mathrm{\ϵ}}}^2-0.328\stackrel{\‾}{\mathrm{\ϵ}})---\left(8\right)$

c＝1.34(h/l-0.15)·e^0.15-h/l+0.5 (9)

式(8)、(9)中，R为主辊半径，Δt₁为径向进给量，f为环件与轧辊之间的摩擦系数，h为环件高度，l为环件与轧辊的接触弧长，为Δt₁下的等效应变可用Δt₁/Δt表示；

在临界条件下，T_c＝ΔT，此时，Δt₁可由临界温度T_C得到：

${\mathrm{\Δt}}_1=\frac{T_c\·\mathrm{\ρ}\·C}{\mathrm{\η}\·\stackrel{\‾}{\mathrm{\σ}}\·V}\mathrm{\Δ}t---\left(10\right)$

B点坐标为(Δt-Δt₁,Δh+Δh₁)，线BC段的方程为：

$y=\frac{1}{{\mathrm{\Δt}}_1-2/5\mathrm{\Δ}t}\left(\right({\left(3/5\right)}^n-1)\mathrm{\Δ}h-{\mathrm{\Δh}}_1)x+{(3/5)}^n\mathrm{\Δ}h-\frac{\left(\right({\left(3/5\right)}^n-1)\mathrm{\Δ}h-{\mathrm{\Δh}}_1)(3/5\mathrm{\Δ}t)}{{\mathrm{\Δt}}_1-2/5\mathrm{\Δ}t}---\left(11\right)$

联立式(5)、(11)可以得到D点的坐标，为(Δt₂,Δh₂)；由于线ED与线AB平行，则两线的斜率相同，均为可以由此得到ED的方程为：

$y=\frac{-{\mathrm{\Δh}}_1}{{\mathrm{\Δt}}_1}(x-{\mathrm{\Δt}}_2)+\mathrm{\Δ}h---\left(12\right)$

联立式(3)、(12)，得到E点的坐标(Δt₃,Δh₃)；

步骤五：绘制轧制曲线图形；

用步骤四得到的O、A、B、C、D、E点，即可确定、绘制用于高温合金环件双向轧制的台阶型轧制方法的轧制曲线。