一种内台阶环形锻件模具环轧成形工艺的制作方法

本发明属于环形锻件模具环轧技术领域，具体涉及一种内台阶环形锻件模具环轧成形工艺。

背景技术：

内台阶环形锻件的模具环轧，其芯辊模具结构种类和制坯方式，一般通过数值模拟或现场试验的方式进行摸索，然后不断修改模具结构及尺寸，改善制坯方式，逐步获得最终的芯辊模具结构及尺寸，以及适合的制坯方式，来确保内台阶环形锻件模具环轧的成功。这都需要耗费一定的时间，浪费一部分材料，并且不一定可以获得良好的结果。

因此，需要针对上述的缺陷进行改进，发明一种能节省时间、节约原料且环轧缺陷出现几率低的内台阶环形锻件模具环轧成形工艺。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种能显著提高芯辊模具环轧成形的成功率，降低环轧缺陷出现的几率的内台阶环形锻件模具环轧成形工艺。

本发明的内台阶环形锻件模具环轧成形工艺是通过下述的技术方案来解决以上的技术问题的：

一种内台阶环形锻件模具环轧成形工艺，该工艺通过模具环轧减料潜力评估、环轧缺陷风险评估、制坯难度评估，采用相应的芯辊模具及制坯方式，对模具环轧成形。

具体的，评估过程如下：

（1）模具环轧减料潜力评估：

采用系数k1数值大小进行

k1=[(b-t)×h]/(b×h)式①

对于k1≤0.15的产品，不采用模具环轧成形；

对于k1＞0.15的产品，模具环轧成形；

（2）环轧缺陷风险评估

采用系数k2数值大小进行；

k2=b/h式②

对于k2≤1.5的产品，采用第一芯辊模具结构；

对于1.5＜k2＜2的产品，采用第一芯辊模具结构，第二制坯方式；

对于k2≥2的产品，采取第二芯辊模具结构，第三制坯方式；

（3）制坯难度评估：

采用系数k3数值大小进行；

k3=g1/g2式③

其中，g1内台阶环形锻件上部重量，g2为内台阶环形锻件下部重量；

对于k3＜0.30的产品，采用第二制坯方式或第三制坯方式；

对于k3≥0.30的产品，采用第一制坯方式；

通过以上（1）、（2）、（3）三项评估及所采用的制坯方式，对内台阶环形锻件的模具环轧成形，获得产品。

（2）中，第一芯辊模具结构包括成形模具本体和芯辊，所述的成形模具本体和芯辊为一体式结构或分体式结构，第一芯辊模具的整体纵向剖面呈“十”字形；

第二芯辊模具从上至下依次包括上挡板、成形模具和芯辊，所述的成形模具和芯辊为一体式结构或分体式结构。

第一制坯方式制成常规内斜坯；所述内斜坯的截面与竖直平面有20～45°夹角。通过斜马杠或成形模具来获得。

第二制坯方式制成带直台的内斜坯，带直台的内斜坯的上部为与竖直平面有20～45°夹角的内斜坯，其下部为矩形截面。这种锻坯上部为上述的内斜坯，下部为普通矩形截面，与普通内斜坯相比，这种坯的上下部分料效果更加明显。这种带直台的内斜坯，也可以通过斜马杠或成形模具来获得。

第三种为台阶式内斜坯，所述的台阶式内斜坯的下部有一平台，呈台阶状；台阶式内斜坯的上部为斜面状，该斜面与竖直平面有20～45°夹角。这种坯与前两种相比，不仅有分料的效果，更有预成形的作用，主要用于特殊产品的模具环轧成形。这种台阶内斜坯，制作难度较大，需要借助专用的制坯模具来成形。

本发明的有益效果在于：本发明通过采用模具环轧减料潜力评估、环轧缺陷风险评估、制坯难度评估，采取相应的芯辊模具方案和制坯方案，可以有效提高芯辊模具环轧成形的成功率，降低环轧缺陷出现的几率；与未经评估，直接试验相比，采用本方案进行评估并采取相应的芯辊模具结构和制坯方式，环轧成功率可以达到98%以上，各类环轧缺陷出现的几率可以降低至10%以下。

附图说明

图1为本发明的内台阶环形锻件通用结构示意图；

图2为实施例1a中第一芯辊模具结构；

图3为实施例1a中第二芯辊模具结构；

图4为实施例1a中的第一制坯方式示意图；

图5为实施例1a中的第二制坯方式示意图；

图6为实施例1a中的第三制坯方式示意图；

图7为实施例1b中内台阶环形锻件结构示意图；

图8为实施例1b的模具环轧成形照片；

图9为实施例2中内台阶环形锻件结构示意图；

图10为实施例2的模具环轧成形照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不以此限制本发明。

实施例1a

一种内台阶环形锻件模具环轧成形工艺，该工艺通过模具环轧减料潜力评估、环轧缺陷风险评估、制坯难度评估，采用相应的芯辊模具及制坯方式，对模具环轧成形。

具体的，评估过程如下：

（1）模具环轧减料潜力评估：

采用系数k1数值大小进行

k1=[(b-t)×h]/(b×h)式①

对于k1≤0.15的产品，不采用模具环轧成形；

对于k1＞0.15的产品，模具环轧成形；

（2）环轧缺陷风险评估

采用系数k2数值大小进行；

k2=b/h式②

对于k2≤1.5的产品，采用第一芯辊模具结构；

对于1.5＜k2＜2的产品，采用第一芯辊模具结构，第二制坯方式；

对于k2≥2的产品，采取第二芯辊模具结构，第三制坯方式；

（3）制坯难度评估：

采用系数k3数值大小进行；

k3=g1/g2式③

其中，g1内台阶环形锻件上部重量，g2为内台阶环形锻件下部重量；

对于k3＜0.30的产品，采用第二制坯方式或第三制坯方式；

对于k3≥0.30的产品，采用第一制坯方式；

通过以上（1）、（2）、（3）三项评估及所采用的制坯方式，对内台阶环形锻件的模具环轧成形，获得产品。

（2）中，第一芯辊模具结构包括成形模具本体和芯辊，所述的成形模具本体和芯辊为一体式结构（当然也可以是分体式结构），第一芯辊模具的整体纵向剖面呈“十”字形；

第二芯辊模具从上至下依次包括上挡板、成形模具和芯辊，所述的成形模具和芯辊为一体结构（当然也可以是分体式结构）。

第一制坯方式制成常规内斜坯；所述内斜坯的截面与竖直平面有约30°夹角。通过斜马杠或成形模具来获得。如附图4所示。

第二制坯方式制成带直台的内斜坯，带直台的内斜坯的上部为与竖直平面有约30°夹角的内斜坯，其下部为矩形截面。这种锻坯上部为上述的内斜坯，下部为普通矩形截面，与普通内斜坯相比，这种坯的上下部分料效果更加明显。这种带直台的内斜坯，也可以通过斜马杠或成形模具来获得。如附图5所示。

第三种为台阶式内斜坯，所述的台阶式内斜坯的下部有一平台，呈台阶状；台阶式内斜坯的上部为斜面状，该斜面与竖直平面有约30°夹角。这种坯与前两种相比，不仅有分料的效果，更有预成形的作用，主要用于特殊产品的模具环轧成形。这种台阶内斜坯，制作难度较大，需要借助专用的制坯模具来成形。如附图6所示。

实施例1b

采用实施例1a中的方法，获得了如下型号的产品:φ3280/φ2980×430；上述产品的三项评估及模具环轧成形：

（1）模具环轧减料潜力评估：

该锻件截面形状和尺寸如附图7所示，根据前述式①进行模具环轧减料潜力评估（如下式④），k1为0.22，表明该产品模具环轧成形减料潜力较大，适于开展模具环轧成形。

k1=[（150-75）×190]/（430×150）=0.22＞0.15式④

（2）环轧缺陷风险评估：

根据式②进行环轧缺陷风险评估（如下式⑤），k2为0.79，表明该产品采用模具环轧成形缺陷风险较小，可以采用一般结构的芯辊模具成形即可。

k2=150/190=0.79＜1.5式⑤

（3）制坯难度评估：

根据式③进行制坯难度评估（如下式⑥），k3为0.41，表明该产生采用一般制坯方式即可满足模具环轧成形。

k3=1126/2779=0.41＞0.30式⑥

经过以上评估，本发明人设计制作了相应尺寸的芯辊模具，成功将该产品模具环轧成形（附图8）。

该产品的成功率达到了99.1%，各类环轧缺陷出现的几率约为0.9%。可见通过本发明的工艺，有效的降低了环轧产品出现缺陷的几率，大大的提高了环轧的成功率。

基于上述的产品成功率及缺陷几率，由于缺陷产品的减少，生产相同数量的产品大大的节省了时间。从时间节省来比较，本发明的工艺较改进之前节省了大约10%；节约材料约为12%左右。

实施例2

采用实施例1a中的方法，获得了如下型号的产品:φ3531/φ3135×520；上述型号的产品的三项评估及模具环轧成形：

（1）模具环轧减料潜力评估：

该锻件截面形状和尺寸如图9所示，根据前述式①进行模具环轧减料潜力评估（如下式⑦），k1为0.16，k1＞0.15，表明该产品有一定的模具环轧成形减料潜力。

k1=[（198-98）×165]/（520×198）=0.16式⑦

（2）环轧缺陷风险评估：

根据式②进行环轧缺陷风险评估（如下式⑧），k2为1.2，表明该产品采用模具环轧成形缺陷风险较小，可以采用一般结构的芯辊模具成形即可。

k2=198/165=1.2＜1.5式⑧

（3）制坯难度评估：

根据式③进行制坯难度评估（如下式⑨），k3为0.24，表明该产品采用特殊制坯方式，才可以满足模具环轧成形。

k3=1369/5778=0.24＜0.30式⑨

经过以上评估，本发明人设计制作了相应尺寸的芯辊模具，在制坯时，本发明人采用斜马杠进行，制得如图5的第二种锻坯，然后采用图1所示结果的芯辊模具，成功将该产品模具环轧成形（图10）。

该产品的成功率达到了98.9%，各类环轧缺陷出现的几率约为1.1%。可见通过本发明的工艺，有效的降低了环轧产品出现缺陷的几率，大大的提高了环轧的成功率。