一种基于温度场的热态轴类实验锻件的制作方法

本实用新型涉及一种实验锻件，特别是涉及一种基于温度场的热态轴类实验锻件，属于热态轴类锻件技术领域。

背景技术：

一般来讲，5吨以上的轴类锻件、2吨以上的饼类锻件以及通过10MN以上的自由锻液压机生产的锻件统称为大型锻件，作为大型机器设备的关键部件，大型锻件在电力、石油、能源、船舶、航空航天等领域有着广泛的应用，如大型发电机的转子，矿井中用来升降设备的主轴，船舰制造业的曲轴，大型客机发动机的涡轮盘等都在大型锻件的范畴之内。

大型锻件在我国的国民经济建设中扮演着十分重要的角色，但是由于历史等多种原因，与国外发达国家相比我国大型锻件的制造生产技术相对比较落后，使得我国大锻件行业一直处在低谷徘徊时期，直到“十五”末期才出现强劲发展态势，经过近几十年的发展，我国在重型装备制造业取得了巨大的进步，到目前为止1000MW级火电超临界机组重要锻件和“三代”AP1000核岛锻件都已分别研制成功，并且实现了700MW级水电锻件和“二代加”核岛主设备全部锻件的批量生产。虽然我国的大型锻件制造水平取得了历史性的突破，但与发达国家的差距仍然存在。我国在2012年召开的第十八次全国代表大会上提出了实施创新驱动发展战略，该政策的提出为我国大型锻件制造业的发展注入了新的活力。纵观对比我国与西方发达国家的大型锻件制造业的发展历程不难发现，大型锻件制造水平的高低直接反应着一个国家经济与科技发展的兴衰。因此切实的提高我国大型锻件的制造技术，从而能够保证生产出更高质量的锻件对于促进我国的经济发展和确保人民的安居乐业具有重要的意义。

大型轴类锻件为大型锻件中用途最为广泛的锻件之一，它广泛应用于各种重大型装备的核心部位。正是由于大型轴类锻件有着如此重要的用途，因此在轴类锻件的实际应用中对其质量的要求是极其严格的。此外，随着现代化工业水平的不断提高，我国的电力、石油、能源、船舶、航空航天行业取得了飞速发展，从而对大型轴类锻件的生产质量提出了更高的要求。缺陷是影响锻件质量的最主要因素，然而与一般锻件相比大型锻件的内部往往更容易产生缺陷，如气孔、裂纹、偏析、夹杂等缺陷，导致锻件质量难以得到有效的控制。大型轴类锻件的质量一旦出现问题，该锻件的各种性能指标必将受到严重的影响，其使用的可靠性与安全性也会受到巨大的威胁，从而致使锻件的使用寿命大打折扣。另外，在大型轴类锻件生产过程中，由于其生产周期长、生产工序比较繁杂，并且需要消耗巨大的原材料和能源，从而导致生产投入巨大，如果锻件生产完成后出现了质量问题，则将会直接带来巨大的经济损失。因此，设法消除大型锻件内部缺陷，提高锻件质量和成品率，并使得锻件生产中造成的经济损失降到最低，已经成为大型锻件生产过程中必不可少的重要环节。

锻造工艺是一种能够消除锻件内部缺陷的有效手段，锻件锻造后经过缺陷检测达标后才能在工业生产中应用，因此内部缺陷检测环节在整个锻件生产过程中占有至关重要的位置。目前锻件的内部缺陷检测手段一般采用的是超声探伤技术，该检测手段应用于锻造后锻件完成冷却、热处理、粗加工等程序以后的时段。由于该检测方法的检测时段处于锻件生产的基本完成阶段，当内部缺陷在此阶段被检测出时，则锻件需要回炉重新加热锻造，从而会造成资源的巨大浪费。因此，实现在锻件锻造完成后，并且在进行下一道生产工序之前的高温状态下的锻件内部缺陷检测对工业绿色生产的发展具有重要的意义，而在锻件内部缺陷检测前，往往要建立热态轴类实验锻件模型等比例等条件下进行锻件内部缺陷检测，这就需要建立一个热态轴类实验锻件模型，该热态轴类实验锻件模型用于前期红外热成像检测分析，对热态轴类锻件进行模拟分析及教学。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是为了提供一种基于温度场的热态轴类实验锻件，实现目前在锻件内部缺陷检测前，需要建立热态轴类实验锻件模型而进行等比例等条件锻件内部缺陷检测，进而对热态轴类锻件进行模拟分析及教学的目的。

本实用新型的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种基于温度场的热态轴类实验锻件，由圆柱形的实验锻件本体组成，圆柱形的所述实验锻件本体的两端中心线处通过钻头进行钻孔形成中空的柱状通孔，中空的所述柱状通孔的两端设有柱形填充体，所述实验锻件本体与所述柱形填充体为采用相同金属材料的金属体，中空的所述柱状通孔两端的所述柱形填充体与所述柱状通孔之间形成型腔，所述柱形填充体与所述实验锻件本体之间通过焊接件进行焊接。

优选的方案是，圆柱形的所述实验锻件本体两端的端面与所述柱形填充体的上表面处于同一平面。

在上述任一方案中优选的是，所述柱形填充体的直径小于所述柱状通孔的直径。

在上述任一方案中优选的是，所述柱形填充体的外壁与所述实验锻件本体内壁之间设有空隙，所述焊接件设置在所述空隙内。

在上述任一方案中优选的是，所述柱形填充体由圆柱形凸台、平衡件和连接件组成。

在上述任一方案中优选的是，所述圆柱形凸台、所述平衡件、所述连接件由所述柱形填充体的中心依次向外设置。

在上述任一方案中优选的是，所述圆柱形凸台、所述平衡件、所述连接件之间一体连接。

在上述任一方案中优选的是，所述圆柱形凸台的突出端的表面上设有螺纹，用于方便工具夹取。

在上述任一方案中优选的是，所述平衡件为圆环状，圆环状的所述平衡件用于平衡所述圆柱形凸台和所述连接件。

本实用新型的有益技术效果：按照本实用新型的基于温度场的热态轴类实验锻件，本实用新型提供的基于温度场的热态轴类实验锻件，结构简单、制造成本低、制作方便，能够实现目前在锻件内部缺陷检测前，需要建立热态轴类实验锻件模型而进行等比例等条件锻件内部缺陷检测，进而对热态轴类锻件进行模拟分析及教学的目的，本实用新型的实验锻件本体内型腔的形成是利用钻头对无缺陷锻件两端圆心处进行钻孔直至打通，利用与钻孔锻件具有相同材料的圆柱体对锻件两端钻孔进行填补，钻孔填补后中间形成柱形型腔，利用焊接技术对圆柱体与钻孔之间的缝隙进行填补，同时再次使用超声波探伤仪器对填补后锻件进行检测，直到锻件内部只含有圆柱形状型腔缺陷为止。

附图说明

图1为按照本实用新型的基于温度场的热态轴类实验锻件结构的一优选实施例的主体结构示意图；

图2为图1中的I处的放大图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例；

图3为图1中的I处的放大剖视图，该实施例可以是与图1或图2相同的实施例，也可以是与图1或图2不同的实施例。

图中：1-实验锻件本体，2-柱形填充体，3-型腔，21-圆柱形凸台，22-平衡件，23-连接件，24-焊接件。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供的一种基于温度场的热态轴类实验锻件，由圆柱形的实验锻件本体1组成，圆柱形的所述实验锻件本体1的两端中心线处通过钻头进行钻孔形成中空的柱状通孔，中空的所述柱状通孔的两端设有柱形填充体2，所述实验锻件本体1与所述柱形填充体2为采用相同金属材料的金属体，中空的所述柱状通孔两端的所述柱形填充体2与所述柱状通孔之间形成型腔3，所述柱形填充体2与所述实验锻件本体1之间通过焊接件24进行焊接。

进一步的，在本实施例中，如图1、图2和图3所示，圆柱形的所述实验锻件本体1两端的端面与所述柱形填充体2的上表面处于同一平面，所述柱形填充体2的直径小于所述柱状通孔的直径，所述柱形填充体2的外壁与所述实验锻件本体1内壁之间设有空隙，所述焊接件24设置在所述空隙内。

进一步的，在本实施例中，如图1、图2和图3所示，所述柱形填充体2由圆柱形凸台21、平衡件22和连接件23组成，所述圆柱形凸台21、所述平衡件22、所述连接件23由所述柱形填充体2的中心依次向外设置，所述圆柱形凸台21、所述平衡件22、所述连接件23之间一体连接，所述圆柱形凸台21的突出端的表面上设有螺纹，用于方便工具夹取，所述平衡件22为圆环状，圆环状的所述平衡件22用于平衡所述圆柱形凸台21和所述连接件23。

综上所述，在本实施例中，按照本实施例的基于温度场的热态轴类实验锻件，本实施例提供的基于温度场的热态轴类实验锻件，结构简单、制造成本低、制作方便，能够实现目前在锻件内部缺陷检测前，需要建立热态轴类实验锻件模型而进行等比例等条件锻件内部缺陷检测，进而对热态轴类锻件进行模拟分析及教学的目的，本实用新型的实验锻件本体内型腔的形成是利用钻头对无缺陷锻件两端圆心处进行钻孔直至打通，利用与钻孔锻件具有相同材料的圆柱体对锻件两端钻孔进行填补，钻孔填补后中间形成柱形型腔，利用焊接技术对圆柱体与钻孔之间的缝隙进行填补，同时再次使用超声波探伤仪器对填补后锻件进行检测，直到锻件内部只含有圆柱形状型腔缺陷为止。

以上所述，仅为本实用新型进一步的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型所公开的范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。