专利名称：大型轴类锻件的倾斜锻造法的制作方法
技术领域：
本发明属于一种大型轴类锻件的倾斜锻造法。
背景技术：
大型锻件是指需IOMN(IOOO吨)以上锻造液压机生产的自由锻件，大致 相当于5吨以上的轴类锻件和2吨以上的盘类锻件，用来制造重大技术装 备的关键零部件，如火电机组的转子、核电机组中的容器部件等。大型轴 类锻件的塑性加工成形主要靠拔长来完成。目前拔长有上、下平砧拔长， 上、下V型砧拔长，上平砧、下V型砧拔长以及上用平砧下用大平台拔长 (又称FM锻造法)来完成。上述几种拔长工艺中，砧子的长度方向与锻件的 轴线垂直。用这些方法生产的轴类锻件，成形后所形成的纤维方向基本上 平行于轴的中心线，金属流线单一，导致其纵向的力学性能要比横向的力 学性能高，存在力学性能的异向性。
目前轴类锻件加工装机后的工况有二种情况 一种情况是轴向受载为 主，另一种情况是横向受载为主。前者要求纵向力学性能高；后者要求横 向力学性能高；而实际生产的轴类锻件往往满足不了后者的技术要求。为 了达到其技术要求，可以从提高冶金质量入手，提高其整体力学性能。另 外，还可以通过反复镦粗一拔长，增加变形量(增加锻比)来提高整体 力学性能。即使如此，由于缺乏控制轴类锻件的横向力学性能的针对性手 段，锻件的横向力学性能还是比纵向力学性能低，而且生产成本高昂。经 过检索现有技术发现，刘助柏等人提出了 "水平V型锥面砧锻造新工艺" 的发明专利(中国专利，申请号97101491.4)，试图改变金属流向和促使变 形体内变形均匀，实现轴类锻件的等向锻造和小锻比锻造。但应用该锻造 法时，金属流向在三维空间呈紊流分布，不好控制方向，难以分配锻件的 各向力学性能。而现有的其他拔长工艺还没有针对性地控制横向力学性能。
发明内容
本发明的目的在于在大型轴类锻件的拔长操作中，采用一种新型的 倾斜布砧方式，控制金属流向，使金属内部流线呈现螺旋状，实现轴类锻 件力学性能的方向性控制，可以采用合适的倾斜角度来针对性提高轴类锻 件的横向力学性能。
在本发明的实施中，上砧与下砧的长度方向可以平行，也可以交叉， 也就是说，上砧的长度方向与锻件的长度方向之间的夹角a，可以与下砧 的长度方向与锻件的长度方向之间的夹角a相等，也可以不相等。
在本发明的实施中，上下型砧可以是相同的型砧，也可以是不同的型 砧。在采用相同型砧的时候，上下型砧的结构参数可以相同，也可以不同。 在本发明的实施中，上下型砧至少有一个是倾斜布置。
本发明的有益效果
1. 缩短加工流程，降低能耗。例如，常见的转子生产工艺是三镦三拔， 而采用本工艺可以减少一次镦拔，即可改善转子的横向力学性能；同时由 于可以减少火次，进而降低了能耗。
2. 改善大型轴类锻件的力学性能分布。在轴类零件的成形过程中，采 用本工艺可以围绕锻件的轴线方向形成螺旋状纤维组织，来实现锻件力学 性能分布的控制。
3. 实现小锻比锻造。采用本工艺可以不通过反复镦粗拔长、增加锻比 来提高锻件力学性能，实现小锻比锻造。
图1是本发明平砧倾斜锻造法示意图； 图2是本发明平砧倾斜锻造法俯视图； 图3是本发明锥面砧倾斜锻造法俯视图； 图4是本发明锥面砧A-A剖视图。
具体实施方式
这种锻造法的要点是将普通布砧方式加以改变，进行倾斜布置，使 砧子1和砧子3的长度方向与锻件2的轴线交叉成一定角度ct ，如图1和 图2所示，这个角度的取值范围可以是(T 90° 。当ct-9(T时，该锻 造法的布砧方式就成为普通拔长的布砧方式。
在锻造过程中，可以使用两种进给路线。其一，压完一趟以后，旋转 90°，再压下一趟；其二，压下一次以后，旋转90°，再压下一次，再旋转 90°，再压下一次，以此类推，在锻件2的四个表面上都压下一次以后，再 送进。无论使用哪种进给路线，都会像拧麻花一样，在锻件2内部形成螺 旋纤维组织。这样的纤维组织纠缠在一起，无论在轴线方向，还是在横向 方向，都会产生很强的韧性，提高轴类锻件2的抗冲击能力。
为提高拔长效率，同时控制内部应力状态，可以将普通平砧倾斜锻造 法中的上平砧l和下平砧3替换成锥面砧4，如图3所示，或者其他型砧。 与上述类似，该锻造法同样可以在在锻件2内部形成螺旋纤维组织。采用 锥面砧4的时候，锥面砧4的两个倾斜面夹角/ ，如图4所示，可以在(T 60°内变动。
对长1045mm、宽300mm、高450mm的方型截面45钢锻件2，在高 温炉中加热到122(TC，均温后在1250吨水压机上使用上平砧1和和下平砧 3进行拔长锻造，使砧子的长度方向与锻件的长度方向交叉成45° ，所选 用的上平砧l和和下平砧3长1045mm，宽300mm，高450mm。拔长一趟 以后，翻转9(T再进行一趟拔长，每次压下量控制在20%左右，再使用120° 或135°上、下V形砧滚圆。变形后的锻件2按正常工艺进行热处理。与普 通平砧拔长法相比，可以提高横向力学性能5 50%。
权利要求
1、一种大型轴类锻件的倾斜锻造法，其特征在于在大型轴类锻件成形过程中，将普通布砧方式加以改变，使上砧(1)和下砧(3)的长度方向与锻件(2)的轴线交叉成一定角度α，这个角度的取值范围可以是0°～90°。
2、 根据权利要求1所述的大型轴类锻件的倾斜锻造法，其特征在于 上砧(1)与下砧(3)的长度方向可以平行，也可以交叉，上砧(1)的长 度方向与锻件(2)的长度方向之间的夹角a，可以与下砧(3)的长度方 向与锻件(2)的长度方向之间的夹角ci相等，也可以不相等。
3、 根据权利要求1所述的大型轴类锻件的倾斜锻造法，其特征在于 锥面砧(4)的两个倾斜面夹角p为0° 60° 。
4、 根据权利要求1所述的大型轴类锻件的倾斜锻造法，其特征在于 上砧(1)、下砧(2)、锥面砧(4)中至少有一个是倾斜布置。
全文摘要
一种大型轴类锻件的倾斜锻造法，将普通布砧方式加以改变，进行倾斜布置，使砧子的长度方向与锻件的轴线交叉成一定角度，这个角度的取值范围可以是0°～90°，使锻件沿着轴线方向形成螺旋状纤维组织。上砧与下砧的长度方向可以平行，也可以交叉，上砧的长度方向与锻件的长度方向之间的夹角，可以与下砧的长度方向与锻件的长度方向之间的夹角相等，也可以不相等。上、下型砧至少有一个是倾斜布置。本发明可以缩短加工流程，降低能耗，改善大型轴类锻件的力学性能分布，实现小锻比锻造。
文档编号B21J5/00GK101462146SQ200810219360
公开日2009年6月24日 申请日期2008年11月19日 优先权日2008年11月19日
发明者倪利勇 申请人:广东海洋大学