专利名称：一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法
技术领域：
本发明涉及一种环件轧制成形的方法，特别涉及一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法。
背景技术：
随着我国工业的迅速发展，机车车辆、大型轴承、重型电机、石油化工、机械、风力发电、海洋工程等行业所需的大型和复杂截面环形件数量急剧增加，而采用自由锻造、钢板切割或卷板焊接等方法生产，已远不适应工业发展的需要。近年来，国内外广泛采用辗扩轧制的方法生产环形件，其效率高、节省材料，是少、无切削的先进工艺方法。目前世界各国对环形件的生产和加工工艺进行了广泛的研究，可制造的环形件尺寸范围不断扩大，截面形状更加复杂，材料选择不断增加，对制造工艺提出的要求也越来越高。
环件轧制成形是一个复杂的塑性变形过程，影响其成形的因素主要有模具形状、毛坯形状、材料特性、轧制温度和工艺参数等。如果毛坯设计不合理、材料选择不当、工艺参数不合理，会造成废品，浪费材料，加大成本。目前，环件轧制的应用对象主要是基于矩形毛坯轧制的矩形截面环件。与矩形截面环件相比，复杂截面环件轧制过程中常常出现截面轮廓充不满、拉缩、碟形等工艺缺陷。目前，拥有台阶的复杂截面环件通常采用径向轧制加机械切削加工联合完成，SP采用形状规则的矩形轧制毛坯，通过设计适当的轧制毛坯尺寸，轧制出与最终产品形状接近的矩形截面环件，再通过机械切削将矩形截面环件加工成所需的复杂截面环件，其加工流程为⑴墩粗；⑵冲孔；⑶径向辗扩；⑷平端面；(5)热处理；(6)机械切削加工。这种工艺生产具有台阶的复杂截面环件的主要问题是(I)加工余量大，材料利用率低；(2)生产效率低，劳动强度大；(3)环件辗环轧制过程中火次多，锻件需要反复加热，能耗高；辗环轧制精度低，形状尺寸难以保证，废品率高；(5)生产成本高。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种成本低，生产效率高的一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法，该方法可大幅提高材料利用率，减少锻造火次节约能源。为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法，包括以下步骤(I)将圆柱形棒材锯切成适当尺寸的料段；(2)将上述料段加热奥氏体化并保温，在热变形温度区间锻造成轧制用环件毛坯；(3)将上述环件毛坯加热奥氏体化并保温，放入径向轧环机闭式孔型内轧制成形；(4)将上述锻件正火、回火热处理；
(5)将上述热处理后锻件经机械切削加工成产品。步骤(I)中所述的下料料段长度为L = (2 5)B，B为环形锻件的轴向尺寸，料段直径根据环件锻件体积与料段体积相等条件确定。步骤⑵所述奥氏体化温度为1200°C 1250°C，奥氏体化保温时间为90 150分钟，所述锻造热变形温度区间为800°C 1250°C。步骤(2)所述料段经滚圆、镦粗、模锻、冲孔、冲连皮制成轧制用环件毛坯；所述环件毛坯的轴向尺寸为Btl = B，环件毛坯的内孔直径为Cltl = d/k，轧制比k = I. 5 4，d为环件锻件内孔直径；根据环件锻件内孔台阶尺寸确定毛坯内孔台阶轴向高度Hitl = m，径向高度Iitl = (O. 7 l)n，其中m和η分别为环件锻件内孔台阶轴向和径向高度，根据环件锻件体积与环件毛坯体积相等确定环件毛坯外径Dtl ；D为环件锻件的外径。步骤(3)所述奥氏体化温度为1200°C 1250°C，奥氏体化保温时间为30 60分钟；径向闭式轧制成形温度区间为850°C 1250°C ;采用封闭式孔型，芯辊表面拥有与环件内孔台阶尺寸一致的凹槽，驱动辊表面拥有与环件外台阶尺寸匹配的凸台，径向轧制过程中环件内外台阶同时逐渐地充满孔型；轧制过程设置导向辊，在其表面设凸台，使其与环件的接触面位于环件两个外台阶之间。步骤(3)所述的径向轧制成形，轧制中径向进给速度按下式计算
权利要求
1.一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法，其特征是按以下步骤实现 (1)将圆柱形棒材锯切成适当尺寸的料段； (2)将上述料段加热奥氏体化并保温，在热变形温度区间锻造成轧制用环件毛坯； (3)将上述环件毛坯加热奥氏体化并保温，放入径向轧环机闭式孔型内轧制成形； (4)将上述锻件正火、回火热处理； (5)将上述热处理后锻件经机械切削加工成产品。
2.根据权利要求I所述的一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法，其特征是，步骤(I)中所述的下料料段长度为L = (2 5)B，B为环形锻件的轴向尺寸，料段直径根据环件锻件体积与料段体积相等条件确定。
3.根据权利要求I所述的一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法，其特征是，步骤(2)所述奥氏体化温度为1200°C 1250°C，奥氏体化保温时间为90 150分钟，所述锻造热变形温度区间为800°C 1250°C。
4.根据权利要求I所述的一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法，其特征是，步骤(2)所述料段经滚圆、镦粗、模锻、冲孔、冲连皮工序，制成轧制用环件毛坯；所述环件毛坯的轴向尺寸为Btl = B，环件毛坯的内孔直径为Cltl = d/k，轧制比k = I. 5 4，d为环件锻件内孔直径；根据环件锻件内孔台阶尺寸确定毛坯内孔台阶轴向高度Hitl = m，径向高度％ = (O. 7 l)n，其中m和η分别为环件锻件内孔台阶轴向和径向高度，根据环件锻件体积与环件毛坯体积相等确定环件毛坯外径％。
5.根据权利要求I所述的一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法，其特征是，步骤(3)所述奥氏体化温度为1200°C 1250°C，奥氏体化保温时间为30 60分钟；径向闭式轧制成形温度区间为850°C 1250°C;轧制采用封闭式孔型，芯辊表面拥有与环件内孔台阶尺寸一致的凹槽，驱动辊表面拥有与环件外台阶尺寸匹配的凸台，径向轧制过程中环件内外台阶同时逐渐地充满孔型；轧制过程设置导向辊，在其表面设凸台，使其与环件的接触面位于环件两个外台阶之间。
6.根据权利要求I所述的一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法，其特征是，步骤⑶所述的径向轧制成形，轧制中径向进给速度按下式计算
7.根据权利要求I所述的一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法，其特征是，步骤⑷所述热处理由正火、回火组成，正火先加热到610°C 650°C，保温时间为50 110分钟，然后再加热到880°C 920°C，保温70 180分钟后出炉，空冷至室温；回火温度为570°C 630°C，时间为170 380分钟，后出炉空冷至室温。
8.根据权利要求I所述的一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法，其特征是，步骤(5)所述机械加工所用设备为立式车床。
全文摘要
本发明涉及一种拥有三个台阶的复杂截面环件径向轧制成形方法。该方法先将圆柱形棒材锯切成适当尺寸的料段，将料段从室温均匀加热到奥氏体温度并保温后，经滚圆、墩粗并模锻成两端有凹孔的预锻件，最后在预锻件中间冲孔、冲连皮得到轧制用环件毛坯；再将毛坯回炉加热，当温度达到目标温度并保温后取出，放入径向轧环机封闭式孔型内轧制成形，经过多转轧制变形成为规定形状尺寸的拥有三个台阶的复杂截面环形锻件；锻件经正火、回火热处理以保障力学性能，最后将锻件切削加工成成品环件。本发明为近终型精密成形，后续机械加工余量少，材料利用率高，减少了锻造火次节约了能耗，具有生产效率高、成本低的特点。
文档编号B21H1/06GK102873511SQ20121037013
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者景财年, 顾雪峰, 甘洋洋, 王国芬, 刘敬广, 李阳, 徐淑波, 倪晓梅, 王明刚 申请人:山东建筑大学