一种GCr15钢薄壁深筒环件双向联合辗轧成形的方法
【专利摘要】一种GCr15钢薄壁深筒环件双向联合辗轧成形的方法，其步骤是：首先，确定薄壁深筒环件产品的材料属性为GCr15钢以及其几何尺寸取值，并确定环件双向联合辗轧时的毛坯和芯辊分别为矩形截面毛坯和矩形截面芯辊；其次，根据所确定的辗轧比和变形量分配比取值计算出矩形截面毛坯几何尺寸取值，并据此加工制作GCr15钢矩形截面毛坯；再次，将GCr15钢矩形截面毛坯放入加热炉中加热，当温度达到1150±30oC时取出并随即将其放入双向联合辗轧机内进行双向联合辗轧，使其产生径向壁厚减小、轴向高度增大、内外半径扩大的塑性变形而成为GCr15钢薄壁深筒环件产品。本发明能有效提高GCr15钢薄壁深筒环件产品的生产效率、缩短生产时间、降低生产成本，有利于促进环件辗轧精确塑性成形制造技术的进一步发展。
【专利说明】一种GCM5钢薄壁深筒环件双向联合辗轧成形的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环件辗轧精确塑性成形制造【技术领域】，具体涉及一种GCrl5钢薄壁深 筒环件双向联合辗轧成形的方法。
【背景技术】
[0002] 薄壁深筒环件广泛应用于航空航天、能源、汽车、船舶、化工等工业领域中的高颈 法兰和高压桶形阀等装备中。它不仅要求具有较高的精度，而且要求具有较好的性能。薄 壁深筒环件传统的加工制造工艺为机械加工与马架扩孔工艺，但它们存在的变形抗力大、 能源材料消耗大、后续机加工量大等缺点。
[0003] 环件双向联合辗轧作为一种先进塑性成形技术，具有产品性能好、材料利用率高 和生产成本低等优点，是目前世界各国石油化工、能源机械、汽车和航空航天等高【技术领域】 中的零构件成形制造实现轻量化、精确化、柔性化、高性能、高效率、低成本和短周期的重要 途径。因此，申请号为【201210472643. 7】的发明专利公开了一种筒形件的精密轧制成形方 法及装置，申请号【201310047547. 2】的发明公开了一种双金属筒形件的精密轧制成形方 法，环件双向联合辗轧近年来已被开始用来加工制造筒形环件。但在这两份发明专利中，虽 然利用了环件双向联合辗轧技术，但在成形制造过程中是先进行径向轧制（即环件的壁厚 减小、轴向高度不变、内外半径扩大）再进行轴向轧制（即环件的壁厚减小、轴向高度增大、 内外半径不变），这种方式未能充分发挥出环件双向联合辗轧的优点。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种GCrl5钢薄壁深筒 环件双向联合辗轧成形的方法，具有生产效率高、生产成本低的特点。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种GCrl5钢薄壁深筒环件双向 联合辗轧成形的方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤一，确定薄壁深筒环件的材料为GCr15钢；
[0007] 步骤二，确定薄壁深筒环件几何尺寸的取值，薄壁深筒环件的几何尺寸包括薄壁 深筒环件的外半径RK、内半径rK、径向壁厚WK和轴向高度HK;
[0008] 步骤三，选定环件双向联合辗轧时的毛坯为矩形截面毛坯，且其材料为GCrl5钢；
[0009] 步骤四，确定环件双向联合辗轧时的芯辊为矩形截面芯辊，且其外半径取值为rm;
[0010] 步骤五，确定出辗乳比A值，先按不等式（1)计算出辗乳比A的合理取值范围， 再在所计算出的辗轧比X合理取值范围选择确定出一个辗轧比X值；
【权利要求】
1. 一种GCrl5钢薄壁深筒环件双向联合辗轧成形的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一，确定薄壁深筒环件的材料为GCrl5钢； 步骤二，确定薄壁深筒环件几何尺寸的取值，薄壁深筒环件的几何尺寸包括薄壁深筒 环件的外半径Rk、内半径rK、径向壁厚Wk和轴向高度Hk; 步骤三，选定环件双向联合辗轧时的毛坯为矩形截面毛坯，且其材料为GCrl5钢； 步骤四，确定环件双向联合辗轧时的芯辊为矩形截面芯辊，且其外半径取值为Rm; 步骤五，确定出辗轧比λ值，先按不等式（1)计算出辗轧比λ的合理取值范围，然后 在所计算出的辗轧比λ合理取值范围选择确定出一个辗轧比λ值；
步骤六，确定出变形量分配比k值，先按不等式（2)计算出变形量分配比k的合理取 值范围，然后在所计算出的变形量分配比k合理取值范围选择确定出一个变形量分配比k 值；
步骤七，计算确定出矩形截面毛坯几何尺寸的取值，矩形截面毛坯几何尺寸具体为矩 形截面毛坯的径向壁厚Wb按式（3)计算取值、矩形截面毛坯的轴向高度Hb按式（4)计算取 值、矩形截面毛坯的内半径rB按式（5)计算取值、矩形截面毛坯的外半径Rb按式（6)计算 取值；
步骤八，加工制作出GCrl5钢矩形截面毛坯，将GCrl5钢棒料段从室温均匀加热到 1150±30°C，然后将热态GCrl5钢棒料段镦粗、冲孔、去应力退火，按步骤七中计算出的矩 形截面毛坯几何尺寸取值加工制作成环件双向联合辗轧用的GCrl5钢矩形截面毛坯； 步骤九，将GCrl5钢矩形截面毛坯放入加热炉中加热，当温度达到1150±30°C时取出 并随即将其放入双向联合辗轧机内，对其进行双向联合辗轧，使其产生径向壁厚减小、轴向 高度增大、内外半径扩大的塑性变形而成为GCrl5钢薄壁深筒环件产品。
2. 根据权利要求1所述的一种GCrl5钢薄壁深筒环件双向联合辗轧成形的方法，其特 征在于，包括如下步骤： 步骤一，确定薄壁深筒环件的材料为GCrl5钢； 步骤二，确定薄壁深筒环件几何尺寸取值，薄壁深筒环件的几何尺寸包括薄壁深筒环 件的外半径Rr= 300mm、内半径rK= 270mm、径向壁厚Wk= 30mm和轴向高度Hk= 150mm; 步骤三，选定环件双向联合辗轧时的毛坯为矩形截面毛坯，且其材料为GCrl5钢； 步骤四，确定出环件双向联合辗轧时的芯辊为矩形截面芯辊，且假定其外半径取值为Rm= 1 20mm； 步骤五，确定辗乳比λ值，先按不等式⑴计算出辗乳比λ的合理取值范围为 [1，1.92]，再在所计算出的辗轧比λ合理取值范围[1，1.92]内选择确定出一个辗轧比λ 值为1. 4 ; 步骤六，确定变形量分配比k值，先按不等式（2)计算出变形量分配比k的合理取值范 围为[-〇. 82,0]，再在所计算出的变形量分配比k合理取值范围[-0. 82,0]内选择确定出一 个变形量分配比k值为-0.7 ; 步骤七，计算确定出矩形截面毛坯几何尺寸的取值，矩形截面毛坯几何尺寸具体为矩 形截面毛还的径向壁厚Wb= 45. 2_、矩形截面毛还的轴向高度Hb= 139. 4_、矩形截面毛 还的内半径:rB= 181.0mm、矩形截面毛还的外半径Rb= 226.2mm; 步骤八，加工制作矩形截面GCr15钢毛坯，将GCr15钢棒料段从室温均匀加热到 1150°C，然后将热态GCrl5钢棒料段镦粗、冲孔、去应力退火，按步骤七中计算出的矩形截 面毛坯几何尺寸取值加工制作成环件双向联合辗轧用的GCrl5钢矩形截面毛坯； 步骤九，将矩形截面GCrl5钢毛坯放入加热炉中加热，当温度达到1150°C时取出并随 即将其放入双向联合辗轧机内，对其进行双向联合辗轧，使其产生径向壁厚减小、轴向高度 增大、内外半径扩大的塑性变形过程而成为GCrl5钢薄壁深筒环件产品。
【文档编号】B21H1/06GK104438989SQ201410503779
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】李兰云, 李霄, 刘静, 何志, 高彬 申请人:西安石油大学