异形筒体的锻造成形方法与流程

本发明涉及锻造领域，特别涉及一种异形筒体的锻造成形方法。

背景技术：

随着我国工业化进程的加深，我国的基础装备也在不断朝着大型化、一体化、高质量等方向迈进，而伴随着核电、化工等相关行业技术的不断升级，这些行业所需的设备零件也不断的升级换代，对产品的技术要求也越来越高，形状也越来越复杂，相应的对设备制造商也提出了更大的难度和挑战。

筒体类锻件在核电、化工等行业占有着巨大的比例，虽然直筒体类锻件在其中占据着绝大部分的比例，但是在相关行业的发展过程中，异形类筒体也越来越多。例如内孔端部带有大台阶差的台阶筒体。由于普通的成形方法通常在锻件成形中不会考虑内孔台阶的成形，因此对于内孔带有台阶的筒体，一般是通过锻制成等壁厚直筒体，最终通过机加工完成最终成形。但是这样不仅零件的材料利用率很低，而且也极大地耗费加工工时。此外，对于两个内台阶孔具有较大的直径差的筒体，无法通过常用的普通扩孔锻造法来完成最终成形。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种异形筒体的锻造成形方法，通过该方法可以有效的完成内孔台阶差较大筒体锻件的成形，避免通过直筒体加工成形带来的巨大的材料和工时浪费。

为解决该技术问题，本发明提供一种异形筒体的锻造成形方法，包括以下步骤：

第一步，将钢锭通过镦粗、拔长、切底、切冒，形成圆柱形坯料；

第二步，将圆柱形坯料再次镦粗，并冲制内孔，内孔直径为圆柱形坯料直径的三分之一，之后将内孔扩大；

第三步，将带孔的圆柱形坯料通过台阶形芯棒拔长后内部形成台阶形内孔，所述台阶形内孔具有圆柱形的第一孔体和第二孔体，所述第一孔体的直径大于第二孔体，第一孔体和第二孔体之间具有环形的孔体台阶面，并在芯棒台阶面对应的筒体外部形成外部台阶面，在此步骤中所述外部台阶面与台阶形内孔的孔体台阶面径向宽度之和大于最终成形的异形筒体的孔体台阶面的径向宽度；

第四步，再次使用台阶形芯棒扩孔，扩孔时先将第一孔体扩孔锻压，再扩第二孔体，之后将第三步中的外部台阶面的宽度缩小至原宽度的三分之二；

第五步，使用台阶形芯棒和套筒配合将坯料逐段拔长，所述套筒的径向环形面的厚度与所述芯棒台阶面的宽度之和要大于最终成形的孔体台阶面的宽度；

第六步，完成异形筒体的最终成形，最终成形的异形筒体具有圆柱形筒体，内部形成有台阶形内孔，所述台阶形内孔具有圆柱形的第一孔体和第二孔体，所述第一孔体的直径大于第二孔体，第一孔体和第二孔体之间具有环形的孔体台阶面。

优选地，第六步中，所述第二孔体轴向长度小于等于整个筒体长度的三分之一。

优选地，第六步中，所述异形筒体的轴向长度为3000毫米，所述第二孔体轴向长度小于等于1000毫米。

优选地，第六步中，所述环形孔体台阶面的宽度大于所述第一孔体直径的五分之一的宽度。

优选地，第六步中，所述环形孔体台阶面的宽度为400毫米。

优选地，第二步中，通过12000吨大型自由锻液压机整体镦粗圆柱形坯料至其高度为1600毫米，并将内孔直径冲制为1300毫米。

优选地，第三步中，在芯棒台阶面对应的筒体外部形成外部台阶面的宽度为150毫米，所述外部台阶面与台阶形内孔的孔体台阶面径向宽度之和大于等于500毫米。

优选地，第四步中，所述外部台阶面缩小至100毫米。

优选地，第五步中，所述套筒的径向环形面的厚度与所述芯棒台阶面的宽度之和与最终成形的孔体台阶面的宽度相差小于等于100毫米。

优选地，所述套筒的径向环形面的厚度与所述芯棒台阶面的宽度之和为450毫米。

附图说明

图1是采用本发明的异形筒体的锻造成形方法最终成形的异形筒体剖面图。

图2-图6是本发明的异形筒体的锻造成形方法各个步骤中的产品剖面图。

附图标记说明

10最终成形的异形筒体

20台阶形内孔21第一孔体

22第二孔体23孔体台阶面

31台阶形芯棒32芯棒台阶面

40套筒50外部台阶面

具体实施方式

本发明通过12000吨自由锻液压机以及相关工装的配合，通过多个自由锻工序将大型双真空钢锭到最终为内孔端部带有大台阶差的台阶筒体的锻造成形。本发明最终成形的异形筒体10如图1所示，具有圆柱形筒体，内部形成有台阶形内孔20，所述台阶形内孔20具有圆柱形的第一孔体21和第二孔体22，所述第一孔体21的直径大于第二孔体22的直径，第一孔体21和第二孔体22之间具有环形的孔体台阶面23，所述第二孔体22轴向长度小于等于整个筒体长度的三分之一；所述环形孔体台阶面23的宽度大于所述第一孔体21直径的五分之一的宽度；在本实施例中，所述异形筒体10的轴向长度大于等于3000毫米，所述第二孔体22轴向长度小于等于1000毫米，所述环形孔体台阶面23的宽度约为400毫米。

本发明的异形筒体的锻造成形方法包括以下步骤：

第一步：准备坯料，首先将大型双真空钢锭通过多次镦粗和拔长来改善内部组织，使其均匀化和细致化，以去除钢锭内部先天存在的缺陷，之后切除钢锭底部和冒口，以保证所留坯料的质量，从而完成圆柱形坯料的制备。本实施例中该圆柱形坯料如图2所示，该圆柱形坯料轴向高度约为2300mm，直径约为4460mm。

第二步：预制坯料，将上述第一步制备的圆柱形坯料放置于平台上，通过12000吨大型自由锻液压机整体镦粗至一定高度，并冲制内孔，通常该内孔直径约为镦粗后板坯直径的1/3。图3示出了本实施例中镦粗后的坯料，其高度大于等于1600mm，冲制内孔直径约为1300mm。之后，通过芯棒将内孔扩大以方便后续拔长时芯棒的插入。

第三步：将图4所示的芯棒放入图3所示的坯料中，并拔长，圆柱形坯料通过台阶形芯棒31拔长后内部形成台阶形内孔20，所述台阶形内孔具有圆柱形的第一孔体21和第二孔体22，所述第一孔体21的直径大于第二孔体22，第一孔体21和第二孔体22之间具有环形的孔体台阶面23，并在芯棒台阶面32对应的筒体外部形成外部台阶面50，在此步骤中所述外部台阶面50与台阶形内孔20的孔体台阶面23径向宽度之和大于图1中最终成形的异形筒体10的孔体台阶面23的径向宽度。本实施例中，所述外部台阶面50的宽度约为150mm，所述外部台阶面50与台阶形内孔20的孔体台阶面23径向宽度之和≥500mm。

第四步：将图4所示坯料用之前的台阶芯棒31扩孔，扩孔时分两步来操作，首先将大直径第一孔体21部分扩孔锻压，第二步再扩小直径的第二孔体22，扩孔完成后，在筒体外壁保留一部分台阶，此时外部台阶面50的宽度缩小为原宽度的三分之二，本实施例中为100mm，如图5所示。

第五步：如图6所示，使用台阶形芯棒31和套筒40配合将坯料逐段拔长，所述套筒40的径向环形面的厚度与所述芯棒台阶面的宽度之和要大于最终成形的孔体台阶面23的宽度，但相差不能超过100mm，本实施例中，两者宽度之和为450mm。

第六步，完成异形筒体10的最终成形。

通过本方法可以有效的完成此类带内台阶的筒体的成形，尤其是对于内孔台阶差较大的此类筒体，该方法零件的材料利用率高，而且极大地节省了工时，从而大幅降低了身产成本，产生极其显著的经济和技术效果。