一种用于壳体法兰轧制成形的工艺的制作方法

本发明涉及壳体法兰制造领域，尤其涉及一种用于壳体法兰轧制成形的工艺。

背景技术：

1、壳体法兰是一种用于连接或固定壳体结构的元件。它通常由金属制成，壳体法兰为环形结构。壳体法兰在许多行业和应用中广泛使用，例如机械制造、化工工程、能源领域等。

2、目前有某种型号的大型壳体法兰，需要采用传统轧环工艺进行单件坯料异形轧制，制备两个异形模具：外缘异形模具和内缘异形模具。外缘异形模具适配壳体法兰的外缘形状，内缘异形模具适配壳体法兰的内缘形状，在轧环机上安装外缘异形模具轧制坯料外缘，之后在轧环机上安装内缘异形模具轧制坯料内缘，最后进行机加工整形。

3、但是在轧制中存在以下问题：

4、1、坯料内缘和外缘成型不是同步进行，导致在轧环过程坯料受力不对称，容易出现动态失稳，引起坯料重量分布不均匀或几何形状出现偏差，导致坯料内部应力分布不平衡，组织均匀度不佳，进而引发折叠、凹槽等加工缺陷，影响坯料质量。

5、2、轧制完成之后，需要较多额外机加工过程，将坯料整形到目标尺寸，以下料重量5000kg/件为例，成品重量2768kg/件，材料利用率较低。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种用于壳体法兰轧制成形的工艺，其优点在于提高壳体法兰的材料利用率和质量。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种用于壳体法兰轧制成形的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

4、步骤s1、下料；

5、步骤s2、加热：板坯加热并保温；

6、步骤s3、镦拔：坯料进行初次拔长，初次拔长的锻造比最低为3.6，之后进行初次镦粗，初次镦粗的锻造比最低为1.6，然后坯料进行二次拔长，二次拔长的锻造比最低为1.6，之后坯料倒八方，坯料二次镦粗，二次镦粗的锻造比最低为1.8，最后坯料外缘滚圆；

7、步骤s4、冲孔：

8、步骤s5、旋压：以壁厚中心为基准，先压外缘的一侧(l1)，后压内缘一侧(l2)，(l1)和(l2)下压量相同，之后坯料翻面进行同样旋压动作；

9、步骤s6、回炉加热：坯料入炉加热并保温；

10、步骤s7、轧环：使用异形主辊及异形芯辊进行轧环，轧制初始阶段为坯料整圆阶段a，之后提速进行成形阶段b，待锻件形状完全成形，锻件进入直接长大阶段，减小芯辊进给速度，最后锻件进入整形阶段c；

11、轧制曲线为指数函数其中x为径向轧制量，y为轴向轧制量。

12、进一步的，在步骤s2中，将板坯加热温度为1230℃，保温时间范围3～4h。

13、进一步的，在步骤s3中，坯料的总锻造比达到8.6及以上。

14、进一步的，在步骤s5中，旋压的变形量为36％。

15、进一步的，在步骤s6中，坯料加热到1230℃，保温时间为1.5h。

16、进一步的，在步骤s7中，坯料整圆阶段，辊进给速度设置为0.8mm/s，待坯料转过3～5圈后快速增加进给速度至2mm/s。

17、进一步的，在步骤s7中，成形阶段b中，待锻件形状完全成形，降低芯辊进给速度至1mm/s，之后进入直接长大阶段。

18、进一步的，在步骤s7中，当锻件直径距离成品还差100mm时，降低芯辊进给速度至0.6mm/s，此时锻件进入整形阶段。

19、综上所述，本发明具有以下有益效果：

20、1.在镦粗和拔长过程中，保证单次镦粗和拔长的锻造比，并且总锻造比达到8.6，坯料中心的缺陷会受到拉伸、压缩和变形的作用，使得缺陷区域的材料重新排列和重分布。这有助于缺陷区域与周围材料的结合，减小或消除缺陷；施加的压力有利于将缺陷区域的材料压实，减少缺陷的尺寸和程度，应变和热作用可以促使材料的再结晶。再结晶会改善材料的晶粒结构，使得缺陷区域的晶粒重新长大或重新排列，三者共同作用使材料组织更均匀，晶粒得到细化，提高锻件的力学性能。

21、2.在锻件端面的旋压，施加的压力可以局部增加材料的应变，从而提高材料的流动性，使坯料两端形成相应的鼓度，后续锻造过程中更容易实现坯料的形状调整和变形，促进锻件的成形。

22、3.在轧环中，以低速进入整圆阶段，之后提速，只有径向轧制，无轴向轧制，由于主辊和芯辊的挤压，使得中间部分的材料向两端流动，且在靠近两端面的位置材料聚集最多；之后进入成形阶段，大的进给速度及之前旋压的两端鼓度均有利于锻件的成形，轴向的压下速度是由快变慢直至为零，其目的是当主辊及芯辊与锻件完全接触后，由于上下两端壁厚宽，在轧制过程中容易出现中心无法锻透产生凹槽的现象，通过轴向轧制可消除端面凹槽。且随着轧制的进行，壁厚逐渐薄，凹槽现象也会逐渐减轻直至消失，最后进入整形阶段，与整圆阶段相似，总体实现对称轧制，提高轧制的稳定性。并且设计轧制曲线，有利于锻件的成形且保证了其尺寸及形状公差，在降低轧制难度的同时，保证锻件质量。

23、4.合理的轧制参数和设计轧制曲线，有利于锻件的成形且保证了其尺寸及形状，并控制公差，并且轧制完成之后的锻件外形也更加设计零件外形，也有利于减少用料。

24、5.下料选择板坯，并且不需要进行大量的机加工操作将坯料加工到指定尺寸，所以减轻了下料的重量，提高材料的利用率，降低了原料成本。

技术特征：

1.一种用于壳体法兰轧制成形的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于壳体法兰轧制成形的工艺，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种用于壳体法兰轧制成形的工艺，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种用于壳体法兰轧制成形的工艺，其特征在于：在步骤s5中，旋压的变形量为36％。

5.根据权利要求1所述的一种用于壳体法兰轧制成形的工艺，其特征在于：在步骤s6中，坯料加热到1230℃，保温时间为1.5h。

6.根据权利要求1所述的一种用于壳体法兰轧制成形的工艺，其特征在于：在步骤s7中，坯料整圆阶段，辊进给速度设置为0.8mm/s，待坯料转过3～5圈后快速增加进给速度至2mm/s。

7.根据权利要求1所述的一种用于壳体法兰轧制成形的工艺，其特征在于：在步骤s7中，成形阶段b中，待锻件形状完全成形，降低芯辊进给速度至1mm/s，之后进入直接长大阶段。

8.根据权利要求1所述的一种用于壳体法兰轧制成形的工艺，其特征在于：在步骤s7中，当锻件直径距离成品还差100mm时，降低芯辊进给速度至0.6mm/s，此时锻件进入整形阶段。

技术总结
本发明公开了一种用于壳体法兰轧制成形的工艺，涉及壳体法兰制造领域，其技术方案要点是包括以下步骤：步骤S1、下料；步骤S2、加热；步骤S3、镦拔：坯料进行初次拔长，之后进行初次镦粗，然后坯料进行二次拔长，坯料倒八方，坯料二次镦粗，坯料外缘滚圆；步骤S4、冲孔：步骤S5、旋压；步骤S6、回炉加热：坯料入炉加热并保温；步骤S7、轧环：使用异形主辊及异形芯辊进行轧环，轧制初始阶段为坯料整圆阶段a，提速进行成形阶段b，待锻件形状完全成形，锻件进入直接长大阶段，减小芯辊进给速度，锻件进入整形阶段c；轧制曲线为指数函数其中x为径向轧制量，y为轴向轧制量，本发明优点在于提高壳体法兰的材料利用率和质量。

技术研发人员：陆秦旭,郭亮,刘攀,蒋鑫,顾振宇
受保护的技术使用者：无锡派克新材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15