Iter磁体支撑十字形锻件的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法，属于锻压技术领域。
【背景技术】
[0002]在ITER(国际热核聚变实验堆)项目中涉及一种大型十字形锻件，它是由316N奥氏体不锈钢制成的用于支撑磁体的关键部件。它的结构如图1、图2所示，该十字形锻件16的主体为一个平板结构，在平板结构的两侧对称设置有突起，因此该十字形锻件16的横截面呈十字形。由于该十字形锻件16形状不规则、长度较长、厚度较薄，晶粒度要求较高，锻造存在很大的难度。
[0003]对于该十字形锻件，目前常规的加工方法有以下两种:
[0004]方法一:锻造呈一块厚板，然后进行机械加工；
[0005]方法二:设计模具进行拔长，将十字形锻造出来，然后机械加工得到最终成品。
[0006]上述两种方法均存在明显问题:方法一锻造余量较大，材料比较浪费，机械加工工时长，另外由于厚度较薄，机械加工过程中加工应力较大，产品容易变形。方法二的问题是，十字形部位变形量小，在拔长过程中存在较大的拉应力，十字形筋部位冷却快，容易出现拉裂现象，同时，由于十字形部位的材料和两边的材料流动情况不一致，容易出现锻件端面不规则的情况。再者，方法二也存在与方法一相同的锻造余量大、加工变形等问题。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种新的ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法，该方法加工出的十字形锻件加工余量小、组织均匀且成品加工质量高。
[0008]为解决上述技术问题，本发明的技术方案为:一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法，包括以下步骤:I)制造一套包括下密封圈、下垫圈、第一外模、模芯和上垫圈的用于镦挤成型的模具，其中，外模和模芯均呈环形，外模的内壁和模芯的外壁均设置一圈截面呈梯形的第一凹槽，在下密封圈的顶部设置有一环形凹槽;2)取合金锭加工成环形的坯料;3)将下密封圈放在工作台上，将下垫圈放入下密封圈的环形凹槽中，将外模放置在位于下垫圈外侧的下密封圈的顶部，将模芯放置在位于下垫圈内侧的下密封圈的顶部;4)将坯料放入模具的外模与模芯之间的环腔中，再将上垫圈放在坯料上，利用液压机将上垫圈向下压，然后停止液压机，将模具翻转180°，取下下密封圈，再利用液压机将下垫圈向下压，经过液压机镦挤加工之后得到十字形环坯;5)制造用于碾环加工的一个第二外模和一个内模，第二外模和内模均为环形结构，在第二外模和内模的外壁上均设置一圈截面呈梯形的第二凹槽;6)将第二外模套置在碾环机的主乳辊上，将内模套置在碾环机的芯辊上，开启碾环机，第二外模、内模分别在主乳辊、芯辊的带动下转动，对十字形环坯进行碾环乳制，加工后得到十字形环件;7)将十字形环件沿高度方向剖开，用芯棒穿过十字形环件的内孔，控制液压机下压，经过芯棒的多次旋转，逐渐将十字形环件展开成十字形锻件;8)将十字形锻件放在校平机的上模和下模之间，上模的底面和下模的顶面分别设置有一截面呈梯形的第三凹槽，启动校平机，经过对十字形锻件在长度方向上的多次校平，最终得到呈平板状且两侧对称设置有突起的十字形锻件。
[0009]坯料在放入模具进行镦挤加工之前，执行如下的工序:①放入加热炉中加热;②从加热炉取出坯料，将坯料的一端放进水中做浸水处理;③取出坯料，翻转180°，将坯料的另一端放入水中做浸水处理。
[0010]在进行步骤3)之前，先对下密封圈、下垫圈、第一外模、模芯和上垫圈进行预热，预热目标温度为200?300°C。
[0011]在进行步骤6)之前，先对第二外模、内模、主乳辊和芯辊预热至200?300°C。
[0012]十字形环坯在进行所述步骤6)的碾环加工之前，先放入加热炉中进行加热。
[0013]在所述步骤I)所制造的模具中，在第一外模的外壁和芯模的内壁上分别均匀设置多个与第一凹槽连通的排气孔。
[0014]在所述步骤4)利用液压机对环坯进行下压时，第一次下压以上垫圈的上端面与第一外模的上端面平齐为结束条件，第二次下压以下垫圈的端面与外模的端面平齐为结束条件。
[0015]本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点:1、利用本发明方法加工成型的十字形锻件加工余量小，组织均匀，整个截面变形充分，晶粒细化，形状规则，锻件质量高。
2、本发明在坯料进入模具进行镦挤加工之前，先将坯料的两端分别进行浸水处理，使坯料两端成为不易变形的刚形体，增大坯料芯部的等效压应力，从而使坯料经过镦挤加工后成为更均匀、更高质量的十字形环坯。
【附图说明】
[0016]图1是大型十字形锻件的主视示意图；
[0017]图2是大型十字形锻件的侧视示意图；
[0018]图3是用于对坯料镦挤成型加工的模具的剖视示意图；
[0019]图4是十字形环坯的剖视示意图；
[0020]图5是对坯料进行碾环加工的示意图；
[0021 ]图6是十字形环件的剖视示意图；
[0022]图7是十字形环件剖开后的示意图；
[0023]图8是图7中A-A向的剖视示意图；
[0024]图9是经液压机下压后的十字形锻件的示意图；
[0025]图9是经液压机下压后的十字形锻件的局部示意图；
[0026]图10是对十字形锻件进行校平的示意图；
[0027]图11是对十字形锻件进行校平后的示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0029]本发明提出了一种ITER磁体支撑十字形锻件的加工方法，包括以下步骤:
[0030]I)如图3所示，制造一套包括下密封圈1、下垫圈2、外模3、模芯4和上垫圈5的用于镦挤成型的模具，其中，外模3和模芯4均呈环形，外模3的内壁和模芯4的外壁均设置一圈截面呈梯形的凹槽31、41，在下密封圈I的顶部设置有一环形凹槽。
[0031 ] 2)取合金锭加工成环形的坯料6，然后放入加热炉中加热。
[0032]3)将下密封圈1、下垫圈2、外模3、模芯4和上垫圈5预热至200?300°C，然后将下密封圈I放在工作台上，将下垫圈2放入下密封圈I的环形凹槽中，将外模3放置在位于下垫圈2外侧的下密封圈I的顶部，将模芯4放置在位于下垫圈2内侧的下密封圈I的顶部。
[0033]4)将坯料6从加热炉中取出，将坯料6的一端放进水池中，放入的深度视产品的具体尺寸而定，放入的时间视