大型外轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113680932A(43)申请公布日2021.11.23(21)申请号202110895598.5(22)申请日2021.08.05(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人华林邓加东钱东升兰箭王丰吴荣文(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人郑梦阁唐万荣(51)Int.Cl.B21H1/06(2006.01)B21B27/02(2006.01)G06F17/11(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图10页(54)发明名称大型外轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法(57)摘要本发明公开了一种大型外轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法，包括以下步骤：根据目标环形锻件的尺寸形状，将其做分割处理，确定出中间产物异形环坯的尺寸；紧接着，确定初始矩形截面环坯尺寸，在加工出初始矩形截面环坯后，将初始矩形截面环坯外侧安装凹模，初始矩形截面环坯内侧安装芯模，通过对矩形截面环坯进行连续局部径向挤压获得中间产物异形环坯；将中间产物异形环坯进行近净复合轧制，在近净复合轧制时，中间产物异形环坯外侧安装有主轧辊、副轧辊和导向辊，中间产物异形环坯内安装有芯辊。本大型外轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法，其尺寸精度高，材料利用率高，极大的减少了后期机加工成本，同时大大提高了产品的力学性能。CN113680932ACN113680932A权利要求书1/4页1.一种大型外轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法，其特征在于，包括以下步骤：根据目标环形锻件的尺寸形状，将其做分割处理，并针对分割后的各构件分别设计环坯，再将各构件的环坯进行组合，确定出适用于近净轧制成形的中间产物异形环坯的尺寸，并根据中间产物异形环坯的尺寸确定初始矩形截面环坯尺寸；根据确定出的初始矩形截面环坯尺寸加工初始矩形截面环坯后，将初始矩形截面环坯外侧安装凹模，初始矩形截面环坯内侧安装芯模，通过对矩形截面环坯进行连续局部径向挤压获得中间产物异形环坯，中间产物异形环坯的外表面具有突变轮廓，凹模工作面尺寸与中间产物异形环坯外表面尺寸保持一致；将中间产物异形环坯进行近净复合轧制，在近净复合轧制时，中间产物异形环坯外侧安装有主轧辊、副轧辊和导向辊，中间产物异形环坯内安装有芯辊，由主轧辊、芯辊以及副轧辊组成轧制工作面，由导向辊进行圆度控制和轧制稳定性控制，得到目标环形锻件。2.如权利要求1所述的大型外轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法，其特征在于，在中间产物异形环坯成型时，凹模在初始矩形截面环坯的径向上往复地运动，芯模轴向穿过初始矩形截面环坯，并且带动初始矩形截面环坯转动，随着挤压的进行，在凹模的挤压下，成形出环坯的局部突变轮廓，随后凹模退回原始位置，芯模带动环坯转动一个预设角度后停止；然后，重复上一步的挤压过程，以此循环，直至环坯外表面的突变轮廓全部成形。3.如权利要求1所述的大型外轮廓突变截面环件近净复合轧制成形方法，其特征在于，所述中间产物异形环坯的尺寸采用以下方式确定：当目标环形锻件外表面有五个台阶时，将目标环形锻件从轴向中间平面将其分割，划分为构件A和构件B两个构件，分别对分割后的构件进行环坯设计，得到构件A与B分别对应的环坯A和环坯B的尺寸，然后，根据构件A与构件B的对应环坯A和环坯B尺寸相加得到中间产物异形环坯的尺寸；根据分割后目标环形锻件的体积和高度始终保持不变，则构件A和B的体积和高度满足下列式子：其中，Vf与Bf分别为目标环形锻件体积与高度，并且Bf＝Bf1+Bf2+Bf3+Bf4+Bf5，VAf和BAf分别是构件A的体积与高度，VBf和BBf分别是构件B的体积与高度，Df1、Df2、Df3、Df4、Df5分别为目标环形锻件从上至下各台阶的外径，Bf1、Bf2、Bf3、Bf4、Bf5分别为目标环形锻件从上至下各台阶的高度，df为目标环形锻件的内径；对于构件A，以其中间台阶的中间平面为限制面，限制面上下两部分的金属不发生互相流动，构件A限制面下端部分的体积VAd与其总体积VA的体积之比定义为：2CN113680932A权利要求书2/4页根据轧比、体积不变和分割后环坯高度与构件高度保持不变的原则，构件A对应的环坯A的相关尺寸按下式计算：其中，dA为环坯A的内径，BA为环坯A的高度，DA为环坯A下端台阶的外径，DAL为环坯A上端台阶的外径，BAL为环坯A上端台阶的高度，K为当量轧比，BAf为构件A的高度，VAf为构件A体积，并且对于构件B，以其中间台阶的中间平面为限制面，限制面上下两部分的金属不发生互相流动，构件B限制面上端部分的体积VBu与其总体积VB的体积之比定义为：根据体积不变和分割后环坯高度与构件高度保持不变的原则，构件B对