專利名稱：水壓機鐓粗新工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于水壓機鐓粗新工藝及該工藝所用的專用裝置。
鐓粗是水壓機鍛造的主要工序之一，幾乎涉及所有的鍛件，其中餅類鍛件就是主要靠鐓粗來成形并改善內部質量的。軸類鍛件一般也采用鐓粗工序來提高撥長鍛比。
在水壓機上鍛制的餅類鍛件的種類很多，最常見的有汽輪機葉輪、化工設備用的管板、頂蓋、帶盲孔或不帶盲孔的底封頭等等。在水壓機上鍛制這些鍛件時，一般都是采用上、下平鐓粗板(

圖1的1和2)或凹入球面鐓粗板(《鍛工手冊》第4-156～4-157頁)進行鐓粗。這些鍛件在鐓粗后要求進行超聲波探傷檢查。檢查的結果是這類鍛件的廢品率往往很高，如果鐓粗的是帶盲孔的餅類鍛件，則在盲孔下面靠近鍛件下底面處往往有一缺陷密集區(qū)。
為了提高餅類鍛件的成品率，日本制鋼所的室蘭工廠改變了傳統(tǒng)的鍛造工藝，在生產(chǎn)管板鍛件時，先采用傳統(tǒng)的平板間鐓粗法進行鐓粗，最后采用硬殼鍛造法即園盤JTS法來壓實心部缺陷。該工藝的詳細過程是當坯料用平砧鐓粗后，根據(jù)鍛坯的材質，水冷或空冷到750～800℃，然后移入水壓機，用吊鉗吊住管板，再用小平?jīng)_頭從上、下兩面同時加壓，壓下量約為管板高的10～12%。管板上下兩面的受壓范圍約為管板直徑的80%且分布在管板上下表面的中間部分。
該工藝要求操作時要特別小心，使上、下砧子的中心線事先調整好，保持相當?shù)囊恢滦?，以免壓實時毛坯發(fā)生翻傾，而且每次壓下砧子的搭接量即對上一次壓下的重迭量為100～150毫米。該工藝雖然較普通鐓粗工藝有了某種改進但仍有其不足，其一是先用平板鐓粗時，鍛坯中心區(qū)域有二向拉應力存在，剛性區(qū)未變形，內部金屬組織未得到有效改善;其二是用JTS法壓實時操作復雜，所需專門的工、輔具種類多，且能源消耗大。
在平板間鐓粗之所以產(chǎn)生前述缺陷，可用發(fā)明者提出的剛塑性力學模型圖1來進行說明。當鐓粗體毛坯在高徑比H/D＞1的情況下，在鐓粗體的中心區(qū)域處存在著二向拉應力狀態(tài)，且兩端的剛性區(qū)(常稱難變形區(qū))不變形。所以，在鐓粗，即高徑比H/D由大于或等于22到1的過程中，中心區(qū)域的冶金缺陷不但不能鍛合，而且會使已有缺陷擴大，甚至會產(chǎn)生新的裂紋，或者在薄弱的地方如夾雜處產(chǎn)生夾雜性裂紋。兩端的剛性區(qū)由于不變形，鑄造組織得不到進一步的破碎，冶金缺陷也得不到改善。此外，鐓粗體中如果存在拉應力，還能增加產(chǎn)生白點的敏感。所以在平板間進行鐓粗成形得到的餅類鍛件的探傷廢品率高以及帶盲孔的鍛件在盲孔下產(chǎn)生缺陷密集區(qū)的原因都可用上述力學模型進行園滿的解釋。
本發(fā)明的目的是根據(jù)所提的力學模型，設計了上、下錐形鐓粗板代替平鐓粗板進行園柱體鐓粗，使鐓粗體兩端的剛性區(qū)得到變形;改變中心區(qū)域的應力狀態(tài)，使一壓二拉的應力狀態(tài)變成三向壓應力狀態(tài)，減輕和克服用平板鐓粗所產(chǎn)生的缺陷，從而有效地提高鐓粗體的內部質量。同理，對有盲孔的如底封頭鍛件亦設計了相應的錐形底面沖子代替下端為平面的沖子。
此外，一般情況下軸類鍛件也常采用鐓粗工序來提高撥長鍛比。采用所發(fā)明的上錐形鐓粗板和普通下鐓粗盤進行鐓粗，也能有效地提高軸類鍛件的內部質量。
下面結合附圖來對發(fā)明進行詳細說明。
圖1是平板間鐓粗的剛塑性力學模型。
圖2是應用本發(fā)明提出的錐形鐓粗板進行園柱體鐓粗時的剛塑性力學模型。
圖3是錐形鐓粗板的結構示意圖。
圖4是錐形底面沖子的結構示意圖。
圖5是帶鉗把鐓粗的示意圖。
在圖2中，當園柱體〔1〕在上錐形鐓粗板〔2〕和下錐形鐓粗板〔3〕間進行鐓粗時，ABD和ACE，A′B′D′和A′C′E′是新形成的剛性區(qū);園柱體兩端在園錐作用下得到有效地變形;鐓粗體中心An和A′m區(qū)域作用著三向壓應力;如高徑比較大、錐形鐓粗板α角較小，有可能存在著nm區(qū)域，作用著單向壓應力狀態(tài)。無疑，這些應力狀態(tài)對鍛合鐓粗體內的冶金缺陷是有利的，且保證了不出現(xiàn)新的內部裂紋。
如鐓粗開始時，令n和m點重合，那么錐形鐓粗板的α角與鐓粗園柱體的高徑比H/D有一個相應的對應關系α＝f(H/D)，當H/D從1變到3時，α在5°～40°之間變化，一般取H/D＝2，α＝20°。
圖3是錐形鐓粗板的結構示意圖。操作時，先把上錐形鐓粗板固定在水壓機的活動橫梁上，然后在園柱體的上端壓窩，再把園柱體倒個，放置在下錐形鐓粗板上，然后再用上、下錐形鐓粗板一起對園柱體進行鐓粗到所需尺寸。
圖4是錐形底面沖子。
對盲孔鍛件，要用錐形底面沖子進行沖孔，以防止盲孔下面產(chǎn)生缺陷密集區(qū)。
圖5為撥長前用上錐形鐓粗板進行帶鉗把鐓粗時的剛塑性力學模型。
帶鉗把鐓粗，下鐓粗盤有放置鉗把的孔，所以下鐓粗盤上端面不必設計成凸出的園錐面，仍可是平面，亦即應用普通下鐓粗盤。
權利要求
1.用于餅類鍛件鐓粗和軸類鍛件鐓粗新工藝及其裝置包括上錐形鐓粗板[1]、下錐形鐓粗板[2]和錐形底面沖子，其特征在于錐形鐓粗板與鐓粗體接觸的部分為凸出的園錐面，園錐母線為直線，園錐母線與水平面的夾角在5～40°之間。
2.按權力要求1所述的錐形底面沖子，其特征在于沖子與被沖孔工件的接觸處為凸出的園錐面，園錐母線為直線，園錐母線與水平面的夾角在10～45°之間。
3.按權力要求1所述的鐓粗新工藝，其特征在于鍛制餅類鍛件時，上、下鐓粗板同時為錐形鐓粗板，鐓粗時至少要有一個錐形鐓粗板。
4.按權力要求1所述的鐓粗新工藝，其特征在于鐓粗撥長前帶鉗把的工件時，使用上錐形鐓粗板。
5.按權力要求1所述的鐓粗新工藝，其特征在于沖制盲孔時，至少使用過一次錐形底面沖子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水壓機鐓粗新工藝及裝置，應用本工藝和裝置對餅類鍛件進行鐓粗可使鍛坯兩端金屬變形，鍛坯中心線處變形均勻；改變了中心區(qū)域的應力狀態(tài)，使之呈現(xiàn)三向壓應力狀態(tài)，鍛合內部缺陷，提高超聲波探傷合格率。對底封頭鍛件，先采用錐形鐓粗板鐓粗，然后用錐形底面沖子沖制盲孔，可消除盲孔下的缺陷密集區(qū)，大幅度提高底封頭的合格率。對板長前帶鉗把的鐓粗，應用本發(fā)明的裝置可提高鐓粗體的內部質量。
文檔編號B21J5/08GK1061173SQ9010902
公開日1992年5月20日 申請日期1990年11月4日 優(yōu)先權日1990年11月4日
發(fā)明者劉助柏 申請人:東北重型機械學院