大型盤形鍛件軋制工藝

蘇春民 魏志堅 夏欲民 鄒 偉 葛金峰 楊 晉

(貴州安大航空鍛造有限責任公司，貴州561005)

由于采用軸向軋制可以使大型盤形鍛件產生軸向厚度減小、外徑擴大的連續局部塑性變形，同時軋制時金屬流動既可在圓周方向，又可在軸向，完全符合最小阻力定律，所以，與大型盤形件的模鍛或自由鍛方法相比，該方法具有用小設備干大鍛件、節省模具費用等優點。本文以某盤件軋制生產為例，簡要闡述了盤件的軋制工藝及其控制要點。

1 坯料的設計

盤件軋制的坯料設計必須綜合考慮成形工藝的特點和要求。下面以圖1所示大型盤形件為例介紹坯料設計過程。

(1)根據盤件軋制的工藝要求，坯料的設計需從軋制成形原理方面進行考慮。盤件軋制過程中在上錐輥壓力作用下，金屬流動如圖2所示。

(2)從圖2可知，盤件在軋制時坯料的分配是從腹板的中心進行的。也就是說，鍛件圖尺寸確定后也就確定了錐輥各部位的尺寸和軋制過程中的坯料分配。

圖1 鍛件圖Figure 1 The forging drawing

圖2 軋制過程中金屬流動Figure 2 The metal flow during rolling

(3)根據軋制軸向變形量0～20%的要求(以輪緣處高度為基準)，確定坯料的高度尺寸。

(4)根據錐輥模具中心分料原理，使坯料與鍛件各部位體積分別相等。

(5)根據體積相等建立函數關系。

(6)根據函數關系確定相應內外徑的值。

根據上述流程計算出坯料外徑為1 359.6 mm，內徑為247.9 mm。對坯料進行修正后，環坯尺寸為?1 360 mm×?250 mm×164 mm。

2 盤件的軋制

確定坯料尺寸后，經鐓粗、整形和沖孔制坯，然后進行軋制，成形后尺寸如圖3。

圖3 成形后尺寸Figure 3 The dimension after forming

3 鍛件理化檢驗

3.1 鍛件材料為эп609合金。

3.2 高、低倍組織

低倍：未見缺陷，符合技術條件要求。

晶粒度：輪緣7.5級，輪轂7級。

鐵素體：輪緣、輪轂均<1%。

3.3 室溫力學性能見表1。

表1 室溫力學性能Table 1 The mechanical property when ambient temperature

4 軋制工藝的優點

大型盤形鍛件采用軸向軋制成形方法，具有如下優點：

(1)采用輾環機軋制技術，可以節約很大一部分材料。盤件材料利用率由15%提高到30%。

(2)用小設備干大鍛件。軋制時所需最大軋制力為5 MN，遠遠小于模鍛或自由鍛所需的壓力，即盤件軋制時只需較小的軋制力便可實現塑性變形成形，因而可以使鍛造設備小型化，鍛造設備的制造難度和投資也相應減小，有利于大型盤形鍛件的制造和推廣應用。

(3)節省模具費用。軋制時由于使用主輥、錐輥、芯輥在較小的軋制力下使大重型盤形鍛件變形成形，而且用同一套軋制部件便可軋制出不同尺寸的大型盤形鍛件，從而可以節省大量的模具材料，降低模具費用。

(4)可以獲得性能優良的大型盤形鍛件。軋制時由于采用連續局部塑性變形的方式，使鍛件的變形較均勻，可獲得內部組織均勻的鍛件，從而提高鍛件的性能。

(5)可以實現大型盤形鍛件的近凈成形，軋制出接近零件形狀和尺寸的大型盤形鍛件。軋制時由于坯料的加熱火次和軋制次數較少(一般1～3次)，減少了坯料的表面氧化脫皮現象，有利于提高大重型盤形鍛件的尺寸精度，從而可節省大量的金屬材料和機加費用。

5 結論

綜上所述，盤件在輾環機上軋制成形，既提高了材料利用率，又減小了后續加工余量和加工工時消耗，還降低了所需設備能力，因此具有較高的技術經濟性。

[1] 中國機械工程學會鍛壓學會編.鍛壓手冊.1993年9月.

[2] 華林，黃興高，朱春東.環件軋制理論和技術.2001年1月.