厚壁扁盘类环形件轧制应用探讨摘要：本文就径轴向轧制生产厚壁扁盘类不锈钢环形件开展了技术探讨，通过对轧制材料冶金特点以及对变形机理的计算机模拟分析，在试制过程中合理控制了环坯的尺寸和壁厚均匀性，交付合格锻件。为后续类似难变形合金钢的轧制提供了可鉴经验。关键词：环件；轧制；模拟；试制中图分类号：TG306文献标志码：A0引言环件轧制是一种生产各种无缝环形件的先进制造技术和主要加工方法，它是通过局部连续轧制的方法，将小直径大截面的环形毛坯逐渐辗扩成大直径小截面的环形件。在以往径轴向轧制生产lCrl7Ni2不锈钢环件时，多次出现成品超差问题。不合格特征主要表现为内径尺寸超上差，外径尺寸超下差，而且端面出现较大的沟槽，其中个别产品出现严重的蝶形翘曲。1原因分析与措施1.1材料锻造特性和锻件特点计算公式假设高度尺寸无限大,且上下轧棍直径相同，这与该锻件材料为lCrl7Ni2钢，属于马氏体-铁素体型不锈钢。根据零件图和机加工艺要求，设计的锻件图外径名义尺寸0885mm,内径①588mm,髙度50mmo单面加工余量分别为7mm3、8mm3和13mm3o环件壁厚尺寸148.5mm,远大于高度尺寸，属于厚壁扁盘类轧环件。锻件设计时已尽量减少内外径余量，高度余量较大是受锻压设备要求限制。1.2轧制变形分析现有锻造工艺荒坯尺寸为①689mmXO270mmX60mm,按根据滑移线理论和平板轧制模型以及塑性锻透条件公式计算，锻件的锻透条件为每转进给量△h$l.55mm,△h/h二0.74%；该锻件轧制时的实际情况差别较大。采用计算机模拟技术，对塑性区进行模拟。参考有关文献资料，当内侧、外侧塑性区重合，且心部等效应变值达到0.2时，则认为坯料被锻透。在构建轧制锻透模型时，可以忽略环件的旋转运动，故在处理边界条件时，只需设置芯棍沿着径向方向的直线进给运动，芯鶴其他5个方向的自由度及驱动幌6个方向的自由度都被约束。径向进给速度设置为lmm/s,随着芯棍的进给，内外侧塑性区逐渐扩大。当经过20s轧制，径向进给距离为20mm时，中心部分等效应变才接近0.20,此时Ah/h~10%o根据生产经验，与公式计算的0.74%相比，模拟的结果10%更接近金属锻透的实际情况。环件被拖曳并进入孔型，需要满足咬入条件。经计算，此时△hW9.9mm。可见，采用现有环坯轧制成品锻件时，一开始环坯被不断咬入，塑性区无法穿透整个壁厚，中心部位金属不能进行有效的周向伸长，环件外径无法匀速长大。另外，塑性变形区类似于徹粗工序，当壁厚远大于轴向高度尺寸时，变形区容易失稳,出现双鼓形进而导致环件翘曲和心部折叠等缺陷。1.3试验方案环件壁厚/高度之比大于2.5,从内径、外径两侧打击环坯金属时心部不易变形，内外两侧金属流动较快且展宽较大，最终端面易出现凹槽。共制定两种试验方案。2投产试验2.1试验用原材料将按材料标准提供的规格①250mm的lCrl7Ni2不锈钢材料锻棒回火后并进行了车光，棒材硬度、性能复验合格，满足技术条件要求。2.2试制过程投产数量两件，料段规格尺寸①255mmX392mm。生产前与对操作班组进行工艺宣贯，明确试验目的是为了解决轧制时翘曲和尺寸超差问题，工艺措施是减少环坯壁厚、增加环坯高度O第一火：徹粗并冲孔加热保温后徹粗至1OOmnio为了使冲孔后壁厚均匀，滚圆饼坯，整平端面后压窝并冲孔。测量环坯尺寸：外径O517mm^O523mm,壁厚194mm〜198mm,高度99mmo第二火：扩孔采用固定马架，依次使用马棒和大半圆进行扩孔。扩孔后1#件内孔尺寸约①275mm,2#件内孔尺寸约①285mm,荒坯端面出现凹槽，内侧高度约110mm,外侧高度约105mm。第三火：整形对于外径较大，壁厚较大的荒坯，采用开板进行局部整形。将开板放置在荒坯端面，在上砧的打击下局部整形后，用锤砧整体打平端面，再依次将整个端面进行整平。此时荒坯上端面外径尺寸大于下端面外径尺寸。然后翻转荒坯，用同样方法对另一个端面进行整形。测量不同部位的内径尺寸，对内径较小的方向通过前后进给进行拔长，以控制环坯的圆度。为了试验环坯高度对轧制的影响，将1#件高度整形至70mm,2#件高度整形至75mmo最终1#件实测尺寸：内孔①290mm-O295mm,外径①650mm〜①645mm,高度71mm〜71.3mm,2#件实测尺寸:内孔①302mm〜①305mm，外径①640mm〜①632mm,高...