一种离心铸造双金属复合环件热辗扩成形工艺

摘要

一种离心铸造双金属复合环件热辗扩成形工艺，属于环件辗扩加工技术领域，其特征在于包括以下工艺步骤：1）等温加热；2）将加热的双金属复合环坯放置在径轴向辗环机上；3）确定成形辊与环坯的接触关系；4）驱动辊带动双金属环坯和芯辊作旋转运动，同时芯辊沿着环坯径向作直线进给运动，端面锥辊只保持旋转运动而不沿轴向进给，使双金属环坯持续产生壁厚减小、直径扩大和截面轮廓成形的连续局部塑性变形；5）当达到双金属复合环件外径的预设值时，由导向辊发出信号，芯辊停止进给，辗扩完毕。本发明优点是缩短工艺流程、减小设备投资、节能、节材；同时，复合环件交界面塑性变形充分，结合强度高，力学性能好、使用寿命长。

说明书

技术领域

本发明属于环件辗扩加工技术领域，具体涉及一种离心铸造双金属复合环件热辗扩成形工艺。

背景技术

双金属复合环件可以最大限度的发挥内、外层单金属各自的最佳性能（如耐磨损、抗腐蚀），其所具有的物理、化学以及力学性能都比单一金属环件优越得多，成为贵重单金属环件的替代产品，在服役条件恶劣的石油化工、能源和航空航天等工业领域得到广泛的应用。

目前，双金属环件的生产方法主要有两种，一种是通过环件轧制工艺分别轧制成两个单金属环件，再将它们嵌合装配成双金属环件，其缺点是工序多、效率低，接触面质量差；另一种是将两个单金属环形锻坯同心贴合组装，利用轧环机使其产生壁厚减小、直径扩大的连续局部塑性变形，得到具有一定质量性能的双金属环件，其缺点是轧制过程稳定性差，轧制前制坯困难，设备投资大，材料浪费严重，只适用于小孔型、薄壁厚双金属复合环件的生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离心铸造双金属复合环件热辗扩成形工艺，可以有效地克服现有技术存在的缺点。

本发明的目的是这样实现的，其特征在于包括以下工艺步骤：

（1）对通过离心铸造工艺获得的双金属复合环坯进行等温加热，加热温度为1220~1250℃，保温时间8~10h；

（2）采用机械手及输送带将加热的双金属复合环坯放置在径轴向辗环机上；

（3）确定成形辊与环坯的接触关系：驱动辊与环坯外层的外表面接触并保持外切，芯辊与环坯内层的内表面接触并保持内切；

（4）驱动辊带动双金属环坯和芯辊作旋转运动，同时芯辊沿着环坯径向作直线进给运动，起消除宽展和鱼尾缺陷作用的端面锥辊只保持旋转运动而不沿轴向进给，使双金属复合环坯持续产生壁厚减小、直径扩大和截面轮廓成形的连续局部塑性变形；辗扩工艺的起始温度为1180~1200℃，辗扩时间6~7min，控制辗扩终了温度为870~900℃；辗扩前后轴向高度尺寸无变化，辗扩过程的初始阶段芯辊进给速度为2.5~3.5mm/s，达到壁厚减薄量的50~60%；稳定辗扩阶段芯辊进给速度为1.5~2.5mm/s，达到壁厚减薄量的90%；精辗整圆阶段芯辊进给速度为0.5~0.8mm/s，达到环件尺寸；

（5）当达到双金属复合环件外径的预设值时，由导向辊发出信号，芯辊停止进给，辗扩完毕。

本发明的优点及积极效果：通过高温连续局部塑性变形辗扩成形的双金属复合环件表面质量好，外形尺寸精确，具有缩短工艺流程、减小设备投资和节能节材的优点；同时，双金属复合环件及其交界面塑性变形充分，改善了铸态组织的热塑性，结合强度高，细化了双金属环形铸坯的内部晶粒组织，显著提高了其综合力学性能和使用寿命。

附图说明

图1为离心铸造双金属复合环件毛坯的截面示意图。

图2为离心铸造双金属复合环件热辗扩示意图。

图3为双金属复合环件的截面示意图。

图中：1-驱动辊2-导向辊3-环坯外层4-环坯内层5-芯辊6-端面锥辊7-环件外层8-环件内层。

具体实施方式

如图1~图3所示，本发明所述的一种离心铸造双金属复合环件热辗扩成形工艺，是在径轴向辗环机上进行的，双金属复合环坯的外层材料是40Cr钢，内层材料是Q345B钢；环坯外径D₀=1500mm，环坯内径d₀=1295mm，环坯高度H₀=92.5mm，内外层结合面直径D₀₁=1450mm；热辗扩成形后的双金属复合环件的尺寸是：环件外径D=1855mm，环件内径d=1708mm，环件高度H=92mm，内外层结合面直径D₁=1815mm；热辗扩成形的工艺步骤是：

（1）如图1所示，对通过离心铸造工艺获得的双金属复合环坯进行等温加热，加热温度为1250℃，保温时间8h；

（2）如图2所示，采用机械手及输送带将加热的双金属复合环坯放置在径轴向辗环机上；

（3）确定成形辊与环坯的接触关系：驱动辊1与环坯外层3的外表面接触并保持外切，芯辊5与环坯内层4的内表面接触并保持内切；

（4）驱动辊1带动双金属环坯和芯辊5作旋转运动，同时芯辊5沿着环坯径向作直线进给运动，起消除宽展和鱼尾缺陷作用的端面锥辊6只保持旋转运动而不沿轴向进给，使双金属环坯持续产生壁厚减小、直径扩大和截面轮廓成形的连续局部塑性变形；辗扩起始温度为1200℃，辗扩时间6min，控制辗扩终了温度为900℃；辗扩前后轴向高度尺寸无变化，辗扩过程的初始阶段芯辊5进给速度为3.5mm/s，使壁厚减薄至170mm；稳定辗扩阶段芯辊5进给速度为2.5mm/s，壁厚减薄至153mm；精辗整圆阶段芯辊5进给速度为0.8mm/s，达到环件尺寸；

（5）当达到双金属复合环件外径的预设值时，由导向辊2发出信号，芯辊5停止进给，辗扩完毕。