大型錐形環(huán)鍛件自由鍛造新工藝
石化工業(yè)等壓力容器產(chǎn)品中，有一種上下直徑不同的等壁厚錐形環(huán)鍛件。隨著壓力容器設(shè)備向大型化發(fā)展,對(duì)這類(lèi)鍛件的性能提出了更嚴(yán)格的要求。錐形環(huán)鍛件的成型屬于大型異形鍛件鍛造，成形難度大。長(zhǎng)期以來(lái)，我們一直采用將傳統(tǒng)的直壁環(huán)形鍛件機(jī)加工出錐形環(huán)鍛件的工藝方法。這種方法不僅材料浪費(fèi)極大，加工工時(shí)長(zhǎng)，而且改變了錐形環(huán)鍛件金屬的纖維流線，筒體內(nèi)外層相對(duì)致密的鍛造區(qū)域也被機(jī)加工掉，造成鍛件組織性能不佳，熱處理工序壓力增大。為此，我們針對(duì)熱高壓分離器設(shè)備過(guò)渡環(huán)鍛件開(kāi)展了一系列研究工作，著力實(shí)現(xiàn)錐形環(huán)整體異形鍛造。
一 工藝分析
（1）工藝采用鋼錠直接氣割水冒口下料。利用下料鐓粗比和后續(xù)的坯料拔長(zhǎng)、擴(kuò)孔比來(lái)達(dá)到所需的鍛比，從而達(dá)到鍛透壓實(shí)、均勻變形的目的。
（2）沖孔時(shí)使用空心沖子。為了保證將鋼錠水、冒口端的質(zhì)量薄弱部位完全沖掉，通過(guò)對(duì)鐓粗高度的控制，選取了較大的沖孔尺寸。
（3）以體積不變條件做為貫穿始終的工藝基本原理和計(jì)算基礎(chǔ)，改變傳統(tǒng)制壞觀念，將擴(kuò)孔前的中間坯設(shè)計(jì)為不等壁厚的帶孔件。計(jì)算時(shí)忽略擴(kuò)孔時(shí)沿軸向的金屬流動(dòng),中間坯每一截面的金屬分布按成品相應(yīng)截面所需的金屬進(jìn)行分布，同時(shí)考慮火耗及鍛造形狀誤差,讓金屬在擴(kuò)孔過(guò)程中自然沿周向流動(dòng),形成帶錐度的環(huán)。
二 技術(shù)難點(diǎn)
（1）鍛件制坯尺寸的測(cè)算
準(zhǔn)確計(jì)算鍛件中間壞的尺寸，保證兩端的變形量，制坯過(guò)程中仔細(xì)測(cè)量，確保按工藝尺寸下料。這是保證鍛件尺寸的關(guān)鍵。
（2）中間坯的尺寸控制
采用上平、下V砧鍛出帶孔的錐形坯料難度是很大的。實(shí)際操作中必須使用芯棒進(jìn)行局部拔長(zhǎng)，并嚴(yán)格控制坯料的角度，才能保證兩端的壁厚分配達(dá)到工藝要求。
（3）在擴(kuò)孔過(guò)程中保證錐度
在擴(kuò)孔過(guò)程中,由于受軸向伸長(zhǎng)、坯料扭轉(zhuǎn)等因素的影響,擴(kuò)孔過(guò)程的錐度將很難保證,無(wú)論工藝或操作上都必須要有足夠的措施加以保證。
三 工藝參數(shù)及操作要點(diǎn)
（1）為了使鍛件組織均勻、枝晶破碎，除在煉鋼和熱處理方面采取措施外,在鍛造過(guò)程中對(duì)鍛比也進(jìn)行了規(guī)定。
（2）以體積不變做為貫穿始終的計(jì)算基礎(chǔ)。通過(guò)理論分析和數(shù)值模擬,分別確定大小端對(duì)軸向伸長(zhǎng)量的貢獻(xiàn),在制壞時(shí)進(jìn)行工藝參數(shù)補(bǔ)償。
（3）鍛造加熱溫度選為1220～1 250℃。
四 結(jié)語(yǔ)
（1）生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，采用新開(kāi)發(fā)的大型異形環(huán)件整體鍛造工藝方案不僅成形效果良好，而且鍛件各部分尺寸均能滿足加工要求，探傷完全合格。用該方法完全可以實(shí)現(xiàn)壓力容器用大型錐形環(huán)鍛件的鍛造。
（2）大型錐形環(huán)鍛件鍛造過(guò)程中最關(guān)鍵的問(wèn)題就是要確保鍛件在擴(kuò)孔過(guò)程中的錐度，這一要求貫穿了整個(gè)制壞和成形過(guò)程。
（3）大型錐形環(huán)鍛件的制壞面積能否滿足擴(kuò)孔變形的需要也同樣是決定鍛件能否成功的關(guān)鍵，因此在制壞過(guò)程中必須嚴(yán)格監(jiān)控。
（4）大型錐形環(huán)鍛件在成形過(guò)程中的扭轉(zhuǎn)也是不容忽視的問(wèn)題，必須采取特別措施予以控制。
（5）與直壁環(huán)鍛件工藝方案相比，大型錐形環(huán)件工藝方案不僅減少了原材料投入和機(jī)加工臺(tái)時(shí)，縮短了生產(chǎn)周期，降低了成本，而且由于這種鍛造方式使筒體纖維連續(xù)，因此使產(chǎn)品質(zhì)量也得到了進(jìn)一步提高。我們的實(shí)踐充分證明了這種工藝方案兼具經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，具有推廣價(jià)值。