一種無磁鋼厚壁環形鍛件的制造方法技術

本發明專利技術公開了一種無磁鋼厚壁環形鍛件的制造方法，包括以下步驟：步驟一、先對環形無磁鋼鍛件第一次由內向外冷擴并保留足夠的冷擴變形量；步驟二、進行外側冷壓；步驟三、第二次冷擴變形強化至規定尺寸；步驟四、進行熱處理。本發明專利技術所述的第二次冷擴變形將會使冷壓變形后的環形無磁鋼鍛件金屬晶粒所產生的滑移變形和位錯得到重新分布，其環形無磁鋼鍛件內部的殘余應力局部峰值會降下來，再對殘余應力局部峰值再進行消除應力熱處理工藝，能大大地降低了鍛件內部組織的微觀殘余應力，而環形無磁鋼鍛件的強度則不會因為多次熱處理受到太大的影響；且方法簡單、操作方便。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種汽輪發電機組或核電站用的鍛件，特別涉及。
技術介紹
護環鍛件是汽輪發電機組的主要部件之一，套裝在轉子兩端部，它對轉子端部繞組起著固定、保護、防止變形、位移和偏心作用。護環鍛件承受轉子繞組端部及自身的巨大離心力、彎曲應力及熱套應力等，同時還須防止轉子端部因漏磁造成損耗而影響電機效率。它是汽輪發電機組承受應力最高的部件。為了保證機組的安全運轉，要求護環鍛件要有足夠高的強度和塑性指標、均勻的力學性能和最小的殘余應力，以及具有低磁性或無磁性。具備以上條件的護環鍛件必須用奧氏體無磁鋼材料來制造，由于無相變奧氏體鋼，不能通過傳統的材料熱處理方式來提高其強度，只能通過材料的冷變形強化來達到目的，冷變形強化是當護環這種環形無磁鋼鍛件的外形被拉長或壓扁時，其內部晶粒的形狀也隨之被拉長或壓扁，導致晶格發生畸變，使金屬進一步滑移的阻力增大，因此金屬的強度和硬度顯著提高，塑性和韌性明顯下降，產生所謂“變形強化”現象。現有護環鍛件的冷變形強化，一般是采用高壓由內向外進行“脹形”強化，內壁變形量較外壁大，由于其外圓是局部受力變形，造成了鍛件內部會產生一定的殘余應力，該殘余應力會降低環形無磁鋼鍛件的實際強度、降低疲勞極限，造成應力腐蝕和脆性斷裂，由于殘余應力的松弛，還使零件產生變形，大大的影響了構件的尺寸精度，局部殘余應力有時可達到很大的數值，甚至可能造成顯微裂紋并導致鍛件的破壞，因此降低和消除環形無磁鋼鍛件的殘余應力十分必要。目前現有方法是在環形無磁鋼鍛件由內向外變形膨脹擠壓后直接采用后期“消除應力熱處理”工藝進行熱處理，即將環形無磁鋼鍛件緩慢加熱到較低溫度(例如300 450°C )，保溫一段時間，使金屬內部發生弛豫，然后緩冷下來。由于無磁鋼鍛件由內向外冷變形后殘余應力較大，直接用熱處理的方法只能去除部分殘余應力，并不能將內應力完全去除，常常不能完全滿足要求，且如果熱處理次數過多、時間過長，即使殘余應力值滿足了要求，但是卻造成了環形無磁鋼鍛件的強度不能滿足使用要求。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術中所存在的環形無磁鋼鍛件由內向外變形膨脹擠壓后直接采用熱處理工藝的制造方法容易導致環形無磁鋼鍛件局部殘余應力還較高的上述不足，提供，該制造方法加工出來的無磁鋼厚壁環形鍛件在保證強度的基礎上，在很大程度上能降低鍛件內部的殘余應力。為了實現上述專利技術目的，本專利技術提供了以下技術方案 ，包括以下步驟 步驟一、第一次由內向外冷擴，將所述環形無磁鋼鍛件進行第一次由內向外冷擴，控制所述環形無磁鋼鍛件內孔冷擴變形量，并保留一定的變形余量； 步驟二、外側冷壓，將所述環形無磁鋼鍛件進行外側冷壓，控制所述環形無磁鋼鍛件外徑冷壓變形量達到工藝規定尺寸要求； 步驟三、第二次由內向外冷擴，將所述環形無磁鋼鍛件進行第二次由內向外冷擴，使環形無磁鋼鍛件內孔變形余量冷擴變形至工藝規定尺寸要求； 步驟四、熱處理，將冷變形強化過后的所述環形無磁鋼鍛件進行熱處理。優選地，所述環形無磁鋼鍛件進行步驟三中所述第二次由內向外冷擴后，若環形無磁鋼鍛件的外徑不符合要求時，可以再次對環形無磁鋼鍛件進行所述外側冷壓，或者通過切割的方式，使環形無磁鋼鍛件滿足工藝規定尺寸。優選地，所述環形無磁鋼鍛件進行所述步驟一第一次由內向外冷擴和所述步驟三第二次由內向外冷擴時，將環形無磁鋼鍛件豎直放置在下沖模和上沖模之間，所述環形無磁鋼鍛件內孔、上沖模、下沖模相互配合，且所述環形無磁鋼鍛件內孔、上沖模、下沖模圍成一個密封空腔，所述空腔內裝有超高壓液體，所述上沖模承載可調下壓量的壓機沖壓。環形無磁鋼鍛件進行的兩次從內向外冷擴時，在環形無磁鋼鍛件內孔、上沖模、下沖模相互配合形成密封的空腔內設有超高壓液體，在壓機強大壓力的作用下，上沖模、下沖模相向擠壓環形無磁鋼鍛件內孔，空腔體積將會變小，進而空腔內的超高壓液體體積也會相應變小而產生超高壓，該超高壓液體產生的超高壓會反向擠壓環形無磁鋼鍛件內孔，從而促使環形無磁鋼鍛件內孔直徑向外變大，由于整個環形無磁鋼鍛件體積是一定的，則其相應的高度會變小。通過控制壓機的壓下量，可以實現控制環形無磁鋼鍛件內孔直徑向外擴大的變形量，即可以實現環形無磁鋼鍛件第一次內孔冷擴變形并保留一定余量，第二次內孔冷擴至規定工藝尺寸。優選的，所述環形無磁鋼鍛件進行所述步驟二外側冷壓時，將所述環形無磁鋼鍛件以臥放方式放置在上壓模、下壓模之間，且其外側與所述上壓模、下壓模相互配合，所述環形無磁鋼鍛件內孔插有與之相互配合的芯棒，所述上壓模承載可調下壓量的壓機沖壓。在環形無磁鋼鍛件進行冷壓時，為了避免破壞已經冷擴到規定工藝尺寸的環形無磁鋼鍛件內孔，在環形無磁鋼鍛件內孔里適配有一根芯棒，待環形無磁鋼鍛件外徑冷壓至規定工藝尺寸時，再將內孔的芯棒拆除即可；另外為了環形無磁鋼鍛件外形冷壓的均勻，通過壓機的壓下量來控制環形無磁鋼鍛件被冷壓的變形量，并在每冷壓一段時間之后，轉動環形無磁鋼鍛件再進行冷壓，使其外形的變形量保持均勻。優選地，與環形無磁鋼鍛件內孔相互配合的所述上沖模、下沖模均為圓臺形，所述上沖模、下沖模的圓臺小端分別嵌入所述環形無磁鋼鍛件內孔。圓臺形狀的上沖模、下沖模不僅能夠方便壓機將其壓入環形無磁鋼鍛件內孔，提高環形無磁鋼鍛件空腔的密閉性，而且便于冷擴完畢、壓機壓力卸壓后上沖模、下沖模從環形無磁鋼鍛件上拆卸下來。優選地，所述超高壓液體介質為水。超高壓液體選擇普通的水，水對環形無磁鋼鍛件產生的最大壓力可以達到6000-7000個大氣壓，且水在冷擴過程中不會損傷或腐蝕環形無磁鋼鍛件，成本也比較低廉MTv ο優選地，與環形無磁鋼鍛件外側相互配合的所述上壓模表面、下壓模表面為內凹弧面。優選地，所述上壓模、下壓模之間設有承載彈簧相互連接。上壓模表面、下壓模表面設計為內凹弧面，增大了上壓模、下壓模與環形無磁鋼鍛件外側的接觸面積，環形無磁鋼鍛件夾持的更為平穩，且上壓模、下壓模之間設置的承載彈簧可以使上壓模、下壓模在承受壓機下壓時能保持相互平行相向穩定的擠壓環形無磁鋼鍛件，利于環形無磁鋼鍛件冷壓時變形更為均勻。優選地，所述環形無磁鋼鍛件內孔若為異型孔，如階梯孔，則先將環形無磁鋼鍛件內孔加工成圓孔并留有一定余量，再進行所述從內向外冷擴以及所述外側冷壓，最后將所述環形無磁鋼鍛件圓孔加工成所需異型孔。對于環形無磁鋼鍛件內孔為異型孔，如果對環形無磁鋼鍛件直接進行由內向外冷擴和外側冷壓，則冷變形之后的環形無磁鋼鍛件由于壁厚不相同，上沖模、下沖模夾持冷擴時容易造成環形無磁鋼鍛件變形不均勻，不能滿足所需工藝尺寸，且內外側壁厚薄不同位置的力學性能相差也會很大；故先將環形無磁鋼鍛件內孔加工成圓形通孔并留有一定余量，再進行所述從內向外冷擴以及所述外側冷壓，最后將所述環形無磁鋼鍛件圓孔加工切除多于余量成所需異型孔，其切除圓孔余量并不會影響其所需強度、硬度等力學性能要求。與現有技術相比，本專利技術的有益效果 本專利技術所述，在冷變形強化階段先實施環形無磁鋼鍛件第一次由內向外冷擴，保留足夠的冷擴變形量，之后進行外側冷壓，然后再實施第二次冷擴變形強化，使其達到規定工藝尺寸；其中第二次冷擴變形強化將會使冷壓變形強化后環形無磁鋼鍛件金屬晶粒所產生的滑移變形和位錯得到重新分布，環形無磁鋼鍛件內部的殘余應力局部峰值將本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無磁鋼厚壁環形鍛件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、第一次由內向外冷擴，將所述環形無磁鋼鍛件(1)進行第一次由內向外冷擴，控制所述環形無磁鋼鍛件(1)內孔冷擴變形量，并保留一定的變形余量；步驟二、外側冷壓，將所述環形無磁鋼鍛件(1)進行外側冷壓，控制所述環形無磁鋼鍛件(1)外徑冷壓變形量達到工藝規定尺寸要求；步驟三、第二次由內向外冷擴，將所述環形無磁鋼鍛件(1)進行第二次由內向外冷擴，使環形無磁鋼鍛件(1)內孔變形余量冷擴變形至工藝規定尺寸要求；步驟四、熱處理，將冷變形強化過后的所述環形無磁鋼鍛件(1)進行熱處理。

【技術特征摘要】
1.一種無磁鋼厚壁環形鍛件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一、第一次由內向外冷擴，將所述環形無磁鋼鍛件(I)進行第一次由內向外冷擴，控制所述環形無磁鋼鍛件(I)內孔冷擴變形量，并保留一定的變形余量； 步驟二、外側冷壓，將所述環形無磁鋼鍛件(I)進行外側冷壓，控制所述環形無磁鋼鍛件(I)外徑冷壓變形量達到工藝規定尺寸要求； 步驟三、第二次由內向外冷擴，將所述環形無磁鋼鍛件(I)進行第二次由內向外冷擴，使環形無磁鋼鍛件(I)內孔變形余量冷擴變形至工藝規定尺寸要求； 步驟四、熱處理，將冷變形強化過后的所述環形無磁鋼鍛件(I)進行熱處理。2.根據權利要求1所述的一種無磁鋼厚壁環形鍛件的制造方法，其特征在于，所述環形無磁鋼鍛件(I)進行步驟三中所述第二次由內向外冷擴后，若環形無磁鋼鍛件(I)的外徑不符合要求時，可以再次對環形無磁鋼鍛件(I)進行所述外側冷壓，或者通過切割的方式，使環形無磁鋼鍛件(I)滿足工藝規定尺寸。3.根據權利要求1所述的一種無磁鋼厚壁環形鍛件的制造方法，其特征在于，所述環形無磁鋼鍛件(I)進行所述步驟一第一次由內向外冷擴和所述步驟三第二次由內向外冷擴時，將環形無磁鋼鍛件(I)豎直放置在下沖模(202)和上沖模(201)之間，所述環形無磁鋼鍛件(I)內孔、上沖模(201)、下沖模(202)相互配合，且所述厚壁環形無磁鋼鍛件(I)內孔、上沖模(201)、下沖模(202)圍成一個密封空腔，所述空腔內裝有超高壓液體(3)，所述上沖模(201)承載可調下壓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鮮勇，丁宇，朱立祥，
申請(專利權)人：德陽萬鑫電站產品開發有限公司，
類型：發明
國別省市：