大型環(huán)形件成形加工方法技術(shù)

大型環(huán)形件成形加工方法，涉及一種大型環(huán)形件制造方法。針對現(xiàn)有鋼板切割法或是扎制輾擴法所成形環(huán)形件，其只能成形矩形等截面形式簡單的環(huán)形件，而且要實現(xiàn)環(huán)形件的密封功能，其后續(xù)機械加工量較大的缺點，本發(fā)明專利技術(shù)通過下述方案予以實現(xiàn)：分段鍛成方坯或是鋼板切割直條狀坯料→加工基準(zhǔn)面→機加工截面形狀→壓制成形→畫線去端頭→加工焊接坡口→拼焊成圓環(huán)形件→現(xiàn)場精加工。采用本發(fā)明專利技術(shù)工藝制造的環(huán)形件制造成本低、后續(xù)機械加工量小、加工后平面度好、且不受大型立車等設(shè)備加工能力的限制，可用于加工超大直徑特別是受加工設(shè)備限制的特大型環(huán)形件，最大直徑可達３０ｍ。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種大型環(huán)形件的制造方法。
技術(shù)介紹
環(huán)形件廣泛用于冶金、石油化工、航天、航空等工業(yè)中。現(xiàn)有的環(huán)形件制造技術(shù)主要有馬架擴孔、軋制輾擴法及鋼板切割法等。馬架擴孔是將毛坯套在芯軸上，在壓力機或鍛錘上用上砧錘打毛坯，產(chǎn)生沿圓周方向的拔長，使鍛件壁厚減薄，內(nèi)、外徑同時增加，從而達到所要求的直徑尺寸要求，然后通過車削等機械加工方式完成環(huán)形件截面的制造。其缺點是直徑尺寸偏差大、環(huán)形件壁厚不均勻、切削加工量大。另外，受設(shè)備高度限制加工的直徑一般不超過1m。馬架擴孔獲得環(huán)形件通常也是下面提到輾環(huán)工藝的毛坯。軋制輾擴法是首先采用馬架擴孔或其它一些鍛造方式進行環(huán)件制坯，然后在環(huán)件軋制設(shè)備上采用旋轉(zhuǎn)模具對環(huán)件毛坯局部連續(xù)施壓成形，使環(huán)形件整體壁厚減小、直徑擴大、截面輪廓成形，最終使環(huán)形件成為一定形狀和尺寸的環(huán)形件毛坯，然后再通過大型立車進行截面機械加工。軋制輾擴法制造環(huán)形件的優(yōu)點是所需要的設(shè)備噸位小、材料利用率較高、振動沖擊小、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。采用該方法制造的環(huán)件外徑尺寸為40～10000mm，應(yīng)用范圍也較廣，常見的環(huán)件產(chǎn)品有軸承環(huán)、齒輪環(huán)、火車車輪輪箍、燃汽輪機環(huán)、電機集電環(huán)及核反應(yīng)堆容器環(huán)件等。申請?zhí)?00410060885.0中介紹了一種矩形截面鋁合金環(huán)形件的軋制成形方法。上述兩種技術(shù)是制造整體環(huán)形件的主要方法，此外還有鋼板切割法，鋼板切割法的生產(chǎn)設(shè)備最為簡單、投資小，且材料利用率較低。對于空間環(huán)境模擬器、大型風(fēng)洞和水輪機轉(zhuǎn)子等大型裝備中使用的大型環(huán)形件，環(huán)形件的直徑超過5m，由于其尺寸大，即使用軋制輾擴法能在工廠制造出來，由于超寬和超高也無法運輸。因此對于直徑超過5m的大型環(huán)形件通常采用分瓣成形加工。分瓣環(huán)形件的一種制造方法是采用鋼板切割法加工成弧段坯料，然后拼成整圓在立車上加工到設(shè)計的形狀和尺寸，最后運至施工現(xiàn)場，再將若干弧段組焊成完整的環(huán)形件，并與容器組焊。分瓣環(huán)形件的另一種制造方法采用鋼板切割法加工成直段坯料或是直接將毛坯鍛成方坯，然后在液壓機上用模具冷彎成弧段，退火去應(yīng)力熱處理后，拼成整圓在立車上加工到設(shè)計的形狀和尺寸，最后運至施工現(xiàn)場，將若干弧段組焊成完整的環(huán)形件，該方法較鋼板弧段切割法材料利用率高。這兩種方法的主要缺點是需要使用大型立車加工環(huán)形件截面形狀，帶來兩個問題，一是成本高；二是對于直徑超過國內(nèi)最大直徑16m立車的環(huán)形件無法加工。而對于一些有密封要求的大型環(huán)形件，控制環(huán)形件的平面度與槽底的平面度是加工工藝的主要目標(biāo)。根據(jù)以往經(jīng)驗，由于道路、車輛以及運輸過程振動引起的變形等問題，整體加工后運至現(xiàn)場安裝往往很難實現(xiàn)。例如用大立車進行整體加工，其機床的加工精度是可行的，但其裝夾變形誤差遠大于機床誤差。整體工件的運輸過程中車輛的振動使工件發(fā)生很大的變形，如Φ5m整體環(huán)形件變形可達4mm～5mm之多。而且對于大型環(huán)形件，分段拼成整圓在立車上加工到設(shè)計的形狀和尺寸后，需拆分成若干環(huán)段運至現(xiàn)場焊接拼裝成整體環(huán)形件，此過程中，由于焊接拼裝引起的焊接變形也會使得整個環(huán)形件的平面度難以保證。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對上述介紹的環(huán)形件分瓣成形的鋼板切割法、冷彎法或是整體扎制輾擴法所成形環(huán)形件，其只能成形矩形等截面形式簡單的環(huán)形件，而且要實現(xiàn)環(huán)形件的密封功能，其后續(xù)機械加工量較大的缺點，本專利技術(shù)提出了一種新的。本專利技術(shù)是通過下述方案予以實現(xiàn)的分段鍛成方坯或是鋼板切割直條狀坯料→加工基準(zhǔn)面→機加工截面形狀→壓制成形→畫線去端頭→加工焊接坡口→拼焊成圓環(huán)形件→現(xiàn)場精加工，具體工藝過程如下一、根據(jù)預(yù)成形環(huán)形件的直徑尺寸將其分成n個子段，每個子段的坯料尺寸確定如下各段坯料長度L為L＝2πR/n+(1～2)*H，L尺寸或分段數(shù)n要考慮鋼板長度并保證壓制成弧段后的運輸要求，采用鍛造成型或鋼板切割方法將預(yù)成形環(huán)形件加工成滿足上述條件的方坯或是直條狀坯料；二、然后依次進行退火處理、型面加工，得到異型截面坯料；三、將兩個非對稱的異型截面坯料通過焊接的形式，使其成為對稱截面的坯料，然后在液壓機或臥式彎曲機上進行壓制，壓制工藝過程如下將上述焊接后的坯料的一端置于凸模和凹模之間，隨著模具的閉合，在凸凹模具之間的坯料壓制成形，開啟模具，進行送料，每次送料量要小于凸模的長度，而后再次閉合壓制，以此類推，直至最后一步壓制完成；四、壓制成形的環(huán)形件曲率尺寸達到設(shè)計要求后，將焊縫打開，去端頭加工焊接坡口，然后將經(jīng)壓制后的n個子段組焊成整個環(huán)形件；五、最后對整個環(huán)形件進行銑削、磨削、珩磨、拋光精整加工處理。采用本專利技術(shù)工藝制造的環(huán)形件制造成本低、后續(xù)機械加工量小、加工后平面度好、且不受大型立車等設(shè)備加工能力的限制，可用于加工直徑超過20m以上受加工設(shè)備限制的特大型環(huán)形件。成形材料可以是低碳鋼、合金鋼、鋁合金等各種金屬材料。附圖說明圖1為φ8.5m環(huán)形件截面圖；圖2為環(huán)形件臥式壓制結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的局部放大圖；圖4為壓制成形工藝過程圖；圖5為φ8.5m環(huán)形件焊接順序圖；圖6為檢測點位置及坡口結(jié)構(gòu)圖；圖7為多功能機床原理圖，其中1中心支撐架，2配重，3中心支撐，4橫梁，5徑向?qū)к壖斑M給，6銑削頭，7垂直導(dǎo)軌及進給，8徑向?qū)к壖斑M給，9同向進給，10環(huán)形件。具體實施例方式具體實施方式一本實施方式通過下述方案對異型截面環(huán)形件進行彎曲成形分段鍛成方坯或是鋼板切割直條狀坯料→加工基準(zhǔn)面→機加工截面形狀→壓制成形→畫線去端頭→加工焊接坡口→拼焊成圓環(huán)形件→現(xiàn)場精加工，具體工藝過程如下一、根據(jù)預(yù)成形環(huán)形件的直徑尺寸將其分成n個子段，每個子段的坯料尺寸確定如下每個環(huán)形件由n段組成，各段坯料長度L為L＝2πR/n+(1～2)*H，L尺寸或分段數(shù)n要考慮鋼板長度并保證壓制成弧段后的運輸要求，由于環(huán)形件彎曲時兩端部存在直段，不能達到曲率要求，故兩端要預(yù)留一定的工藝端頭，每端長度為成形件高度方向尺寸H的1～2倍。寬度B尺寸為B＝(1+10～20％)B/，高度H尺寸為H＝(1+10～20％)H/，其中B/和H/分別為環(huán)形件寬度及高度方向的凈尺寸，10～20％為機加工余量。采用鍛造成型或鋼板切割方法將預(yù)成形環(huán)形件加工成滿足上述條件的方坯或是直條狀坯料；二、然后依次進行退火處理、型面加工，得到異型截面坯料；三、將兩個非對稱的異型截面坯料通過焊接的形式，使其成為對稱截面的坯料，然后在液壓機或臥式彎曲機上進行壓制，壓制工藝過程如下將上述焊接后的坯料的一端置于凸模和凹模之間，隨著模具的閉合，在凸凹模具之間的坯料壓制成形，開啟模具，進行送料，每次送料量要小于凸模的長度，而后再次閉合壓制，以此類推，直至最后一步壓制完成；四、壓制成形的環(huán)形件曲率尺寸達到設(shè)計要求后，將焊縫打開，去端頭加工焊接坡口，然后將經(jīng)壓制后的n個子段組焊成整個環(huán)形件；五、最后對整個環(huán)形件進行銑削、磨削、珩磨、拋光精整加工處理。本實施方式中，對于5m-10m的環(huán)形件用液壓機壓制。本實施方式中，對于10m-30m的環(huán)形件用臥式彎曲機壓制。本實施方式中，環(huán)形件的材質(zhì)為低碳鋼、合金鋼或鋁合金等各種金屬材料。具體實施方式二本實施方式以φ8.5m、截面凈尺寸如圖1所示的環(huán)形件壓制成形為例，通過下述方案對其進行成形加工分段鍛成方坯或是鋼板切割直條狀坯料→加工基準(zhǔn)面→機加工各個側(cè)面及截面形狀→立式或臥式壓制成形→畫線去端頭→本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
大型環(huán)形件成形加工方法，其特征在于所述方法為：分段鍛成方坯或是鋼板切割直條狀坯料→加工基準(zhǔn)面→機加工截面形狀→壓制成形→畫線去端頭→加工焊接坡口→拼焊成圓環(huán)形件→現(xiàn)場精加工，具體工藝過程如下：一、根據(jù)預(yù)成形環(huán)形件的直徑尺寸將其分成ｎ 個子段，每個子段的坯料尺寸確定如下：各段坯料長度Ｌ為：Ｌ＝２πＲ／ｎ＋（１～２）＊Ｈ，Ｌ尺寸或分段數(shù)ｎ要考慮鋼板長度并保證壓制成弧段后的運輸要求，采用鍛造成型或鋼板切割方法將預(yù)成形環(huán)形件加工成滿足上述條件的方坯或是直條狀坯料；二、然 后依次進行退火處理、型面加工，得到異型截面坯料；三、將兩個非對稱的異型截面坯料通過焊接的形式，使其成為對稱截面的坯料，然后在液壓機或臥式彎曲機上進行壓制，壓制工藝過程如下：將上述焊接后的坯料的一端置于凸模和凹模之間，隨著模具的閉合， 在凸凹模具之間的坯料壓制成形，開啟模具，進行送料，每次送料量要小于凸模的長度，而后再次閉合壓制，以此類推，直至最后一步壓制完成；四、壓制成形的環(huán)形件曲率尺寸達到設(shè)計要求后，將焊縫打開，去端頭加工焊接坡口，然后將經(jīng)壓制后的ｎ個子段組焊 成整個環(huán)形件；五、最后對整個環(huán)形件進行銑削、磨削、珩磨、拋光精整加工處理。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：苑世劍，滕步剛，王仲仁，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：93[中國|哈爾濱]