护环热成形短流程工艺的研究.pdf

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1、《大型铸锻件》No．4HEAVYCASTINGANDF0RGINGJuly2012护环热成形短流程工艺的研究禹兴胜田继红何文武郭会光(1．中信重工机械股份有限公司重型铸锻厂，河南471039；2．太原科技大学材料科学与工程学院，山西030024)摘要：针对目前护环制造工艺流程长、质量难以控制等问题，通过分析热成形技术，提出了几种护环复合成形新工艺。关键词：护环；复合成形；短流程工艺中图分类号：TG376．5文献标识码：BResearchontheShortProcessforRetainingRingHo

2、tFormingYuXingsheng，TianJihong，HeWenwu，GuoHuiguan1]Abstract：Aimingattherecentproblemsoflongmanufacturingprocessanddificultlycontrolledqualityforretai·ningring，thispaperanalyzeshotformingtechniqueandprovidesnewprocessforcompoundformingofseveralretainingtin

3、gs．Keywords：retainingrings；compoundforming；shortprocess电力装备的发展对电站大锻件提出了巨大的Mnl8Crl8N钢为我国当前护环首选钢种。需求，其中发电机转子、护环更是紧缺产品。发电对Mn18Cr18N钢进行热拉伸、热压缩、热变形再机护环是装在转子两端固定线圈的重要大型零结晶等试验可以测知钢在热成形时工艺塑性变件，在强磁场中工作，要承受高速旋转的巨大离心化、高温变形力学行为、热成形再结晶组织结构演力，还承受动载装配应力、交变应力、集中应力以变等。Mnl

4、8Crl8N钢热变形试验结果如图1～图及应力腐蚀的强烈作用，因而要求护环具有极高4所示。的强度、均匀的组织性能、良好的韧性、最小的残余应力、规定的导磁率和优良的抗应力腐蚀性能。长期以来护环制造工艺过程主要包括：电炉V炼钢一电渣重熔一热锻制坯一固溶处理一粗加工心斛譬嫖＼一强化性能一消除应力(稳定尺寸)处理一质量嚏嘣检验等环节。其中，热锻制坯一般在普通的自由籀锻造压力机上进行。主要工序为：钢锭开坯下料_÷镦粗冲孔芯棒扩孔一芯棒拔长一修正等。该工艺流程冗长，能源、劳动力消耗巨大，效率低下。温度／~C热成形制坯不

5、仅使护环成型，而且还是决定图1Mnl8Crl8N钢热拉伸性能变化护环内部微观组织是否达标的重要环节。自由锻Figure1Hottensileprope：aiesofMnl8Crl8Nsteel虽然省力、简便，但由于自由锻为局部成形，变形分布不均匀、工序多、变形慢等原因造成护环锻造过程中会产生锻造开裂、锻件内部粗晶混晶等缺陷。同时由于自由锻工艺流程长、可控性差、质量效益难以提升，成为生产发展的制约因素。为了解决这一难题，本文对热锻过程进行了研究。1热变形模拟试验(a)1050oC塑性断口(b)850℃脆性断

6、口收稿日期：2012—04—11作者简介：禹兴胜(1970一)，男，硕士，工程师，主要从事锻造工艺图2热拉伸宏观断口研究与生产管理工作。Figure2Macroscopicfi：aetureforHottensile7No．4《大型铸锻件》July2012HEAVYCASTINGANDFORGING使用模具可以有效地规整制坯尺寸，减少裂纹缺陷，同时改变坯料成形时的应力、变形状态，控制金属流动，因此可以提高压实效果。对于有较大内孔的坯件还要经模内限制扩孔，如图6所示。然而将自由锻成形改为模内成形时，变形力会

7、大幅增加。为解决这个问题，又研发了模内包套冲挤成形技术(图7)及模内限制包套分步扩挤成形技术(图8)。该工艺中，因为坯料外加一个软金属包套，在成形时包套能起润滑、保温、防止坯料开裂破坏的作用，加上分步扩孔、图3热压缩应力应变关系控制金属流动，达到了省力和变形均匀的目的。Figure3Stress—trainrelationshipforhotcompression与自由锻制坯相比，该套工艺能够比较好的控制成形的热力学参数，同时改善成形过程中应力变形状态，有效地防止锻造开裂破坏，提高组织性能的可控性。而采取

8、分步冲孔、扩孔及包套冲挤等方法可以实现护环省力成形、复合成形，并且能使热成形过程中护环的内部组织得到优化，成形质量、效率得到一定的提高。图4950(℃再结晶组织Figure4Reerystallizedmicrostructureat950％通过高温变形试验可知，随着热成形温度的提升，变形抗力下降，塑性上升，尤其在950~C左右变化比较明显。当温度降低至900oC以下时，该钢的变形抗力急剧增高，硬化明显，塑性较低，锻造过程难以