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    广西11选5彩票控: 多单元同质金属叠锻生产主轴锻件的方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    广西11选5大小走势图 www.fnjpv.tw CN201610748584.X

    申请日:

    2016.08.29

    公开号:

    CN106312454A

    公开日:

    2017.01.11

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B23P 15/00申请日:20160829|||公开
    IPC分类号: B23P15/00 主分类号: B23P15/00
    申请人: 辽宁北祥重工机械制造有限公司; 白仁伟
    发明人: 白仁伟; 白润达
    地址: 112611 辽宁省铁岭市高新技术产业开发区-73
    优先权:
    专利代理机构: 沈阳亚泰专利商标代理有限公司 21107 代理人: 史力伏
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610748584.X

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.11.13|||2017.02.08|||2017.01.11

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种多单元同质金属叠锻生产主轴锻件的方法,解决现有技术存在的铸锭过程中由于操作不当或注速、铸温控制不当,使得铸成的钢锭内部存在空洞、裂纹、偏析和第二相等缺陷,从而导致大型锻件报废的问题。该方法包括:把符合成分要求的轧制板坯作为金属单元体,在真空焊接室内采用激光束进行融合焊接,根据大锻件内部空洞型缺陷闭合条件制定出合理的锻造和加热工艺,使多个金属板坯单元体通过高温保压焊合成整体坯料,再把坯料锻造成工艺尺寸要求的主轴锻件。该方法避免了大钢锭偏析、夹杂、缩孔、疏松、裂纹等缺陷,提升了锻件的整体质量,提高了材料的利用率,降低了能耗,具有显著的经济效益。

    权利要求书

    1.一种多单元同质金属叠锻生产主轴锻件的方法,其特征在于:包括如下步骤:
    步骤一、根据材质计算焊合所需应变量及温度等因素的影响,依据在大锻件的生产过
    程中,锻坯内部宏观与微观空洞型缺陷的闭合条件:
    <mrow> <msub> <mi>&gamma;</mi> <mi>s</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>&sigma;</mi> <mi>m</mi> </msub> <msub> <mi>&sigma;</mi> <mi>s</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mi>F</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
    式中:γs——八面体的切应变
    V0——原始的空洞率
    其中,
    确定空洞的面积,再根据空洞面积确定板坯单元体的截面尺寸,选择出合适尺寸的轧
    制板坯;
    步骤二、多个相同材质的金属板坯单元体在进行堆叠之前,对板坯单元体的接触面进
    行处理,首先去除板坯单元体表面的氧化皮,然后用有机溶剂清洗板坯单元体的表面;以确
    保板坯单元体需要焊接的接触面高度清洁,无杂质、油渍及表面氧化物等残留,尽可能地减
    少主轴锻件的缺陷;
    步骤三、将清洁后的板坯单元体逐层堆叠,然后快速地转入到真空焊接室内,采用激光
    束融化母材的方式,对堆叠的板坯单元体的各结合处进行融合焊接;以使堆叠的板坯单元
    体形成一个整体,并防止结合处进入杂质,影响锻造效果;
    步骤四、将焊接成一体的堆叠板坯单元体平放在加热炉的垫铁上,单元体的焊接面平
    行于水平面,然后开始对板坯单元体进行加热,加热工艺为:在350℃保温10小时后,以小于
    或等于50℃/小时的升温速率将温度升高到750℃,在750℃保温7小时,然后再以小于或等
    于50℃/小时的升温速率将温度升高到1080℃,并在1080℃保温12小时后,按照加热炉的自
    动加热功率快速升温到1220℃,最后在1220℃保温20小时;以在对板坯单元体进行加热的
    同时,消除经过激光束融合焊接的堆叠板坯单元体的内应力;
    步骤五、把加热后的堆叠板坯单元体吊装到水压机的墩粗平台上,对堆叠板坯单元体
    进行墩粗保压焊合,墩粗保压焊合的温度、保温时间和焊接比压三者满足菲克第二定律,使
    板坯单元体的裂隙型缺陷充分的焊合;菲克第二定律指出,在非稳态扩散过程中,在距离x
    处,浓度随时间的变化率等于该处的扩散通量随距离变化率的负值,即
    <mrow> <mfrac> <mrow> <mo>&part;</mo> <mi>C</mi> </mrow> <mrow> <mo>&part;</mo> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mo>&part;</mo> <mi>J</mi> </mrow> <mrow> <mo>&part;</mo> <mi>x</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>
    将代入上式,得
    <mrow> <mfrac> <mrow> <mo>&part;</mo> <mi>C</mi> </mrow> <mrow> <mo>&part;</mo> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mo>&part;</mo> <mrow> <mo>&part;</mo> <mi>x</mi> </mrow> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>D</mi> <mfrac> <mrow> <mi>d</mi> <mi>C</mi> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>x</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
    式中:t——扩散时间(s)
    C——扩散物质的体积浓度(kg/m3)
    x——距离(m)
    板坯单元体的裂纹在墩粗保压焊合过程中,经过裂尖钝化、裂纹分节、裂腔球化、空洞
    愈合及质量均匀化等阶段,最终完成愈合;
    步骤六、对墩粗保压焊合的堆叠板坯单元体进行高温扩散处理,裂隙型缺陷的焊合是
    通过原子扩散来实现的,原子扩散走过的平均距离与扩散时间的平方根成正比,一般满足
    以下公式:
    <mrow> <mi>X</mi> <mo>=</mo> <mi>K</mi> <msqrt> <mi>&tau;</mi> </msqrt> </mrow>
    式中:X——原子的平均距离
    τ——保温时间
    K——常数,与材质有关
    步骤七、墩粗冲孔和马杠扩孔成形。
    2.根据权利要求1所述的多单元同质金属叠锻生产主轴锻件的方法,其特征在于:所述
    步骤二,对板坯单元体的接触面进行处理时,采用铣床去除板坯单元体表面的氧化皮。
    3.根据权利要求1所述的多单元同质金属叠锻生产主轴锻件的方法,其特征在于:所述
    步骤二,对板坯单元体的接触面进行处理后,需保证加工后的板坯单元体表面粗糙度小于
    6.3。
    4.根据权利要求1所述的多单元同质金属叠锻生产主轴锻件的方法,其特征在于:所述
    步骤二,在去除板坯单元体表面的氧化皮之后,用来清洗板坯单元体表面的有机溶剂是丙
    酮或酒精。
    5.根据权利要求1所述的多单元同质金属叠锻生产主轴锻件的方法,其特征在于:所述
    步骤五,采用20SiMn作为主轴锻件的材料时,该材质的焊接温度为1100~1150℃,焊接比压
    为5~10MPa,焊接时间为30~60min。
    6.根据权利要求1所述的多单元同质金属叠锻生产主轴锻件的方法,其特征在于:所述
    步骤六,堆叠板坯单元体主轴锻件高温扩散的速度是50~70mm/h。

    关 键 词:
    单元 同质 金属 生产 主轴 锻件 方法
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