專利名稱：一種異形截面法蘭的熱變形工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于風電塔筒連接法蘭件的加工工藝，具體涉及一種異形截面法蘭的熱變形工藝。
背景技術：
風電塔筒在風力發電機組中主要起支撐作用，同時用于吸收機組的震動，一般的風電塔筒由四節組成，風電法蘭是焊接在塔筒兩端起上下件連接作用。目前風電塔筒法蘭的生產工藝為，選用速鑄坯或鋼錠作為原料，然后經加熱、鐓粗、沖孔后上碾環機，將坯料碾成矩形截面的法蘭毛皮環。然而風電法蘭在使用過程中的截面形狀一般為L形或為T形， 這樣就需要通過機加工，將矩形截面的法蘭毛皮環加工成L形或T形截面的法蘭環，采用這種加工工藝既費時費力，消耗掉大量的能源，又要浪費掉大量的材料，同時也會破壞金屬內部的纖維組織結構，還會降低環件的強度。再有在現有的沖孔工藝中一般只能在坯料上沖出小孔，若直接沖大孔將會造成坯料上端面的塌陷，而只沖出小孔，若要軋制出異形截面的環形件，又無法在軋制過程中將裝有芯模的軋輥芯一次安裝到位。因此，有必要對現有的法蘭毛皮環加工工藝進行改進。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，提供一種異形截面法蘭的熱變形工藝，該工藝可以通過簡單的工藝步驟，一次性地將環形件加工成異形截面，既可以減少機加工的工作量，又可以節省大量的原材料。為實現上述目的，本發明的技術方案是設計一種異形截面法蘭的熱變形工藝，其特征在于，所述熱變形工藝包括如下工藝步驟Si、將鋼坯加熱后鐓粗；S2、用直徑小于等于300mm的實心沖子，在鐓粗后鋼坯的中心，從單面沖出通孔；S3、然后將定位模放置在所述通孔上，再壓機壓定位模；定位模包括依次連接的大圓柱段、圓臺段和設在圓臺下端與所述通孔配合的階梯軸段，定位模的高度大于等于沖通孔后鋼坯的厚度；S4、然后將定位模取出，再用與大圓柱段直徑相等的實心沖子，將所述通孔沖壓成階梯孔；S5、將沖出階梯孔的坯料經二次加熱后放入到碾環機上進行碾環加工；所述的碾環機設有主軋輥和芯輥，在所述芯輥上設有芯模段，所述碾環機通過主軋輥、芯輥和芯輥上的芯模段將鋼坯軋制成具有異形截面的法蘭。優選的技術方案是，所述S3步驟中在定位模放置之前，在定位模的承壓面上涂抹鱗片石墨和柴油的混合液，同時在鋼坯的承壓面上撒上干石墨粉。進一步優選的技術方案是，所述S5的軋制工藝開始在所述鋼坯的階梯孔的臺階與所述芯模下端面之間設有3 5mm的間隙。
進一步優選的技術方案是，在所述芯輥的上端設有定位鎖緊機構。進一步優選的技術方案是，所述碾環機在所述上下端面分別設有可移動的上托輥和下托輥。優選的技術方案是，在所述S5的軋制步驟中用冷卻水冷卻芯輥、芯模和主軋輥。本發明的優點和有益效果在于由于在本發明中采用了在鋼坯上進行了兩次沖孔，首先沖出小孔，使鋼坯的上表面不易出現塌陷，然后再通過定位模壓出沖大孔的壓痕， 由于在鋼坯上事先沖出了小孔，再用定位模呀鋼坯時，被壓坯料的金屬會向小孔處，因此在用定位模壓鋼坯和用大直徑沖子沖大孔時，不會出現鋼坯上表面塌陷的問題。再由于在鋼坯上沖出了階梯孔，因此在碾壓軋制工藝中，就可以一次性地將芯輥與芯模輥安裝好，然后通過主軋輥、芯輥和安裝在芯輥上的芯模輥以及上托輥與下托輥，將沖有階梯孔的鋼坯軋制成異形截面的毛坯環。通過上述工藝加工的毛坯環既可以節省原材料，又可減少機加工的工作量，同時還可以減少能源的浪費。
圖1是用本發明加工的毛坯環的L形截面示意圖；圖2是本發明的熱變形工藝流程圖；圖3是本發明中沖孔工藝的流程圖；圖4是本發明中碾環工藝初始狀態的示意圖；圖5是本發明中碾環中間工藝或終止狀態的示意圖；圖6是本發明中定位模的結構示意圖。圖1中1、環形件；圖2中2、加熱鋼坯；3、鐓粗；4、沖孔；5、二次加熱后軋環；圖 3中6、沖小通孔的實心沖子；6’、沖大通孔的實心沖子；7、小通孔；7’、大通孔；8、定位模； 圖4中9、主軋輥；10、芯輥；11、芯模輥；12、上托輥；13、下托輥
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。如附圖2、3、4、5所示，本發明是一種異形截面法蘭的熱變形工藝，該熱變形工藝包括如下工藝步驟第一步、將鋼坯加熱后鐓粗；第二步、用直徑小于等于300mm的實心沖子，在鐓粗后鋼坯的中心，從單面沖出通孔；第三步、然后將定位模放置在所述通孔上，再壓機壓定位模；定位模包括依次連接的大圓柱段、圓臺段和設在圓臺下端與所述通孔配合的階梯軸段，定位模的高度大于等于沖通孔后鋼坯的厚度；第四步、然后將定位模取出，再用與大圓柱段直徑相等直徑為400mm的實心沖子， 將所述通孔沖壓成階梯孔；第五步、將沖出階梯孔的坯料經二次加熱后放入到碾環機上進行碾環加工；所述的碾環機設有主軋輥和芯輥，在所述芯輥上設有芯模段，所述碾環機通過主軋輥、芯輥和芯輥上的芯模段將鋼坯軋制成具有L形截面的法蘭。為了防止定位模取出時的困難，在本發明中優選的實施方案是，所述第三步驟中在定位模放置之前，在定位模的承壓面上涂抹鱗片石墨和柴油的混合液，同時在鋼坯的承壓面上撒上干石墨粉。為了減小軋制啟動狀態時的驅動力，在本發明中進一步優選的實施方案是，所述第五步的軋制工藝開始前在所述鋼坯的階梯孔的臺階與所述芯模下端面之間可設有3 5mm的間隙。為了防止被軋制環件的向上竄動，在本發明中進一步優選的技術方案還有，在所述芯輥的上端設有定位鎖緊機構。為了有效地控制被軋制環件的高度尺寸，進一步優選的技術方案是，所述碾環機在所述上下端面分別設有可移動的上托輥和下托輥。為了防止各軋輥受熱后變軟，優選的技術方案還有，在所述第五步的軋制步驟中用冷卻水冷卻芯輥、芯模和主軋輥。實施例1例如軋制截面呈L形的塔頂型風塔法蘭重量約2 10噸外經達4 7m，其截面尺寸稍有變化，坯料重量就相差很大。截面呈L形塔頂型風塔法蘭的設計原則操作簡單、實用、安裝；制坯形狀規整、定位準確、環坯成性良好，更換模具簡潔、方便。熱變形工藝包括將鋼錠加熱后用4000鐓油壓機鐓粗鋼坯，然后先用直徑為 300mm的實心沖子在鋼坯的中心沖出小的通孔，然后再用定位模將小孔壓成大的階梯孔，再用直徑為400mm的實心沖子在鋼坯的中心沖出大的通孔，在大通孔的上端還留有一段用定位模壓出的比大通孔直徑更大的階梯孔；在完成上述沖孔工藝后再將鋼坯進行二次加熱， 再將加熱后的鋼坯放入碾環機上，將其軋制成截面呈L形的毛坯環。沖小孔的目的是防止鋼坯上端面的過度塌陷變形。在定位模向下壓鋼坯時，應控制下壓的高度h;h等于鋼坯的厚度減去定位模壓入鋼坯的深度。由于定位模在向下壓鋼坯時，被擠壓的金屬將流向小的通孔內，因此鋼坯上端面的塌陷變形會很小。由于在定位模的下端設置了大通孔直徑為 400mm的臺階，將定位模由鋼坯中取出后，用直徑為400mm的實心沖子先在平模臺上壓實， 然后再將鋼坯轉到沖孔臺上沖大通孔。其中大通孔的直徑應依據碾環機的心輥直徑而設定，為防止定位模取出時困難，可在定位模的承壓面上涂抹鱗片石墨和廢機油的混合液，并在鋼坯的承壓面上撒上干石墨粉。在本發明中軋制環形件的過程是在碾環機上進行的，如圖3、4所示，依據碾環機的特點，芯輥上的芯模段應落在成型沖孔后鋼坯的階梯孔內，并且在階梯孔與芯輥和芯輥的芯模段之間要留有40mm 50mm的間隙。鋼坯在安裝的初始狀態，芯輥的芯模段底端應與階梯孔的臺階之間留有3mm 5mm的間隙。在碾環機啟動時先使鋼坯件慢速轉動幾圈， 用以消除鋼坯件的橢圓度，隨后的軋制方法與操作矩形截面的環形件相似，在軋制中用冷卻水冷卻主軋輥、芯輥和芯輥上的芯模段。截面呈L形塔頂型風塔法蘭在軋制過程中是平穩的，由于芯輥在向下進給直至到位都有一個鎖緊力控制，固芯模段的下端面對鋼坯件有一個防止鋼坯件上竄的壓力，在主軋輥壓力的作用下，不停轉動的主軋輥帶動鋼坯件和芯輥旋轉，隨著芯輥與主軋輥之間間
5隙的不斷減小，環件的直徑越來越大，碾環機上的下錐輥起著稱重的作用，下錐輥除了自傳還要配合不斷向下移動并自轉的上錐輥完成環形件厚度方向的控制。在本發明中風塔法蘭可選用Q345E鋼材作為原料，該鋼材的熱塑性非常好，更有利于L形截面環的成型。本發明在制坯過程中所使用的定位模包括有三段，第一段為大直徑圓柱段，第二段為圓臺段，第三段為階梯軸段。定位模的結構尺寸的設計為φ模=φ芯軸+ 2Β + (40 50)安放間隙；H模=H-h+(300 350)夾鉗夾持高度；α =6° 8°式中φ模定位模的定位直徑；φ芯貓:碾環機中芯輥直徑；B:鋼坯設計尺寸，允許根據環件斷面形狀予以設計，但要考慮壓機的噸位，更要防范鋼坯的變形；Hts 定位模的高度；H 鋼坯厚度；h 鋼坯被定位模下壓后剩余厚度；α 定位模的拔模角。芯輥上的芯模段的設計
φ芯模=φ芯描+ 2ΒH芯模依據芯模段的裝配尺寸和h值確定。式中φ芯模:芯模段的直徑；B 鋼坯設計尺寸；H κ模芯模段的直徑高度。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種異形截面法蘭的熱變形工藝，其特征在于，所述熱變形工藝包括如下工藝步驟51、將鋼坯加熱后鐓粗；52、用直徑小于等于300mm的實心沖子，在鐓粗后鋼坯的中心，從單面沖出通孔；53、然后將定位模放置在所述通孔上，再壓機壓定位模；定位模包括依次連接的大圓柱段、圓臺段和設在圓臺下端與所述通孔配合的階梯軸段，定位模的高度大于等于沖通孔后鋼坯的厚度；54、然后將定位模取出，再用直徑大于等于400mm的實心沖子，將所述通孔沖壓成階梯孔；55、將沖出階梯孔的坯料經二次加熱后放入到碾環機上進行碾環加工；所述的碾環機設有主軋輥和芯輥，在所述芯輥上設有芯模段，所述碾環機通過主軋輥、芯輥和芯輥上的芯模段將鋼坯軋制成具有異形截面的法蘭。
2.如權利要求1所述的異形截面法蘭的熱變形工藝，其特征在于，所述S3步驟中在定位模放置之前，在定位模的承壓面上涂抹鱗片石墨和柴油的混合液，同時在鋼坯的承壓面上撒上干石墨粉。
3.如權利要求2所述的異形截面法蘭的熱變形工藝，其特征在于，所述S5的軋制工藝開始在所述鋼坯的階梯孔的臺階與所述芯模下端面之間設有3 5mm的間隙。
4.如權利要求3所述的異形截面法蘭的熱變形工藝，其特征在于，在所述芯輥的上端設有定位鎖緊機構。
5.如權利要求4所述的異形截面法蘭的熱變形工藝，其特征在于，所述碾環機在所述上下端面分別設有可移動的上托輥和下托輥。
6.如權利要求1所述的異形截面法蘭的熱變形工藝，其特征在于，在所述S5的軋制步驟中用冷卻水冷卻芯輥、芯模和主軋輥。
全文摘要
本發明公開了一種異形截面法蘭的熱變形工藝，該工藝包括如下工藝步驟將鋼坯加熱后鐓粗；用小直徑的實心沖子，在鐓粗后鋼坯的中心，從單面沖出通孔；然后將定位模放置在所述通孔上，再壓機壓定位模；然后將定位模取出，再用大直徑的實心沖子將通孔沖壓成階梯孔；將沖出階梯孔的坯料經二次加熱后放入到碾環機上進行碾環加工；所述的碾環機設有主軋輥和芯輥，在所述芯輥上設有芯模段，所述碾環機通過主軋輥、芯輥和芯輥上的芯模段將鋼坯軋制成具有異形截面的法蘭。該工藝可以通過簡單的工藝步驟，一次性地將環形件加工成異形截面，既可以減少機加工的工作量，又可以節省大量的原材料。
文檔編號B23P15/00GK102430897SQ20111033180
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者周洪亮, 承立新, 是潤春, 楊家灼, 繆惠民 申請人:江陰市恒潤環鍛有限公司