大型環件的徑軸向軋制應變誘發法的半固態制造工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半固態加工與成形技術領域，特別涉及大型環件的徑軸向軋制應變誘發法的半固態制造工藝。
【背景技術】
[0002]在能源短缺和環境污染日益嚴重的情況下，新能源發電技術在世界范圍內取得了長足的進步，而風能作為一種清潔的可再生能源，已日益被世界各國所重視。近年來，我國的風電產業更是蓬勃發展，2011年全國新增裝機容量達18GW，居世界第一。
[0003]隨著風電產業的發展，國內外對于用于成形大型風電軸承套圈、大型風電齒圈用的大型環件的需求量急劇增加，目前傳統大型環件的制造方法主要以鑄造和焊接成形為主，其中，鑄造成形大型環件晶粒粗大、微觀組織分布不均勻且存在縮松、氣孔等缺陷，產品力學性能差；而焊接成形大型環件的焊縫區材料為鑄態組織，且不均勻，產品性能和壽命非常有限。因此，傳統大型環件的加工方法已無法市場提出的高效、低耗、性能優越的制造要求。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種大型環件的徑軸向軋制應變誘發法的半固態制造工藝，通過該工藝制備出具有非枝晶細小均勻球狀微觀組織的大型環件。
[0005]為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為:
[0006]大型環件的徑軸向軋制應變誘發法的半固態制造工藝，包括以下步驟:
[0007]I)離心鑄造制坯:首先，將準備好的45#鋼材料放入中頻感應熔煉爐進行熔煉，其熔煉溫度為1600°C以上，且保溫10?20min ;接著將得到的鋼液溫度穩定控制在1500?1550°C澆入離心鑄造設備，采用離心鑄造工藝制備出大型環件的鑄態環體；
[0008]2)利用離心鑄造余熱進行徑軸向軋制塑性變形:
[0009]2.1)待步驟I)中制備的大型環件的鑄態環體的溫度降低到始軋溫度時，采用徑軸向軋制工藝對該大型環件余熱態環體1-2進行軋制變形，在進行徑軸向軋制變形時，該大型環件余熱態環體1-2將產生徑向壁厚減小、軸向高度減小、內外直徑擴大、截面輪廓成形的連續局部塑性變形，當該大型環件余熱態環體1-2經反復多轉軋制使得其徑向斷面收縮率達到預定值，即環件的直徑達到預定值時，則停止芯輥1-3的徑向進給運動、上錐輥1-5以及下錐輥1-6的軸向進給運動，完成該大型環件余熱態環體1-2的徑軸向軋制變形，進而得到大型環件軋制態環體，其中，始軋溫度為1100?1150°C，終軋溫度為800?850°C，且保證經過軋制變形得到的大型環件軋制態環件的徑向斷面收縮率達到40%以上;
[0010]2.2)對經步驟2.1)軋制變形處理得到的大型環件軋制態環體進行整形處理:待步驟2.1)軋制變形處理得到的大型環件軋制態環體達到設定的徑向斷面收縮率后，給徑軸向軋制設備的芯輥1-3、上錐輥1-5以及下錐輥1-6輥設定微量的進給，從而完成對大型環件軋制態環體的整形處理，待整形處理后的大型環件軋制態環體冷卻后即得到經過整形冷卻的大型環件畸變態坯料；
[0011]3) 二次重熔:將步驟2.2)中得到的經過整形冷卻的產生大變形量的大型環件畸變態坯料放入電爐或者中頻感應加熱爐中進行加熱及保溫處理，且控制加熱溫度為1350?1495°C，保溫時間選為5?30min，從而獲得具有細小、均勻、球狀微觀組織的大型環件半固態坯料；
[0012]4)半固態整體模鍛成形:將步驟3)中完成二次重熔得到的大型環件半固態坯料快速取出并放入用于成形大型環件的模鍛機的模鍛型腔，通過模鍛機對該大型環件半固態坯料進行半固態整體模鍛；
[0013]5)鍛后熱處理:首先，當完成步驟4)半固態整體模鍛成形的大型環件溫度降到860?900°C時，對其進行淬火處理，接著將淬火后的大型環件再加熱到180?220°C進行回火處理，從而完成大型環件的制造。
[0014]相對于現有技術，本發明將徑軸向軋制的應變誘發法用于制備大型環件，具有以下優點:
[0015]1.與傳統通過鑄造工藝制備大型環件相比，本發明利用徑軸向軋制的應變誘發法制備的大型環件具有微觀組織晶粒細小，分布均勻且不存在縮松、氣孔等缺陷，產品力學性能好的特點。
[0016]2.本發明所采用的徑軸向軋制工藝不僅可以實現坯料的大塑性變形，且采用該方法軋制過程中，工件將產生徑向壁厚減小、軸向高度減小、內外直徑擴大、截面輪廓成形的連續局部塑性變形，且每次軋制過程中，工件的周向均承受壓應力，能夠避免工件產生徑向裂紋，產生最佳的塑性變形效果。
[0017]3.本發明對大型環件采用的半固態整體模鍛成形工藝具有成形力小、成形件性能好的特點，此外由于半固態坯料的流動性好，因此該工藝也可用于成形較復雜的零件。
[0018]4.本發明從常用鋼鐵材料45#鋼出發，首先，通過采用離心鑄造工藝制備了大型環件鑄態環體，隨后利用大型環件鑄態環體的余熱進行了經軸向軋制塑性變形、二次重熔、半固態整體模鍛成形及鍛后熱處理，從而制備出了大型環件，工藝過程簡單，操作容易。雖然也有通過對大塑性變形后的坯料進行二次重熔而獲得具有球狀晶粒的方法，即應變誘發激活法，但是主要集中在鋁合金、鎂合金等低熔點合金上，目前為止并沒有涉及到鋼鐵等高熔點黑色金屬，更沒有涉及到采用徑軸向軋制的應變誘發法制造45#鋼材質的大型環件的研宄。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的工藝流程圖。
[0020]圖2是本發明采用的徑軸向軋制示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明做詳細描述。
[0022]參照圖1，大型環件的徑軸向軋制應變誘發法的半固態制造工藝，包括以下步驟:
[0023]I)離心鑄造制坯:首先，將準備好的45#鋼材料放入中頻感應熔煉爐進行熔煉，其熔煉溫度為1600°C以上，且保溫10?20min進行精煉除氣；接著將得到的鋼液溫度穩定控制在1500?1550°C澆入離心鑄造設備，采用離心鑄造工藝制備出大型環件的鑄態環體；
[0024]2)利用離心鑄造余熱進行徑軸向軋制塑性變形:通過徑軸向軋制工藝使得步驟I)中得到的大型環件鑄態環體產生大變形量的塑性變形，從而破碎其微觀組織中的枝晶，并在其組織內部存儲較大的變形畸變能，具體過程為:
[0025]2.1)參照圖2，待步驟I)中制備的大型環件的鑄態環體的溫度降低到始軋溫度時，采用