專(zhuān)利名稱：一種異形截面法蘭的熱變形工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)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(shù)：
風(fēng)電塔筒在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中主要起支撐作用，同時(shí)用于吸收機(jī)組的震動(dòng)，一般的風(fēng)電塔筒由四節(jié)組成，風(fēng)電法蘭是焊接在塔筒兩端起上下件連接作用。目前風(fēng)電塔筒法蘭的生產(chǎn)工藝為，選用速鑄坯或鋼錠作為原料，然后經(jīng)加熱、鐓粗、沖孔后上碾環(huán)機(jī)，將坯料碾成矩形截面的法蘭毛皮環(huán)。然而風(fēng)電法蘭在使用過(guò)程中的截面形狀一般為L(zhǎng)形或?yàn)門(mén)形， 這樣就需要通過(guò)機(jī)加工，將矩形截面的法蘭毛皮環(huán)加工成L形或T形截面的法蘭環(huán)，采用這種加工工藝既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，消耗掉大量的能源，又要浪費(fèi)掉大量的材料，同時(shí)也會(huì)破壞金屬內(nèi)部的纖維組織結(jié)構(gòu)，還會(huì)降低環(huán)件的強(qiáng)度。再有在現(xiàn)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(huì)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(huán)形件，又無(wú)法在軋制過(guò)程中將裝有芯模的軋輥芯一次安裝到位。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有的法蘭毛皮環(huán)加工工藝進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)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(guò)簡(jiǎn)單的工藝步驟，一次性地將環(huán)形件加工成異形截面，既可以減少機(jī)加工的工作量，又可以節(jié)省大量的原材料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)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(shí)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(jī)壓定位模；定位模包括依次連接的大圓柱段、圓臺(tái)段和設(shè)在圓臺(tái)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(shí)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(jīng)二次加熱后放入到碾環(huán)機(jī)上進(jìn)行碾環(huán)加工；所述的碾環(huán)機(jī)設(shè)有主軋輥和芯輥，在所述芯輥上設(shè)有芯模段，所述碾環(huán)機(jī)通過(guò)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(yōu)選的技術(shù)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(shí)在鋼坯的承壓面上撒上干石墨粉。進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述S5的軋制工藝開(kāi)始在所述鋼坯的階梯孔的臺(tái)階與所述芯模下端面之間設(shè)有3 5mm的間隙。
進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案是，在所述芯輥的上端設(shè)有定位鎖緊機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述碾環(huán)機(jī)在所述上下端面分別設(shè)有可移動(dòng)的上托輥和下托輥。優(yōu)選的技術(shù)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(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于由于在本發(fā)明中采用了在鋼坯上進(jìn)行了兩次沖孔，首先沖出小孔，使鋼坯的上表面不易出現(xiàn)塌陷，然后再通過(guò)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(shí)，被壓坯料的金屬會(huì)向小孔處，因此在用定位模壓鋼坯和用大直徑?jīng)_子沖大孔時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)鋼坯上表面塌陷的問(wèn)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(guò)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(huán)。通過(guò)上述工藝加工的毛坯環(huán)既可以節(jié)省原材料，又可減少機(jī)加工的工作量，同時(shí)還可以減少能源的浪費(fèi)。


圖1是用本發(fā)明加工的毛坯環(huán)的L形截面示意圖；圖2是本發(fā)明的熱變形工藝流程圖；圖3是本發(fā)明中沖孔工藝的流程圖；圖4是本發(fā)明中碾環(huán)工藝初始狀態(tài)的示意圖；圖5是本發(fā)明中碾環(huán)中間工藝或終止?fàn)顟B(tài)的示意圖；圖6是本發(fā)明中定位模的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中1、環(huán)形件；圖2中2、加熱鋼坯；3、鐓粗；4、沖孔；5、二次加熱后軋環(huán)；圖 3中6、沖小通孔的實(shí)心沖子；6’、沖大通孔的實(shí)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(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如附圖2、3、4、5所示，本發(fā)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(shí)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(jī)壓定位模；定位模包括依次連接的大圓柱段、圓臺(tái)段和設(shè)在圓臺(tái)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(shí)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(jīng)二次加熱后放入到碾環(huán)機(jī)上進(jìn)行碾環(huán)加工；所述的碾環(huán)機(jī)設(shè)有主軋輥和芯輥，在所述芯輥上設(shè)有芯模段，所述碾環(huán)機(jī)通過(guò)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(shí)的困難，在本發(fā)明中優(yōu)選的實(shí)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(shí)在鋼坯的承壓面上撒上干石墨粉。為了減小軋制啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力，在本發(fā)明中進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案是，所述第五步的軋制工藝開(kāi)始前在所述鋼坯的階梯孔的臺(tái)階與所述芯模下端面之間可設(shè)有3 5mm的間隙。為了防止被軋制環(huán)件的向上竄動(dòng)，在本發(fā)明中進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案還有，在所述芯輥的上端設(shè)有定位鎖緊機(jī)構(gòu)。為了有效地控制被軋制環(huán)件的高度尺寸，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述碾環(huán)機(jī)在所述上下端面分別設(shè)有可移動(dòng)的上托輥和下托輥。為了防止各軋輥受熱后變軟，優(yōu)選的技術(shù)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(shí)施例1例如軋制截面呈L形的塔頂型風(fēng)塔法蘭重量約2 10噸外經(jīng)達(dá)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(fēng)塔法蘭的設(shè)計(jì)原則操作簡(jiǎn)單、實(shí)用、安裝；制坯形狀規(guī)整、定位準(zhǔn)確、環(huán)坯成性良好，更換模具簡(jiǎn)潔、方便。熱變形工藝包括將鋼錠加熱后用4000鐓油壓機(jī)鐓粗鋼坯，然后先用直徑為 300mm的實(shí)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(shí)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(jìn)行二次加熱， 再將加熱后的鋼坯放入碾環(huán)機(jī)上，將其軋制成截面呈L形的毛坯環(huán)。沖小孔的目的是防止鋼坯上端面的過(guò)度塌陷變形。在定位模向下壓鋼坯時(shí)，應(yīng)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(shí)，被擠壓的金屬將流向小的通孔內(nèi)，因此鋼坯上端面的塌陷變形會(huì)很小。由于在定位模的下端設(shè)置了大通孔直徑為 400mm的臺(tái)階，將定位模由鋼坯中取出后，用直徑為400mm的實(shí)心沖子先在平模臺(tái)上壓實(shí)， 然后再將鋼坯轉(zhuǎn)到?jīng)_孔臺(tái)上沖大通孔。其中大通孔的直徑應(yīng)依據(jù)碾環(huán)機(jī)的心輥直徑而設(shè)定，為防止定位模取出時(shí)困難，可在定位模的承壓面上涂抹鱗片石墨和廢機(jī)油的混合液，并在鋼坯的承壓面上撒上干石墨粉。在本發(fā)明中軋制環(huán)形件的過(guò)程是在碾環(huán)機(jī)上進(jìn)行的，如圖3、4所示，依據(jù)碾環(huán)機(jī)的特點(diǎn)，芯輥上的芯模段應(yīng)落在成型沖孔后鋼坯的階梯孔內(nèi)，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(tài)，芯輥的芯模段底端應(yīng)與階梯孔的臺(tái)階之間留有3mm 5mm的間隙。在碾環(huán)機(jī)啟動(dòng)時(shí)先使鋼坯件慢速轉(zhuǎn)動(dòng)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(huán)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(fēng)塔法蘭在軋制過(guò)程中是平穩(wěn)的，由于芯輥在向下進(jìn)給直至到位都有一個(gè)鎖緊力控制，固芯模段的下端面對(duì)鋼坯件有一個(gè)防止鋼坯件上竄的壓力，在主軋輥壓力的作用下，不停轉(zhuǎn)動(dòng)的主軋輥帶動(dòng)鋼坯件和芯輥旋轉(zhuǎn)，隨著芯輥與主軋輥之間間
5隙的不斷減小，環(huán)件的直徑越來(lái)越大，碾環(huán)機(jī)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(dòng)并自轉(zhuǎn)的上錐輥完成環(huán)形件厚度方向的控制。在本發(fā)明中風(fēng)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(huán)的成型。本發(fā)明在制坯過(guò)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(tái)段，第三段為階梯軸段。定位模的結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)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(huán)機(jī)中芯輥直徑；B:鋼坯設(shè)計(jì)尺寸，允許根據(jù)環(huán)件斷面形狀予以設(shè)計(jì)，但要考慮壓機(jī)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(shè)計(jì)
φ芯模=φ芯描+ 2ΒH芯模依據(jù)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(shè)計(jì)尺寸；H κ模芯模段的直徑高度。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)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(shí)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(jī)壓定位模；定位模包括依次連接的大圓柱段、圓臺(tái)段和設(shè)在圓臺(tái)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(shí)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(jīng)二次加熱后放入到碾環(huán)機(jī)上進(jìn)行碾環(huán)加工；所述的碾環(huán)機(jī)設(shè)有主軋輥和芯輥，在所述芯輥上設(shè)有芯模段，所述碾環(huán)機(jī)通過(guò)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(quán)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(shí)在鋼坯的承壓面上撒上干石墨粉。
3.如權(quán)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(kāi)始在所述鋼坯的階梯孔的臺(tái)階與所述芯模下端面之間設(shè)有3 5mm的間隙。
4.如權(quán)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(shè)有定位鎖緊機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)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(huán)機(jī)在所述上下端面分別設(shè)有可移動(dòng)的上托輥和下托輥。
6.如權(quán)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(fā)明公開(kāi)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(shí)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(jī)壓定位模；然后將定位模取出，再用大直徑的實(shí)心沖子將通孔沖壓成階梯孔；將沖出階梯孔的坯料經(jīng)二次加熱后放入到碾環(huán)機(jī)上進(jìn)行碾環(huán)加工；所述的碾環(huán)機(jī)設(shè)有主軋輥和芯輥，在所述芯輥上設(shè)有芯模段，所述碾環(huán)機(jī)通過(guò)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(guò)簡(jiǎn)單的工藝步驟，一次性地將環(huán)形件加工成異形截面，既可以減少機(jī)加工的工作量，又可以節(jié)省大量的原材料。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102430897SQ20111033180
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者周洪亮, 承立新, 是潤(rùn)春, 楊家灼, 繆惠民 申請(qǐng)人:江陰市恒潤(rùn)環(huán)鍛有限公司