一种环形锻件超高压胀形装置及膨胀方法与流程

本发明属于冶金设备，特别涉及一种环形锻件超高压胀形装置及膨胀方法。

背景技术：

1、随着经济的快速持续发展，国内外的大型重点项目陆续实施，大型风电项目不断投入使用，重型运载火箭体格的持续增大，对大直径环形金属锻件的要求越来越高、需求不断增大，环形锻件尤其是大尺寸的环形锻件是火箭的重要零部件，其整体性能影响着火箭发射和飞行。

2、环形锻件目前常用的成形方法包括马杠扩孔、径轴向数控轧制、分段拼焊和增材制造等，其中最常用的方法是径轴向数控轧制。轧制过程中的不均匀受力会产生残余应力，多辊协调控制会出现椭圆，因此需要采用胀形拉伸的形式消除参与应力，减少或消除椭圆。目前采用的机械胀形的方法是一个大油缸从下面驱动带锥度的圆锥楔块，通过斜面摩擦的方式将力量转化为水平方向，驱动多个滑块(16或18)从内部顶出环形锻件产生胀形力，斜面的偏差导致胀形力的不均匀，而且斜面摩擦会损失大量的能量，降低设备的可靠性。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种环形锻件超高压胀形装置及膨胀方法，该装置采用超高压油缸从水平方向直接驱动多个滑块的方式从环形锻件内部直接产生胀形力，从而消除环形锻件的残余应力，减少或消除椭圆度。

2、本发明的技术方案在于：一种环形锻件超高压胀形装置，包括中心承压体，所述中心承压体为圆柱形，所述中心承压体圆柱形侧面上下均布有两层超高压油缸，上下布置的两个超高压油缸的输出端设有相互平行的柱塞，两个所述柱塞的末端分别连接有同一个胀形块，所述胀形块的外侧放置有胀形模具组，所述胀形模具组为扇形，所述胀形模具组下方设有工作台，所述工作台上设有多组滑轨，所述胀形模具组可滑动连接在所述滑轨上，所述胀形模具组的外侧放置有待胀形的环形锻件。

3、每层所述超高压油缸围绕所述中心承压体的中心轴线周向均布，每层所述超高压油缸的数量为16个或者18个。

4、所述工作台顶部设有空腔，所述空腔内设有回程油缸，所述回程油缸的输出端连接有滑轨。

5、所述环形锻件下方设有转辊，所述转辊高于所述滑轨的上表面，所述转辊的上表面与所述待胀形的环形锻件固定连接。

6、所述超高压油缸包括缸底，所述缸底侧面设有进油口，所述缸底右固定连接有内衬，所述内衬内部中空，设有柱塞。

7、所述内衬外侧设有缠绕钢丝层。

8、所述进油口耐压值≥600mpa。

9、一种环形锻件超高压胀形方法，使用如上所述一种环形锻件超高压胀形装置，包括以下步骤：

10、s1：胀形过程：通过进油口向所有的超高压油缸内同时通入超高压液体，压力大于600mpa，在液体压力下，推动柱塞向外伸出从而推动胀形块向外移动，继而推动胀形模具组向外移动，模具组的向外移动，对环形锻件的内壁产生压力，从而实现对环形锻件的胀形；

11、s2：完成一次胀形后，超高压油缸通过进油口向液压系统卸压；超高压油缸卸压后，通过回程油缸推动滑轨向中心承压体中心移动回程，带动放置在滑轨上的胀形模具组向中心回程，从而推动柱塞回程，超高压油缸的油从进油口排入液压系统。

12、所述步骤s2中，当胀形模具组实现了回程，环形锻件的内壁与胀形模具组不再接触，此时驱动转辊旋转从而带动放置在转辊上的环形锻件绕中心旋转，环形锻件旋转后，可按步骤s再次进行胀形，如此反复可以对环形锻件进行多次胀形，达到设计胀形量，实现胀形变形的均匀性。

13、本发明的技术效果在于：1.本发明通过超高压油缸从滑块端头直接驱动胀形块，省去了以往斜面摩擦副的能量转换，消除了斜面摩擦副之间因为摩擦导致的能量损失和造成的设备可靠性差；2.本发明超高压油缸上下分布，可以降低超高压油缸的柱塞直径，进而可以使的油缸和胀形块接合面的直径减少，增加胀形装置适用性；3.本发明超高压油缸采用超高强的材料作为超高压容器的内衬，可以承受一定范围的超高压力，内衬外面采用钢丝缠绕结构，钢丝缠绕的预应力施加到内衬上，使得内衬内表面产生压应力，这样可以提高内衬的耐压能力，从而可以承受所要求的超高压力。

14、以下将结合附图进行进一步的说明。

技术特征：

1.一种环形锻件超高压胀形装置，其特征在于：包括中心承压体（1），所述中心承压体（1）为圆柱形，所述中心承压体（1）圆柱形侧面上下均布有两层超高压油缸（2），上下布置的两个超高压油缸（2）的输出端设有相互平行的柱塞（25），两个所述柱塞（25）的末端分别连接有同一个胀形块（3），所述胀形块（3）的外侧放置有胀形模具组（4），所述胀形模具组（4）为扇形，所述胀形模具组（4）下方设有工作台（5），所述工作台（5）上设有多组滑轨（52），所述胀形模具组（4）可滑动连接在所述滑轨（52）上，所述胀形模具组（4）的外侧放置有待胀形的环形锻件（6）。

2.根据权利要求1所述一种环形锻件超高压胀形装置，其特征在于：每层所述超高压油缸（2）围绕所述中心承压体（1）的中心轴线周向均布，每层所述超高压油缸（2）的数量为16个或者18个。

3.根据权利要求1所述一种环形锻件超高压胀形装置，其特征在于：所述工作台（5）顶部设有空腔，所述空腔内设有回程油缸（51），所述回程油缸（51）的输出端连接有滑轨（52）。

4.根据权利要求1所述一种环形锻件超高压胀形装置，其特征在于：所述环形锻件（6）下方设有转辊（53），所述转辊（53）高于所述滑轨（52）的上表面，所述转辊（53）的上表面与所述待胀形的环形锻件（6）固定连接。

5.根据权利要求1所述一种环形锻件超高压胀形装置，其特征在于：所述超高压油缸（2）包括缸底（21），所述缸底（21）侧面设有进油口（22），所述缸底（21）右固定连接有内衬（23），所述内衬（23）内部中空，设有柱塞（25）。

6.根据权利要求4所述一种环形锻件超高压胀形装置，其特征在于：所述内衬（23）外侧设有缠绕钢丝层（24）。

7.根据权利要求4所述一种环形锻件超高压胀形装置，其特征在于：所述进油口（22）耐压值≥600mpa。

8.一种环形锻件超高压胀形方法，使用如权利要求1~8所述一种环形锻件超高压胀形装置，其特征在于：包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述一种环形锻件超高压胀形方法，其特征在于：所述步骤s2中，当胀形模具组4实现了回程，环形锻件6的内壁与胀形模具组4不再接触，此时驱动转辊53旋转从而带动放置在转辊53上的环形锻件6绕中心旋转，环形锻件6旋转后，可按步骤s1再次进行胀形，如此反复可以对环形锻件6进行多次胀形，达到设计胀形量，实现胀形变形的均匀性。

技术总结
本发明属于冶金设备技术领域，特别涉及一种环形锻件超高压胀形装置及膨胀方法。一种环形锻件超高压胀形装置，包括中心承压体，中心承压体为圆柱形，中心承压体圆柱形侧面上下均布有两层超高压油缸，上下布置的两个超高压油缸的输出端设有相互平行的柱塞，两个柱塞的末端分别连接有同一个胀形块，胀形块的外侧放置有胀形模具组，胀形模具组为扇形，胀形模具组下方设有工作台，工作台上设有多组滑轨，胀形模具组可滑动连接在滑轨上，胀形模具组的外侧放置有待胀形的环形锻件。本发明采用超高压油缸从水平方向直接驱动多个滑块的方式从环形锻件内部直接产生胀形力，从而消除环形锻件的残余应力，减少或消除椭圆度。

技术研发人员：张君,郭晓锋,杨建,王军,王海
受保护的技术使用者：中国重型机械研究院股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14