具体实施方式

本发明技术方案的实施主要在于不同阶段，采用不同工装，选择不同的压下量、旋转角度、进给量以及控制成品阶段外圆尺寸及壁厚、同圆度来控制最终产品的外观尺寸成型的一种锻造方法。

一种大规格高利用率紫铜薄壁管的锻造方法，具体步骤如下：

步骤1）、加热阶段：对紫铜锭（也称为T2紫铜锭）进行加热，加热工艺采用冷锭装炉，加热温度为400～500℃，保温0.5小时，然后以≤100℃/小时的升温速度升温至950±10℃，保温3～5小时开锻。

步骤2）、制作空心坯料阶段：对紫铜锭2（也称为实心坯料2）通过倒楞、拔长滚圆、镦粗、冲孔、扩孔，最后制好空心坯料（如图4所示），待后续拔长。

需要强调的是：镦粗前将实心坯料2拔长滚圆至高径比1.8～2.2之间，再进行镦粗，镦粗后实心坯料2的高径比达到0.65～0.7时停止镦粗；再选用Φ380实心冲子3冲孔，将镦粗后的实心坯料2放置在平台上，再将Φ380实心冲子3放置在实心坯料2的正中心，开始正向冲孔（如图2所示），通过实心坯料2的高度和Φ380实心冲子3以及辅助实心冲子1的高度计算出冲孔料心的厚度，因材料利用率高，需控制冲孔料心的厚度≤80mm以内，然后如图3反向冲孔，若正向冲孔时，Φ380实心冲子3高度不够，可在Φ380实心冲子3的上面继续增加一个小于Φ380的辅助实心冲子1，继续冲；正向冲孔时计算料心厚度达到目标值后，再反向冲孔如图3所示，将料心冲掉，即：将坯料翻转180°，在坯料的下面垫上空心漏盘4，再在实心坯料2的另一面的正中心用Φ380实心冲子3冲孔，即可将料心冲掉；使用马杠扩孔时，扩孔直径比拔长芯棒小端直径大20～50mm即可；整个锻造拔长工序，温度范围控制在350℃～850℃即可。

步骤3）、预成坯和控制壁厚差阶段；扩孔结束后，穿入拔长芯棒，将空心坯料（如图4所示）穿入拔长芯棒的大头端，先将大端拔长一圈，保证坯料与芯棒表面贴合，有利于后期推拔时，金属沿着拔长芯棒锥度小的一侧走料。操纵机加持拔长芯棒加持端，在上平砧、下V砧推拔2～3道次，找正壁厚，控制壁厚差≤20mm;此时Do/Di＞1.4，壁厚较大，推拔时，压下量≤1/4壁厚,旋转角度先按45°通身推拔一道次,再按22.5°推拔1道次，控制好壁厚差，保证壁厚均匀，返炉加热前，立料镦粗，平整两个端面，消除走料不均带来的端部斜面，马蹄形端面等。

步骤4）、分段拔长定尺阶段：砧子更换成135°开口的上、下V型砧，使用上下V砧拔长能有效控制坯料横向展宽，提高拔长效率；按图6顺序推拔（1～2～3～4～5的顺序），下锤量≤1/3壁厚，先推拔至坯料达到工艺总长度的50～60%左右，按≤1/3砧宽进给，旋转角度先按90°再按45°最后按22.5°各推拔1道次，最后一道次的外径尺寸按所需要的工艺名义尺寸直接减少25～30mm为目标控制锻造外径尺寸，此时任意截面的同圆度相差很大（图8），局部明显鼓肚，这个过程不需要过多的控制同圆度，只控制壁厚差和外圆尺寸即可，然后将工艺名义尺寸减少25～30mm的这个外径尺寸设定为目标基准尺寸，（有别于其它厚壁管锻造，这样不会导致外圆尺寸锻小，因为薄壁管拔长最后成品阶段，根据最小阻力定律，长度方向金属流动性差，长度展宽量小，金属横向展宽流动快，因此，直径容易控制，长度控制难度大）。

步骤5）、反穿拔长芯棒和拔长另一段阶段：如图7所示，坯料反向穿入拔长芯棒后（目的消除或减小内孔锥度的占料，减轻管子重量），同样采用推拔成型，此时下锤量直接按步骤4）所设定的目标基准尺寸锻造（即工艺名义尺寸减少25-30mm锻造），旋转角度先按90°推拔一道次，再按45°推拔一道次。

步骤6）、通身找正同圆度和精整至成品：正向穿入拔长芯棒，推拔成型，下锤量不做要求，直接设置锤头锻造外圆尺寸为刚才的目标基准尺寸再加上25～30mm（即设定外圆直径按工艺名义尺寸锻造）；旋转角度分别按45°～22.5°～11.25°～6°，进给量按≤1/2砧宽进给，每个角度精整外圆各1道次；即可锻造至成品，此时测量外圆、内孔、壁厚均满足工艺要求。

锻造实施例1：

炉锭号为T220721D09，规格2230*500*1000的扁方T2紫铜锭，锭重10000kg；计划锻制规格：外圆Φ1060±10；内孔Φ910±20，长度4650±20；锻坯重量9670kg，锻造利用率96.7%；锻造具体步骤如下：

步骤1）、T2紫铜锭加热阶段：加热工艺采用冷锭装炉，400～500℃保温0.5小时，然后以≤100℃/小时的升温速度升温至950±10℃，保温3小时开锻。

步骤2）、T2紫铜锭通过常规的钢锭倒楞、滚圆、镦粗H=850（实心坯料直径～Φ1280）、使用Φ380冲子进行冲孔，冲孔料心厚度50mm，使用马杠扩孔，直到扩孔至Φ910±10。

步骤3）、预成坯和控制壁厚差阶段：扩孔结束后，穿入Φ900拔长芯棒（拔长芯棒长度4500，大端Φ900，小端Φ855，锥度1:100），将坯料穿入拔长芯棒大头端，先将大端拔长一圈，有利于后期金属沿芯棒锥度走料，操纵机加持拔长芯棒的加持端，采用上平砧、下V砧按照图六所示锤头推拔顺序推拔3道次，旋转角度分别按45°～22.5°～11.25°，每个角度推拔一道此，每道次压下量≤1/3壁厚，半砧进给量，找正壁厚，控制壁厚差≤20mm；此时外圆拔长约Φ1250（内孔Φ910）长度～1900；返炉加热前，立料平整两个端面，消除走料不均带来的端部斜面、以达到利用率最大化。

步骤4）、分段定尺阶段：砧子更换成135°开口的700上V砧、700下V型砧，此时Do/Di≤1.4，使用上、下V砧拔长能有效控制坯料横向展宽，提高拔长效率；按图6顺序推拔（1～2～3～4～5的顺序），下锤量≤1/3壁厚，按≤1/3砧宽进给，旋转角度分别按90°～45°～22.5°各推拔1道次，先推拔至坯料总长度至2300～2800mm，外径尺寸按Φ1035mm设定（工艺外径Φ1060mm），此时任意截面的同圆度相差很大，局部明显鼓肚，这个过程不需要过多的控制同圆度，只控制壁厚差和外圆尺寸即可，并将Φ1035mm设定为目标基准尺寸。（解释：有别于其他厚壁管锻造，避免尺寸锻造小，薄壁管拔长最后成品阶段，根据最小阻力定律，长度方向金属流动差长度展宽量小，金属横向展宽流动快，因此，直径好控制，长度方向不易控制）；此时这一段的坯料尺寸约Φ1035*～1500.

步骤5）、反穿拔长芯棒和拔长另一段阶段：坯料反向穿入拔长芯棒后（目的消除或减小内孔锥度的占料，减轻管子重量），如图7所示，同样采用推拔成型，此时拔长直径按步骤四所设定的目标基准尺寸Φ1035锻造，旋转角度按90°推拔一道次，再45°推拔一道次；

步骤6）、通身找正同圆度和精整至成品阶段：正向穿入拔长芯棒，推拔成型，下锤量不做要求，此时设置锤头锻造外圆尺寸为工艺名义尺寸，即按Φ1060mm拔长；旋转角度分别按45°～22.5°～11.25°～6°各推拔一道次，进给量按≤1/2砧宽进给，精整外圆，目的消除局部鼓肚，修正同圆度，保证外圆尺寸和长度符合工艺要求；此时测量管子的外圆Φ1060、内孔Φ905、壁厚差5-8mm，长度4700；均满足工艺要求。