CN102836937A - 厚壁小孔外台阶环件对称复合轧制成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种厚壁小孔外台阶环件对称复合轧制成形方法，其特征在于它包括如下内容：（1）制坯：根据厚壁小孔外台阶环件尺寸，确定轧制成形外凹槽环件尺寸，然后基于塑性变形体积不变原理，确定环坯尺寸；（2）孔型设计：根据环件轧制变形条件和设备结构要求设计主轧辊和芯辊工作面尺寸，再根据环坯、环件和主轧辊尺寸，确定副轧辊工作面尺寸和位置；（3）成形参数设计：根据环件轧制变形条件和主轧辊尺寸依次设计主轧辊转速和主轧辊进给速度；（4）轧制成形；（5）切割。通过本发明，能够实现石化、电力领域用管道连接法兰、高压阀体等厚壁小孔外台阶环件低耗、高效、高性能制造。

Description

厚壁小孔外台阶环件对称复合轧制成形方法

技术领域

本发明属于塑性加工领域，具体涉及一种厚壁小孔外台阶环件对称复合轧制成形方法。

背景技术

石化、电力领域广泛应用的管道连接法兰、高压阀体零件，通常为外表面带台阶的环形零件（简称外台阶环件），具有壁厚大、孔径小（壁厚通常与孔径相当或超过孔径）、台阶深的几何特征，为一种厚壁小孔外台阶环件。其传统制造方法为：先通过自由锻制成矩形环件，再通过机械切削加工台阶，能耗高、材料利用率和生产效率低，切削加工破坏金属流线分布导致产品性能差。发明专利ZL200410060887.X提出了一种外台阶环件轧制成形的方法，通过轧制塑性变形直接成形外台阶环件，可有效降低加工能源和材料消耗，提高生产效率。然而，该方法提出的轧制用环坯为外台阶形状，制坯难度较大，尤其对于大尺寸环件，需要反复加热锻造，制坯能耗高、效率低。此外，环件轧制方法主要适合于壁薄、孔径较大环件成形，而对于厚壁小孔外台阶环件，由于轧制比小且台阶深，轧制过程中环件直径扩大与孔型填充不同步，导致环件外径达到尺寸时台阶不能完全成形。因此，上述环件轧制方法不适于厚壁小孔外台阶环件成形，而此类环件目前仍是采用传统自由锻联合机械切削方法制造，生产效率低、成本高、产品质量差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述不足，提供一种厚壁小孔外台阶环件对称复合轧制成形方法，通过合理设计环坯、轧制孔型和轧制工艺参数，可实现由矩形截面环坯一次轧制成形包括两个厚壁小孔外台阶环件的外凹槽环件，有效降低了加工能源材料消耗，提高了生产效率和产品质量。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种厚壁小孔外台阶环件对称复合轧制成形方法，利用装备有主轧辊、芯辊和两个副轧辊的轧制设备，将矩形截面环坯一次轧制成形外凹槽环件；所述外凹槽环件由两个相同大小的厚壁小孔外台阶环件通过中部切割带对称连接构成，两厚壁小孔外台阶环件轴线重合；具体步骤包括：（1）根据厚壁小孔外台阶环件尺寸，确定轧制成形外凹槽环件尺寸，然后基于塑性变形体积不变原理，确定矩形截面环坯尺寸并制坯；（2）根据环件轧制变形条件和设备结构要求，设计轧制孔型并按轧制孔型设计加工主轧辊、芯辊和副轧辊；（3）成形参数设计：根据环件轧制变形条件和主轧辊尺寸依次设计主轧辊转速和主轧辊进给速度；（4）按轧制参数轧制成形外凹槽环件；（5）切割外凹槽环件得到厚壁小孔外台阶环件。

按上述技术方案，步骤（1）中将棒料段从室温均匀加热到始锻温度，然后将热态的棒料段镦粗、冲孔、冲连皮，制成轧制用矩形截面环坯，所述的矩形截面环坯尺寸根据轧制成形外凹槽环件体积和轧制比确定。

按上述技术方案，步骤（2）中轧制孔型设计为闭式孔型，主轧辊和两个副轧辊工作面带有成形环件外表面凹槽的凸台，芯辊工作面为圆柱面；轧辊尺寸按如下方法确定：

a)主轧辊和芯辊工作面尺寸

主轧辊和芯辊尺寸设计应满足以下条件

①主轧辊和芯辊的最小工作面半径应满足稳定轧制条件，使环坯产生连续轧制变形：

$\frac{1}{R_{m1}}+\frac{1}{R_i}\≤\frac{17.5\mathrm{\β}}{H_0}$

式中，R_m1为主轧辊型腔面半径，R_i为芯辊工作面半径；β=arctanμ为摩擦角，μ为摩擦系数，对于钢环件μ通常取0.3～0.35；H₀=(D₀-d₀)/2为环坯壁厚；

②为了保证芯辊的强度以及和环坯内径几何关系，芯辊工作面半径比环坯内孔半径小3～5mm；

③根据设备结构要求，主轧辊和芯辊的闭合中心距应在设备极限闭合中心距范围内；主轧辊和芯辊闭合时的最小型腔宽度不应超过环件的最大壁厚，通常定为

$R_{m1}+R_i+B_m+B_i=\frac{L_{\max }+L_{\min }}{2},$ B_m+B_i=H₂－1～2mm；

式中，L_max和L_min为设备允许的最大和最小闭合中心距；B_m为主轧辊型腔宽度，B_i为芯辊型腔宽度；H₂=(D₂-d)/2为环件最大壁厚；

根据①、②、③条件确定R_m1、R_i、B_m、B_i后，根据几何关系可进一步确定主轧辊凸台面半径R_m2=R_m1+(D₁-D₂)/2

根据环件大径高度h₁、锯切余量高度h_r和小径高度h₂可确定主轧辊型腔高度h_m1、凸台高度h_m2以及芯辊型腔高度h_i为

h_m1=h₁+0.3～0.5mm，h_m2=2h₂+h_r，h_i=2h_m1+h_m2；

为了保证孔型对应，主轧辊上、下侧壁高度h_mu、h_md与芯辊上、下侧壁高度h_iu、h_id分别相同，其大小可根据设备具体安装尺寸确定；

b)副轧辊位置和工作面尺寸

两个副轧辊设计为一样，且对称分布在环件两侧；考虑到立式轧制环件自身重力，为了较好的支撑环件以保证轧制稳定性，副轧辊和环件中心连线夹角θ设计为45°～60°；副轧辊工作面半径通常根据设备空间尺寸确定，以保证副轧辊安装不与其他部件发生干涉；副轧辊凸台面半径为：

R_p2≈1/3~1/5 R_m2

根据几何关系可确定副轧辊型腔面半径R_p1=R_p2-(D₁-D₂)/2；为保证孔型对应，副轧辊型腔结构与主轧辊一致，即：

B_p=B_m，h_pu=h_mu，h_pd=h_md，h_p1=h_m1，h_p2=h_m2；

其中B_p为副轧辊型腔宽度，h_pu为副轧辊上侧壁高度，h_pd为副轧辊下侧壁高度，h_p1为副轧辊型腔高度，h_p2为副轧辊凸台高度。

按上述技术方案，步骤（3）中成形参数按如下方法确定：

a)主轧辊转速

为了保证环件稳定轧制，主轧辊线速度V_m取1.1～1.3m/s，从而根据主轧辊工作面半径，确定主轧辊转速为n_m=V_m/2πR_m2；

b)主轧辊进给速度

为了满足稳定轧制条件，主轧辊进给速度v按下式设计

$v=(0.1~0.2)\frac{{\mathrm{\β}}^2{n}_m{R}_{m2}^2}{30R_0{(1+\frac{R_{m2}}{R_i})}^2}(1+\frac{R_{m2}}{R_i}+\frac{R_{m2}}{R_0}+\frac{R_{m2}}{r_0})$

式中，r₀=d₀/2、R₀=D₀/2分别为环坯内、外半径。

按上述技术方案，步骤（4）轧制成形过程中，主轧辊作主动旋转运动和向下靠拢环坯的直线进给运动，芯辊和右副轧辊、左副轧辊为轴心固定的空转辊，整个变形过程可分为两个阶段：（1）环件轧制阶段：主轧辊、芯辊与环坯构成环件轧制变形模式，环坯在主轧辊旋转进给作用下产生连续局部塑性变形而减薄壁厚、扩大直径，同时表面凹槽会稍微成形；（2）表面横轧阶段：当环坯外径扩大至与左、右副轧辊接触后，主动辊继续进给，主轧辊和左、右副轧辊对环坯形成三点表面横轧，主轧辊和左、右副轧辊位置限制了环坯周向金属流动，迫使其表面金属沿径向填充轧辊型腔，环坯在旋转过程中连续填充轧辊型腔而逐渐成形凹槽，当金属充满轧辊型腔，凹槽完全成形，轧制过程结束。

按上述技术方案，步骤（5）将外凹槽环件放在锯床上，从中间切割带处锯切成两个厚壁小孔外台阶环件。

采用上述技术方案的厚壁小孔外台阶环件对称复合轧制成形方法，相比常规外台阶环件轧制方法，制坯简单，省却了外台阶环坯的繁杂工序，能一步到位、完整成形台阶；相比传统的自由锻和机械切削加工方法，该方法通过连续局部塑性变形，可利用较小轧制力快速精确成形环件，有效减少了能源和材料消耗，提高了生产效率，而且环件台阶通过塑性变形，金属流线分布好，提高了环件机械性能，具有省力、节材、生产效率高和产品质量好的优点。

附图说明:

下面结合附图和各实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的两个厚壁小孔外台阶环件对称放置时的截面示意图（切割切割带后）；

图2是本发明的轧制成形的外凹槽环件截面示意图（未切割时）；

图3是本发明的矩形截面环坯截面示意图；

图4是本发明的主轧辊结构示意图；

图5是本发明的芯辊结构示意图；

图6是本发明的副轧辊的结构示意图；

图7是本发明的厚壁小孔外台阶环件对称复合轧制原理图；

图8轧制开始结阶段；

图9环件轧制向表面横轧转换阶段；

图10轧制结束阶段；

图7-10中，各标记对应如下：1-驱动辊，2-芯辊，3-环坯，3a-成形中环件，3b-成形环件，4-右副轧辊，5-左副轧辊。

具体实施方式：

根据本发明实施的厚壁小孔外台阶环件对称复合轧制成形方法，利用装备有主轧辊、芯辊和两个副轧辊的轧制设备将矩形截面环坯一次轧制成形为由两个厚壁小孔外台阶环件对称连接构成的外凹槽环件，外凹槽环件经切割中部切割带后成为两个相同大小的厚壁小孔外台阶环件；包括如下步骤：

（1）制坯：将棒料段从室温均匀加热到始锻温度，然后将热态的棒料段镦粗、冲孔、冲连皮，制成轧制用矩形截面环坯，环坯尺寸按如下方法确定：

a)计算轧制成形环件体积

轧制成形环件如图2所示，为由两个厚壁小孔外台阶环件对称（以下简称外台阶环件，图1所示）设置、并通过中部切割带（即图2的h_r段）连接的外凹槽环件，外凹槽环件体积V可按下式计算。

$V=\frac{\mathrm{\π}}{4}[2({D_1}^2-d^2)h_1+(D_2^2-d^2)({2h}_2+h_r)]$

D₁、D₂、d分别为外台阶环件大端径直径、小端径直径和内径，h₁、h₂、h_r分别为外台阶环件大端高度、小端高度和切割带高度；

b)确定轧制比

轧制比k为环件孔径与环坯内径之比，反映了环坯轧制变形程度，轧制比越大，环坯变形量越大。由于环件内径较小，考虑到芯辊强度，轧制比不能太大，k取1.2～1.5较合适。

c)确定环坯高度

如图2和3所示，环坯高度h₀与外沟槽环件高度h相等，h=2(h₁+h₂)+h_r。

d)确定环坯内、外径

基于塑性变形体积不变原理，根据轧制比k和环坯高度h₀，可确定环坯内径d₀和外径D₀为

d₀=d/k， $D_0=\sqrt{\frac{2({D_1}^2-d^2)h_1+(D_2^2-d^2)({2h}_2+h_r)}{2(h_1+h_2)+h}+\frac{d^2}{k^2}};$

（2）设计轧制孔型并加工轧辊

如图4-6，外台阶环件对称复合轧制孔型由主轧辊、芯辊、和两个副轧辊构成。为了防止环坯在轧制过程中因轴向金属流动产生端面凹陷，轧制孔型设计为闭式孔型，主轧辊和两个副轧辊工作面带有凸台，用于成形环件外表面凹槽，芯辊工作面为圆柱面。轧辊尺寸按如下方法确定：

a)主轧辊和芯辊工作面尺寸

如图4和5，主轧辊和芯辊尺寸设计应满足以下条件

①主轧辊和芯辊的最小工作面半径应满足稳定轧制条件，使环坯产生连续轧制变形。

$\frac{1}{R_{m1}}+\frac{1}{R_i}\≤\frac{17.5\mathrm{\β}}{H_0}$

式中，R_m1为主轧辊型腔面半径（即主轧辊最小工作面半径），R_i为芯辊工作面半径；β=arctanμ为摩擦角，μ为摩擦系数，对于钢环件μ通常取0.3～0.35；H₀=(D₀-d₀)/2为环坯壁厚；

②为了保证芯辊的强度以及和环坯内径几何关系，芯辊工作面半径R_i一般比环坯内孔半径小3～5mm。

③根据设备结构要求，主轧辊和芯辊的闭合中心距应在设备极限闭合中心距范围内；主轧辊和芯辊闭合时的最小型腔宽度不应超过环件的最大壁厚，通常定为

$R_{m1}+R_i+B_m+B_i=\frac{L_{\max }+L_{\min }}{2},$ B_m+B_i=H₂－1～2mm；

式中，L_max和L_min为设备允许的最大和最小闭合中心距；B_m为主轧辊型腔宽度，B_i为芯辊型腔宽度；H₂=(D₂-d)/2为环件最大壁厚；

根据①、②、③条件确定R_m1、R_i、B_m、B_i后，根据几何关系可进一步确定主轧辊凸台面半径R_m2=R_m1+(D₁-D₂)/2

根据环件大径高度h₁、锯切余量高度h_r和小径高度h₂可确定主轧辊型腔高度h_m1、凸台高度h_m2以及芯辊型腔高度h_i为

h_m1=h₁+0.3～0.5mm，h_m2=2h₂+h_r，h_i=2h_m1+h_m2；

为了保证孔型对应，主轧辊上、下侧壁高度h_mu、h_md与芯辊上、下侧壁高度h_iu、h_id分别相同，即h_mu=h_iu、h_md=h_id，大小可根据设备具体安装尺寸确定。

b)副轧辊位置和工作面尺寸

如图6和7所示，两个副轧辊4和5设计为一样，且对称分布在环坯或环件3的两侧。考虑到立式轧制环件自身重力，为了较好的支撑环件以保证轧制稳定性，副轧辊4（5）和环件3中心连线夹角θ通常可设计为45°～60°。副轧辊工作面半径通常根据设备空间尺寸确定，以保证副轧辊安装不与其他部件发生干涉。通常设计副轧辊凸台面半径为：

R_p2≈1/3~1/5R_m2

根据几何关系可确定副轧辊型腔面半径R_p1=R_p2-(D₁-D₂)/2。为保证孔型对应，副轧辊型腔结构与主轧辊一致，即：

B_p=B_m，h_pu=h_mu，h_pd=h_md，h_p1=h_m1，h_p2=h_m2；其中B_p为副轧辊型腔宽度，h_pu为副轧辊上侧壁高度，h_pd为副轧辊下侧壁高度，h_p1为副轧辊型腔高度，h_p2为副轧辊凸台高度；

（3）确定成形参数

成形参数包括主轧辊转速和进给速度，按如下方法确定：

a)主轧辊转速

为了保证环件稳定轧制，主轧辊线速度V_m通常取1.1～1.3m/s，从而根据主轧辊工作面半径，可确定主轧辊转速为n_m=V_m/2πR_m2；

b)主轧辊进给速度

为了满足稳定轧制条件，主轧辊进给速度v通常按下式设计

$v=(0.1~0.2)\frac{{\mathrm{\β}}^2{n}_m{R}_{m2}^2}{30R_0{(1+\frac{R_{m2}}{R_i})}^2}(1+\frac{R_{m2}}{R_i}+\frac{R_{m2}}{R_0}+\frac{R_{m2}}{r_0})$

式中，r₀=d₀/2、R₀=D₀/2分别为环坯内、外半径；

（4）轧制成形：将制成的环坯放入轧制设备内，按确定的主轧辊转速、主轧辊进给速度参数轧制成图2所示的外凹槽环件；

厚壁小孔外台阶环件对称复合轧制成形工艺原理如图7-10所示：主轧辊1作主动旋转运动和向下直线进给运动，芯辊2和右副轧辊4、左副轧辊5为轴心固定的空转辊，整个变形过程可分为两个阶段：图8～9为环件轧制阶段，主轧辊、芯辊与环坯构成环件轧制变形模式，环坯在主轧辊旋转进给作用下产生连续局部塑性变形而减薄壁厚、扩大直径，同时表面凹槽会稍微成形；图9～10为表面横轧阶段：当环坯外径扩大至与左、右副轧辊接触后，主动辊继续进给，主轧辊和左、右副轧辊对环坯形成三点表面横轧，主轧辊和左、右副轧辊位置限制了环坯周向金属流动，迫使其表面金属沿径向填充轧辊型腔，环坯在旋转过程中连续填充轧辊型腔而逐渐成形凹槽，当金属充满轧辊型腔，凹槽完全成形，轧制过程结束；

（5）切割：将步骤（4）轧制成形的外凹槽环件放在锯床上，从中间切割带处锯切从而得到两个相同大小的厚壁小孔外台阶环件。

下面，以某石油管道连接法兰对称复合轧制成形为具体实施例，环件大端直径D₁、小端直径D₂和内径d分别为258mm、218mm和112mm，环件大端高度h₁、小端高度h₂和切割带高度分别为11mm、11.5mm、5mm，其对称复合轧制成形方法包括以下步骤：

（1）制坯

根据环坯尺寸设计方法，取轧制比k为1.3，确定矩形截面环坯外径D₀、内径d₀和高度h₀分别为225.34mm、86.15mm和50mm。按环坯尺寸，将棒料段（材料为Q345E钢）从室温均匀加热到始锻温度（1150～1200℃），然后将热态的棒料段镦粗、冲孔、冲连皮，制成环坯；

（2）确定轧制孔型并加工轧辊

a)主轧辊和芯辊工作面尺寸

根据主轧辊和芯辊尺寸设计方法，设计主轧辊结构如图4所示，主轧辊型腔面半径R_m1和凸台面半径R_m2分别为152.5mm和172.5mm，主轧辊型腔宽度B_m为26mm，主轧辊型腔高度h_m1和凸台高度h_m2分别为11.5mm、28mm；设计芯辊结构如图5所示，芯辊工作面半径R_i为40mm、型腔宽度B_i为26mm、型腔高度h_i为51mm。

b)副轧辊工作面尺寸和位置

设计副轧辊夹角θ为60°，根据副轧辊工作面尺寸设计方法，设计副轧辊结构如图6所示，副轧辊凸台面半径R_p2和型腔面半径R_p1分别为55mm和35mm，型腔宽度B_p为26mm，型腔高度h_p1和凸台高度h_p2分别为11.5mm和28mm。

（3）确定成形参数

a)主轧辊转速n_m

主辊线速度V_m取1.3m/s，根据主轧辊转速设计公式，确定主轧辊转速n_m为72r/min。

b)主轧辊进给速度v

根据主轧辊进给速度设计公式确定主轧辊进给速度为1mm/s。

（4）环件轧制成形：将轧辊安装于轧制设备内，将制成的环坯放入轧制设备内，按上述轧制参数轧制成外凹槽环件。

（5）切割：将外凹槽放在锯床上，从中间切割带锯切成两个尺寸相同的厚壁小孔外台阶环件。

其它材料和尺寸规格管道连接法兰和高压阀体零件，轧制成形工艺与上述实例相同，其效果也相同，在此不逐一列举实施例。

本发明各工艺参数的上下限取值以及其区间值，都能实现本发明，在此不逐一列举实施例。

Claims (6)

1.一种厚壁小孔外台阶环件对称复合轧制成形方法，利用装备有主轧辊、芯辊和两个副轧辊的轧制设备，将矩形截面环坯一次轧制成形外凹槽环件；所述外凹槽环件由两个相同大小的厚壁小孔外台阶环件通过中部切割带对称连接构成，两厚壁小孔外台阶环件轴线重合；具体包括：（1）根据厚壁小孔外台阶环件尺寸，确定轧制成形外凹槽环件尺寸，然后基于塑性变形体积不变原理，确定矩形截面环坯尺寸并制坯；（2）根据环件轧制变形条件和设备结构要求，设计轧制孔型并按轧制孔型设计加工主轧辊、芯辊和副轧辊；（3）成形参数设计：根据环件轧制变形条件和主轧辊尺寸依次设计主轧辊转速和主轧辊进给速度；（4）按轧制参数轧制成形外凹槽环件；（5）切割外凹槽环件得到厚壁小孔外台阶环件。

2.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于：步骤（1）中将棒料段从室温均匀加热到始锻温度，然后将热态的棒料段镦粗、冲孔、冲连皮，制成轧制用矩形截面环坯，所述的矩形截面环坯尺寸根据轧制成形外凹槽环件体积和轧制比确定。

3.根据权利要求1或2所述的成形方法，其特征在于：步骤（2）中轧制孔型设计为闭式孔型，主轧辊和两个副轧辊工作面带有成形环件外表面凹槽的凸台，芯辊工作面为圆柱面；轧辊尺寸按如下方法确定：

a)主轧辊和芯辊工作面尺寸

主轧辊和芯辊尺寸设计应满足以下条件

①主轧辊和芯辊的最小工作面半径应满足稳定轧制条件，使环坯产生连续轧制变形：

$\frac{1}{R_{m1}}+\frac{1}{R_i}\≤\frac{17.5\mathrm{\β}}{H_0}$

式中，R_m1为主轧辊型腔面半径，R_i为芯辊工作面半径；β=arctanμ为摩擦角，μ为摩擦系数，对于钢环件μ通常取0.3～0.35；H₀=(D₀-d₀)/2为环坯壁厚；

②为了保证芯辊的强度以及和环坯内径几何关系，芯辊工作面半径比环坯内孔半径小3～5mm；

③根据设备结构要求，主轧辊和芯辊的闭合中心距应在设备极限闭合中心距范围内；主轧辊和芯辊闭合时的最小型腔宽度不应超过环件的最大壁厚，通常定为

$R_{m1}+R_i+B_m+B_i=\frac{L_{\max }+L_{\min }}{2},$ B_m+B_i=H₂－1～2mm；

式中，L_max和L_min为设备允许的最大和最小闭合中心距；B_m为主轧辊型腔宽度，B_i为芯辊型腔宽度；H₂=(D₂-d)/2为环件最大壁厚；

根据①、②、③条件确定R_m1、R_i、B_m、B_i后，根据几何关系可进一步确定主轧辊凸台面半径R_m2=R_m1+(D₁-D₂)/2

根据环件大径高度h₁、锯切余量高度h_r和小径高度h₂可确定主轧辊型腔高度h_m1、凸台高度h_m2以及芯辊型腔高度h_i为

h_m1=h₁+0.3～0.5mm，h_m2=2h₂+h_r，h_i=2h_m1+h_m2；

为了保证孔型对应，主轧辊上、下侧壁高度h_mu、h_md与芯辊上、下侧壁高度h_iu、h_id分别相同，其大小可根据设备具体安装尺寸确定；

b)副轧辊位置和工作面尺寸

两个副轧辊设计为一样，且对称分布在环件两侧；考虑到立式轧制环件自身重力，为了较好的支撑环件以保证轧制稳定性，副轧辊和环件中心连线夹角θ设计为45°～60°；副轧辊工作面半径通常根据设备空间尺寸确定，以保证副轧辊安装不与其他部件发生干涉；副轧辊凸台面半径为：

R_p2≈1/3~1/5 R_m2

根据几何关系可确定副轧辊型腔面半径R_p1=R_p2-(D₁-D₂)/2；为保证孔型对应，副轧辊型腔结构与主轧辊一致，即：

B_p=B_m，h_pu=h_mu，h_pd=h_md，h_p1=h_m1，h_p2=h_m2；

其中B_p为副轧辊型腔宽度，h_pu为副轧辊上侧壁高度，h_pd为副轧辊下侧壁高度，h_p1为副轧辊型腔高度，h_p2为副轧辊凸台高度。

4.根据权利要求3所述的成形方法，其特征在于：步骤（3）中成形参数按如下方法确定：

a)主轧辊转速

为了保证环件稳定轧制，主轧辊线速度V_m取1.1～1.3m/s，从而根据主轧辊工作面半径，确定主轧辊转速为n_m=V_m/2πR_m2；

b)主轧辊进给速度

为了满足稳定轧制条件，主轧辊进给速度v按下式设计

$v=(0.1~0.2)\frac{{\mathrm{\β}}^2{n}_m{R}_{m2}^2}{30R_0{(1+\frac{R_{m2}}{R_i})}^2}(1+\frac{R_{m2}}{R_i}+\frac{R_{m2}}{R_0}+\frac{R_{m2}}{r_0})$

式中，r₀=d₀/2、R₀=D₀/2分别为环坯内、外半径。

5.根据权利要求1或2或4所述的成形方法，其特征在于：步骤（4）轧制成形过程中，主轧辊作主动旋转运动和向下靠拢环坯的直线进给运动，芯辊和右副轧辊、左副轧辊为轴心固定的空转辊，整个变形过程可分为两个阶段：（1）环件轧制阶段：主轧辊、芯辊与环坯构成环件轧制变形模式，环坯在主轧辊旋转进给作用下产生连续局部塑性变形而减薄壁厚、扩大直径，同时表面凹槽会稍微成形；（2）表面横轧阶段：当环坯外径扩大至与左、右副轧辊接触后，主动辊继续进给，主轧辊和左、右副轧辊对环坯形成三点表面横轧，主轧辊和左、右副轧辊位置限制了环坯周向金属流动，迫使其表面金属沿径向填充轧辊型腔，环坯在旋转过程中连续填充轧辊型腔而逐渐成形沟槽，当金属充满轧辊型腔，凹槽完全成形，轧制过程结束。

6.根据权利要求5所述的成形方法，其特征在于：步骤（5）将外凹槽环件放在锯床上，从中间切割带处锯切成两个厚壁小孔外台阶环件。

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