CN104525800A - 一种实现无芯棒空心坯料成形的楔横轧模具及轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属塑性成形技术领域，特别提供了一种实现无芯棒空心坯料精确成形的楔横轧模具。具有基体部分和在该基体部分外表面凸起的成型部分，所述成型部分包括楔尖点、楔入段及展宽段，所述展宽段包括第一展宽段及第二展宽段，所述第一展宽段的展宽角大于第二展宽段的展宽角。由于本发明所述的楔横轧模具针对的是无芯棒空心坯料，通过对模具顶面脱空，使椭圆度略有增大，但是相应位置轧件受到的摩擦力及扭矩减小，从而减小轧制过程中的扭转塑性变形，保证轧件不被拧断。通过本发明使得无芯棒轧制过程中椭圆化与楔入位置内径偏大得到很好的改善，轧制后的坯料尺寸精准，内壁近乎等内径，质量较高。

Description

一种实现无芯棒空心坯料成形的楔横轧模具及轧制方法

技术领域

本发明属于金属塑性成形技术领域，特别提供了一种实现无芯棒空心坯料精确成形的楔横轧模具及轧制方法。

背景技术

随着汽车轻量化的发展，零件薄壁化、中空化是实现汽车轻量化的途径之一，空心轴类件的成形工艺也得到广泛的关注。

现有的空心件楔横轧轧制过程中，目标产品内孔尺寸大时，大多数采用带芯棒的轧制办法。目标产品内孔尺寸小时，采用无芯棒轧制。采用无芯棒轧制时轧件存在一定的椭圆度，尤其是对称中心面附近位置，椭圆化轧件与模具斜楔顶面接触，产生的扭转塑性变形大，进入展宽段后容易拧断。同一展宽角下，楔入初期模具作用力对轧件影响区域小，变形未完全渗入，内层金属流动滞后，阻碍内孔缩孔变形，轧件起楔位置两侧内孔直径比展宽段大。这意味着空心坯料无芯棒轧制时目标产品品质差，加工余量大，废品率高。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种实现无芯棒空心坯料精确成形的楔横轧模具，通过改变展宽角，模具脱空，可以有效的提高楔横轧模具对空心件轧后的质量精度。实现无芯棒空心坯料楔横轧高效成形。

一种实现无芯棒空心坯料精确成形的楔横轧模具，具有基体部分和在该基体部分外表面凸起的成型部分，所述成型部分包括楔尖点、楔入段及展宽段，所述展宽段包括第一展宽段及第二展宽段，所述第一展宽段的展宽角β₁大于第二展宽段的展宽角β₂。

进一步地，所述第二展宽段包括脱空部分及未脱空部分。

进一步地，所述未脱空部分置于第二展宽段两边侧，未脱空部分为长方形装，并未脱空部分宽度值为所述S为系数，m为轧辊的个数，所述d_k为坯料在楔横轧机内进入第二展宽段处的直径，β为当前的展宽角。

进一步地，所述脱空部分置于未脱空部分内侧。

进一步地，所述脱空部分的模具脱空0.1mm-0.3mm。

进一步地，所述第一展宽段与第二展宽段连接点为P点，所述P点位置符合公式其中L为展宽宽度，D为空心坯料外径，d为空心坯料内径，k为系数。

进一步地，所述第一展宽段的展宽角为β₁，所述β₁的取值范围为4°-6°，所述第二展宽段的展宽角为β₂，并所述β₂的值为3°-5°。

进一步地，将楔横轧模具展开后，所述成型部分整体呈倒“V”形状。

一种实现无芯棒空心坯料精确成形的轧制方法，应用上述的楔横轧模具，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将空心坯料加热到900℃-1200℃；

步骤二，将步骤一加热后的空心坯料通过推料装置送入上下相同的楔横轧模具之间；

步骤三，空心坯料与上下相同的楔横轧模具相接，所述空心坯料在所述上下相同的楔横轧模具驱动力下做回转运动，所述空心坯料由楔角位置进入楔横轧模具的楔入段，坯料旋转进入展宽段，再进入展宽段，在进入展宽段后改变展宽角，同时楔横轧模具脱空0.1mm-0.3mm，坯料进入该展宽段后，旋转1周，轧制成空心轧件；

步骤四，所述空心轧件由推料装置从所述两个相同的楔横轧模具之间推出。

由于本发明所述的楔横轧模具针对的是无芯棒空心坯料，通过对模具顶面脱空，使椭圆度略有增大，但是相应位置轧件受到的摩擦力及扭矩减小，从而减小轧制过程中的扭转塑性变形，保证轧件不被拧断。考虑脱空对椭圆度的影响，脱空深度不宜过大，要根据产品直径的大小确定。模具采用变展宽角设计，增大与轧件内径偏大段相对应模具位置的展宽角，增大起楔位置两侧内孔的变化量，减小轧件起楔位置两侧内孔直径，减小与展宽段内径的差距，明显改善起楔位置两侧内孔偏大现象。通过本发明使得无芯棒轧制过程中椭圆化与楔入位置内径偏大得到很好的改善，轧制后的坯料尺寸精准，内壁近乎等内径，质量较高。

附图说明

图1为应用于本发明无芯棒楔横轧模具的空心坯料；

图2为本发明楔横轧模具的展开图；

图3为本发明图2中A-A处的剖视图；

图4为本发明空心坯料楔横轧原始坯料。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

本发明提供一种实现无芯棒空心坯料精确成形的楔横轧模具，如图2所示，为本发明楔横轧模具展开图，所述楔横轧模具具有基体部分和在该基体外表面凸起的成型部分，在将楔横轧模具展开后，所述成型部分整体大致呈倒“V”形状，并所述成型部分包括楔尖点、楔入段及展宽段，所述展宽段包括第一展宽段及第二展宽段，所述第一展宽段具有一展宽角β₁，所述展宽角β₁为4°-6°，所述第二展宽段的展宽角β₂变小，β₂为3°-5°，所述β₂＜β₁，并在第二展宽段包括脱空部分及未脱空部分，所述未脱空部分为两个长方形装并分置于第二展宽段两边侧，所述脱空部分置于未脱空部分内侧，所述未脱空宽度值为所述S为系数，m为轧辊的个数，所述d_k为坯料在楔横轧机内进入展宽段处的直径，β为当前的展宽角；并所述脱空部分的模具脱空0.1mm-0.3mm，所述第二展宽段模具脱空为整体第二展宽段相对于第一展宽段降低0.1mm-0.3mm，并脱空值具体依据坯料尺寸确定。

工作原理：采用楔横轧工艺轧制空心坯料，所述空心坯料轧制过程中没有芯棒，在用楔横轧工艺轧制时，将加热到900℃-1200℃的坯料送入楔横轧机中轧制，坯料楔入后，坯料自楔尖位置K点进入展宽段，坯料旋转达到P点，此时变小展宽角，在位置P处，模具脱空，具体依据坯料尺寸确定，模具旋转一周后，实现对无芯棒空心气门坯料的轧制，当一个坯料轧制过程完全结束后，后一个坯料进入轧制过程。一个轧制周期生产一个或一对空心毛坯产品。

所述P点位置依据公式其中L为展宽宽度，D为空心坯料外径，d为空心坯料内径，k为系数。

其中下述为一具体应用实例：图1为空心气门坯料，将图4(Φ12×6mm)的钢管按尺寸下料，坯料长度为100mm，用高频加热炉将坯料加热到1150℃，由推料装置送入楔横轧机上楔横轧模具轧制。轧辊直径为500mm，轧辊模具的展开图如图2所示，图3是模具精整段侧视图，在展宽段采用缩小展宽角的办法，具体是楔入段展宽角5.5°，展宽段展宽角5°，模具脱空0.1mm。模具旋转一周，实现一对无芯棒空心气门坯料的轧制。

本发明的上述具体实施方式仅为清楚的说明本发明所做的举例，并非对本发明实施方式的限定。对于本领域的普通技术人员来说，可以在不脱离本发明原理和精神的情况下做出其他形式上的变化或者替代，而这些改变或者替代也将包含在本发明确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种实现无芯棒空心坯料精确成形的楔横轧模具，具有基体部分和在该基体部分外表面凸起的成型部分，其特征在于，所述成型部分包括楔尖点、楔入段及展宽段，所述展宽段包括第一展宽段及第二展宽段，所述第一展宽段的展宽角β₁大于第二展宽段的展宽角β₂。

2.根据权利要求1所述的楔横轧模具，其特征在于，所述第二展宽段包括脱空部分及未脱空部分。

3.根据权利要求2所述的楔横轧模具，其特征在于，所述未脱空部分置于第二展宽段两边侧，未脱空部分为长方形装，并未脱空部分宽度值为所述S为系数，m为轧辊的个数，所述d_k为坯料在楔横轧机内进入第二展宽段处的直径，β为当前的展宽角。

4.根据权利要求3所述的楔横轧模具，其特征在于，所述脱空部分置于未脱空部分内侧。

5.根据权利要求2所述的楔横轧模具，其特征在于，所述脱空部分的模具脱空0.1mm-0.3mm。

6.根据权利要求1所述的楔横轧模具，其特征在于，所述第一展宽段与第二展宽段连接点为P点，所述P点位置符合公式其中L为展宽宽度，D为空心坯料外径，d为空心坯料内径，k为系数。

7.根据权利要求1所述的楔横轧模具，其特征在于，所述第一展宽段的展宽角为β₁，所述β₁的取值范围为4°-6°，所述第二展宽段的展宽角为β₂，并所述β₂的值为3°-5°。

8.根据权利要求1所述的楔横轧模具，其特征在于，将楔横轧模具展开后，所述成型部分整体呈倒“V”形状。

9.一种实现无芯棒空心坯料精确成形的轧制方法，应用于上述权利要求1-8之一所述的楔横轧模具，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将空心坯料加热到900℃-1200℃；

步骤二，将步骤一加热后的空心坯料通过推料装置送入上下相同的楔横轧模具之间；

步骤三，空心坯料与上下相同的楔横轧模具相接，所述空心坯料在所述上下相同的楔横轧模具驱动力下做回转运动，所述空心坯料由楔角位置进入楔横轧模具的楔入段，坯料旋转进入展宽段，再进入展宽段，在进入展宽段后改变展宽角，同时楔横轧模具脱空0.1mm-0.3mm，坯料进入该展宽段后，旋转1周，轧制成空心轧件；

步骤四，所述空心轧件由推料装置从所述两个相同的楔横轧模具之间推出。