CN108080543B - 多辊摆辗金属圆盘和金属圆环的成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种多辊摆辗金属圆盘和金属圆环的成形方法，包括如下步骤：S1)坯料经过加热、镦粗、局部加压累积成形制成半成品，半成品为圆盘坯或圆环坯；S2)将所制造的半成品放入凹模型腔中，圆盘坯置于下模模芯上，圆环坯外套于模芯；S3)多锥辊辗压机的滑块朝向半成品向下运动，模芯和凹模绕摆辗机轴线旋转，当多锥辊下母线接触到半成品上表面时，各锥辊在其与半成品上表面之间的摩擦力作用下自转，对半成品进行轧制变形；S4)随着多锥辊辗压机滑块向下移动，多锥辊对半成品进行局部累积辗压，半成品厚度变薄，直径变大，直至加工完成。本发明能有效实现对大直径厚度比(直径可达10m以上，厚度可达100mm以下，直径/厚度大于100)的金属圆盘件和圆环件进行摆辗成形。
Description
技术领域
本发明属于圆盘件和圆环件进行多辊摆辗的成形的技术领域，尤其涉及一种多锥辊摆辗金属圆盘和金属圆环的成形方法。
背景技术
随着核电、化工等大型容器安全等级的提高及技术的发展，需要制作6米以上的整体封头。目前，因为尚没有整体成形直径大于6米的圆盘件的方法，因此直径大于6米的封头只能通过焊接拼装而成。而且，目前直径小于5m圆盘件及大直径/厚度圆盘(圆环)件的制作方法是通过平板局部加压累积成形，或通过马架扩孔成圆筒后展开成方形件，然后将其切割成圆盘件，这两种成形方法要经过多次加热，成形效率低，成本高，工艺过程复杂，成形件表面不平，切削加工量大，材料的利用率低。
对于大直径/厚度(直径可达10m以上，厚度可达100mm以下，直径/厚度大于100)的圆盘件和圆环件，还没有关于整体成形方法的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多锥辊摆辗金属圆盘和金属圆环的成形方法，能够根据成形件尺寸的要求选择锥辊数量，适用范围广，能有效地对大直径/厚度(直径可达10m以上，厚度可达100mm以下，直径/厚度大于100)的圆盘件和圆环件进行摆辗成形。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种多锥辊摆辗圆盘和圆环的成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)制备半成品，坯料经过加热、镦粗、局部加压累积成形制成半成品，半成品为圆盘坯或圆环坯，在体积相等的原则下，计算出高度尺寸；
S2)半成品定位，将所制造的半成品放入凹模型腔中，圆盘坯置于下模模芯上，圆环坯外套于模芯，通过模芯对半成品进行定位；
S3)成形加工，多锥辊辗压机的滑块朝向半成品向下运动，模芯和凹模绕摆辗机轴线旋转，当锥辊下母线接触到半成品上表面时，锥辊在其与半成品上表面之间的摩擦力作用下自转，对半成品进行轧制变形，多锥辊辗压机的锥辊的数目为大于1的奇数，以滑块的中轴线为准，一侧设置奇数个锥辊，另一侧设置偶数个锥辊，数量多的一侧的锥辊的轴向长度小于数量少的一侧的轴向长度；
S4)成品制备完成，随着多锥辊辗压机滑块朝向半成品向下移动，多锥辊对半成品进行局部累积辗压，在摆辗成形过程中，由于同侧轧辊之间存在间隙，被成形件会有部分位置因未被辗压到而产生凸起，两侧轧辊数量不等且并不沿半成品轴心线完全对称，一侧凸起的部分会被另一侧的轧辊摆辗成形，半成品厚度变薄，直径变大，直至加工完成。
按上述方案，所述多锥辊辗压机的锥辊的数目为大于1的奇数，以所述滑块的中轴线为准，一侧设置奇数个锥辊，另一侧设置偶数个锥辊，数量多的一侧的锥辊的轴向长度小于数量少的一侧的轴向长度。在摆辗成形过程中，由于同侧轧辊之间存在间隙，被成形件会有部分位置因未被辗压到而产生凸起，但由于两侧轧辊数量不等且并不沿半成品轴心线完全对称，一侧凸起的部分会被另一侧的轧辊摆辗成形。
按上述方案，摆辗成形圆盘件时，所述模芯为圆柱体，模芯高度低于凹模底部1～3mm,直径大于所述圆盘坯直径5～10mm。
按上述方案，摆辗成形圆环件时，所述模芯为圆柱体，模芯直径与所述圆环坯的中心孔径相同。
按上述方案，所述凹模底部均布有沿径向分布的条形槽，以增大半成品与凹模之间的摩擦，坯件在凹模带动下围绕摆辗机轴线旋转。
本发明的有益效果是：本发明提供一种多锥辊摆辗圆盘和圆环的成形方法，圆盘件和圆环件实现局部累积滚动辗压累积成形，取代焊接拼装成形，解决核电、化工等大型容器制作整体封头所需大直径/厚度(大于100)圆盘件和圆环件的技术问题，并且有效地提高成形零件上、下平面的平行度及表面平整度，精度高，有效节约原材料，提高了加工效率，这种成形方法能够满足核电、化工安全等级高的需求。
附图说明
图1为本发明一个实施例的成形加工示意图。
图2为图1的A处的局部放大图。
图3为本发明一个实施例的成品制备完成示意图。
图4为本发明一个凹模的俯视图示意图。
其中：1-滑块；2-锥辊；3-半成品；4-模芯；5-凹模；6-成品；7-凹槽。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1-图3所示，一种多锥辊摆辗钢圆盘和钢圆环的成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)制备半成品。坯料经过加热、镦粗、局部加压累积成形制成半成品3，半成品为圆盘坯或圆环坯，保持体积相等的原则下，计算出高度尺寸；
S2)半成品定位。将所制造的半成品放入凹模5型腔中，圆盘坯置于下模模芯4上，模芯4为圆柱体，模芯4的高度比凹模底部小1～3mm,模芯直径大于所述圆盘坯直径5～10mm。放置圆环坯时，将圆环坯外套于模芯，所述模芯为圆柱体，模芯直径比所述圆环坯的中心孔径小1～3mm，通过模芯对半成品进行定位；
S3)成形加工。多锥辊辗压机的滑块1朝向半成品向下运动，模芯和凹模绕摆辗机轴线旋转，当多锥辊2下母线接触到半成品上表面时，各锥辊在其与半成品上表面之间摩擦力的作用下自转，对半成品进行轧制变形；
S4)成品6制备完成。随着多锥辊辗压机滑块朝向半成品向下移动，多锥辊对半成品进行局部累积辗压，半成品厚度变薄，直径变大，直至加工完成。
多锥辊辗压机的锥辊的数目为大于1的奇数，以所述滑块的中轴线为准，一侧设置奇数个锥辊，另一侧设置偶数个锥辊，数量多的一侧的锥辊的轴向长度小于数量少的一侧的轴向长度。在摆辗成形过程中，由于同侧轧辊之间存在间隙，被成形件会有部分位置因未被辗压到而产生凸起，但由于两侧轧辊数量不等且并不沿半成品轴心线完全对称，一侧凸起的部分会被另一侧的轧辊摆辗成形。
模芯为圆柱体，在加工圆盘件时，模芯高度低于凹模底部1～3mm,模芯直径大于圆盘坯直径5～10mm；在加工圆环件时，模芯直径与圆环坯的中心孔径相同。
多锥辊倾斜设置，下母线与半成品的顶面平行，辊面对半成品进行轧制。
本发明提供的实现上述方法的成形模具，包括上模和下模，以5个锥辊为例，其中：
上模的结构：多锥辊倾斜设置，下母线与半成品的顶面平行，同时各锥辊沿半成品轴心线相对布置，一边布置2个，另一边布置3个，各锥辊通过锥辊轴固定在支架上，再经由支架将上模固定在滑块上,整个上模随滑块上下移动。
下模的结构：由凹模及模芯组成；模芯一方面在半成品放入凹模时起到定位作用，另一方面在半成品加工完成后作为顶出机构将成形件顶出；凹模是一个环形结构，其内径与成品最大外径相等，凹模底部均布有沿径向分布的条形槽,如图4所示，以增大半成品与凹模之间的摩擦，坯件在凹模带动下围绕摆辗机轴心线旋转。
Claims (4)
1.多锥辊摆辗金属圆盘或金属圆环的成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)制备半成品，坯料经过加热、镦粗、局部加压累积成形制成半成品，半成品为圆盘坯或圆环坯，在体积相等的原则下，计算出高度尺寸；
S2)半成品定位，将所制造的半成品放入凹模型腔中，圆盘坯置于下模模芯上，圆环坯外套于模芯，通过模芯对半成品进行定位；
S3)成形加工，多锥辊辗压机的滑块朝向半成品向下运动，模芯和凹模绕摆辗机轴线旋转，当锥辊下母线接触到半成品上表面时，锥辊在其与半成品上表面之间的摩擦力作用下自转，对半成品进行轧制变形，多锥辊辗压机的锥辊的数目为大于1的奇数，以滑块的中轴线为准，一侧设置奇数个锥辊，另一侧设置偶数个锥辊，数量多的一侧的锥辊的轴向长度小于数量少的一侧的轴向长度；
S4)成品制备完成，随着多锥辊辗压机滑块朝向半成品向下移动，多锥辊对半成品进行局部累积辗压，在摆辗成形过程中，由于同侧轧辊之间存在间隙，被成形件会有部分位置因未被辗压到而产生凸起，两侧轧辊数量不等且并不沿半成品轴心线完全对称，一侧凸起的部分会被另一侧的轧辊摆辗成形，半成品厚度变薄，直径变大，直至加工完成。
2.根据上述权利要求1所述的多锥辊摆辗金属圆盘或金属圆环的成形方法，其特征在于，摆辗成形圆盘件时，所述模芯为圆柱体，模芯的高度比凹模底部小1～3mm,模芯直径大于所述圆盘坯直径5～10mm，圆盘坯置于下模模芯上，通过模芯对圆盘坯进行定位。
3.根据上述权利要求1所述的多锥辊摆辗金属圆盘或金属圆环的成形方法，其特征在于，摆辗成形圆环件时，所述模芯为圆柱体，模芯直径比所述圆环坯的中心孔径小1～3mm，圆环坯外套于模芯，通过模芯对圆环坯进行定位。
4.根据上述权利要求1所述的多锥辊摆辗金属圆盘或金属圆环的成形方法，其特征在于，凹模底部均布有沿径向分布的条形槽，以增大半成品与凹模之间的摩擦，半成品在凹模带动下围绕摆辗机轴线旋转。
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