CN109894551B - 一种减轻车轮立式轧制中辐板拉薄的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种减轻车轮立式轧制中辐板拉薄的方法，属于车轮轧制成形技术领域。本发明在现有车轮立式轧制工艺基础上，在轧制中期车轮扩径速度较大时，通过上下定心辊位置下移，使车轮轮心降低到主辊水平轴线以下20‑60mm，促使轧制变形区金属更易于流向辐板，减轻辐板拉薄程度；轧制末期当轮辋内径接近目标值时，上下定心辊位置抬高，使车轮轮心高度与主辊水平轴向保持一致，直至轧制结束。轮心高度的调整通过液压缸控制上下定心辊的位置实现。本发明不但可以减轻辐板拉薄程度提高车轮轧制成形精度，还可以改善轧制咬入条件，防止“轧卡”现象的发生。

Description

一种减轻车轮立式轧制中辐板拉薄的方法

技术领域：

本发明属于车轮轧制成形技术领域，具体涉及一种减轻车轮立式轧制中辐板拉薄的方法。

背景技术：

车轮轧制是整体辗钢车轮成形的关键一步。在车轮立式轧制过程中，随着轮辋扩径辐板长度增加。轮辋被辗压的金属一部分沿周向流动，一部分流向辐板。如果轮辋流向辐板的金属量不足以补充辐板延展所需的金属量，辐板将承受径向拉应力。当径向拉应力达到一定程度时，辐板(非轧制区域)将发生拉薄现象。拉薄量预测和控制不准确的话，则会严重影响车轮的成形精度。研究发现，辐板拉薄现象主要发生轧制中期，且拉薄量随着轧制扩径速度的增加而增加。生产实践表明，现有轧制工艺下，HESA840车轮辐板非轧制区的拉薄量可达到3mm左右。轧制成形过程中，金属体积不变，辐板拉薄将会导致车轮轧制成形后轮辋金属量偏大，轮辋外径尺寸超差，在后续加工中会增加额外的加工量，并降低金属的收得率，甚至还可能会出现辐板厚度尺寸不够，而导致废品。减轻车轮轧制过程中的辐板拉薄量，对提高车轮成形精度和金属收得率具有显著的实用价值。

发明内容：

本发明针对现有车轮立式轧制变形中存在的辐板非轧制区拉薄现象，提供一种减轻车轮立式轧制中辐板拉薄的方法，以期提高车轮轧制成形精度。

本发明提供一种减轻车轮立式轧制中辐板拉薄的方法，该方法具体步骤如下：

(1)轧制初期，按照常规车轮立式轧制方法，保持轮心高度不变或轮心高度逐渐抬高；

(2)轧制中期，车轮扩径速度较大时，通过上下定心辊位置下移，使车轮轮心降低到主辊水平轴线以下20-60mm，以增加辐板辊侧的金属压入量，改善轮辋金属流向辐板的条件，减轻辐板径向拉力，减小辐板拉薄量；

(3)轧制末期，当轮辋内径接近目标值时，上下定心辊位置抬高，使车轮轮心高度与主辊水平轴线高度保持一致，直至轧制结束。

本发明技术原理如下：

辐板拉薄的根本原因是辐板延展时得不到轮辋金属的补充而产生过大的径向拉应力。本发明通过在轧制过程中降低轮心高度，增加主变形区辐板辊侧的轮辋压入量，利于轮辋金属流向辐板，减小辐板径向拉力，从而减轻辐板的拉薄程度；通过调整轧制过程中的轮心高度，可控制轧制过程中的辐板拉薄量。

与现有车轮立式轧制技术相比，本发明有以下技术效果：

1、现有车轮轧制工艺中，下定心辊位置基本不变，轧制过程中轮心逐渐抬高。尽管轮辋轧制扩径效率提高，但是不利于轧制变形区的轮辋金属流向辐板，导致辐板径向受拉严重，造成辐板非轧制区拉薄较为严重。使用本发明提出的轮心高度降低的方法，可以增加辐板辊侧的压入量，利于轮辋金属流向辐板，可显著降低辐板受拉程度，减小辐板拉薄量。

2、车轮立式轧制中，只有辐板辊是驱动辊，其他辊子都是被动辊。使用本发明提出的轧制过程中轮心高度降低方法，增大辐板辊侧压入量，可增加辐板辊侧接触角，改善咬入条件从而防止轧卡现象(车轮不转动)。

附图说明：

图1为本发明方法中轮心高度降低示意图；

图2为图1中的A-A方向剖视图；

图3为图1中的B-B方向剖视图；

图4为图1中主辊与辐板辊构成的变形区的局部放大图。

图中：1：主辊；2：车轮；2a：车轮轮辋；2b：车轮辐板；3a：左侧辐板辊；3b：右侧辐板辊；4a：左侧轧边辊；4b：右侧轧边辊；5：上定心辊；6：下定心辊；7：上定心辊运动轨迹；8：下定心辊运动轨迹；γ₁：轮心下移前的主辊接触角；γ₂：轮心下移后主辊接触角；θ₁：轮心下移前的辐板辊接触角；θ₂：轮心下移后的辐板辊接触角。

具体实施方式：

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明方法中轮心高度降低示意图，同时也是车轮立式轧制时的工件与主要工具的配置结构示意图；车轮2包括车轮轮辋2a及车轮辐板2b，辐板辊包括左侧辐板辊3a和右侧辐板辊3b，轧边辊包括左侧轧边辊4a及右侧轧边辊4b。车轮轧制时轮辋主要在主辊1和两个分别位于左右且对称设置的左侧辐板辊3a及右侧辐板辊3b之间进行辗压扩径，轮辋厚度方向压下的金属朝三个方向流动：大部分金属沿周向流动，增大轮辋外径；部分金属沿轮辋宽度方向流动，导致轮辋内外侧面的宽展；少部分金属通过左侧辐板辊3a及右侧辐板辊3b之间的辊缝流向辐板。两个分别位于左右且对称设置的左侧轧边辊4a及右侧轧边辊4b用于控制轮辋的宽度。轮辋在轧制扩径的同时，辐板长度延展。如果轮辋流向辐板的金属不足以补充辐板长度延展所需要的金属量，辐板将会径向受拉，并导致辐板非轧制区的厚度减薄。辐板厚度拉薄量与轧制扩径速度密切相关。在现有的车轮立式轧制工艺下，在轧制中期，扩径速度较快，辐板拉薄严重。为了减轻辐板拉薄，需要改善轧制变形区中轮辋金属向辐板流动的条件。

本发明在不改变轧辊形状的条件下，在轧制中期根据轮辋扩径速度的大小通过适当降低轮心高度，使轮辋金属更易于流向辐板，减小和控制辐板拉薄量。

本发明方法的具体实施例为：通过液压机构驱动上定心辊5沿其运动轨迹7向下运动，同时另一个液压机构驱动下定心辊6沿其运动轨迹8向下运动。在上、下定心辊下移的动作下，车轮轮心高度降低。在轮心高度降低的同时，主辊和辐板辊的水平轴线保持高度不变。轮心高度降低量视轮辋的轧制扩径速度而定，轮辋扩径速度增大，轮心高度下移量增大。轮心相对主辊水平轴线下移高度范围为20～60mm。下移量越大，越有利于增大辐板辊侧的压入量，有利于减轻辐板拉薄量。以HESA840车轮轧制为例，轧制中期轮心高度相对于主辊轴向下降30mm，辐板拉薄量由3mm减小到1mm。

Claims (1)

1.一种减轻车轮立式轧制中辐板拉薄的方法，其特征在于该方法具体步骤如下：

(1)轧制初期，按照常规车轮立式轧制方法，保持轮心高度不变或轮心高度逐渐抬高；

(2)轧制中期，车轮扩径速度较大时，通过上下定心辊位置下移，使车轮轮心降低到主辊水平轴线以下20-60mm，以增加辐板辊侧的金属压入量，改善轮辋金属流向辐板的条件，减轻辐板径向拉力，减小辐板拉薄量；

(3)轧制末期，当轮辋内径接近目标值时，上下定心辊位置抬高，使车轮轮心高度与主辊水平轴线高度保持一致，直至轧制结束。

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