CN1253259C - 外台阶截面环件轧制成形的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种外台阶截面环件轧制成形的方法。外台阶截面环件轧制成形的方法,其特征是按如下步骤实现:1)下料:将棒材锯切成料段;2)制坯:将料段从室温均匀加热到高塑性、低抗力的热变形温度,然后将热态的料段镦粗、冲孔、冲连皮,制成轧制用环件毛坯;3)轧环机轧制成形:将毛坯放入加热炉中加热,当温度达到热变形温度(铝合金环件热变形温度为550℃~350℃;钢铁材料环件热变形温度为1200℃~800℃)时取出,放入轧环机孔型内轧制成形,轧制过程中环件与轧辊间保持良好的润滑,当环件经过多转轧制变形且直径扩大到预定尺寸时,成为规定形状尺寸的外台阶截面环件锻件;4)锻件机械切削加工成产品。本发明具有成本低、生产效率高的特点。

Description

外台阶截面环件轧制成形的方法

技术领域

本发明涉及一种外台阶截面环件轧制成形的方法。

背景技术

目前,外台阶截面环件通常采用马架扩孔和机械切削加工联合完成,即先通过马架扩孔加工出矩形截面的环件,再通过机械切削将矩形截面的环件加工成外台阶截面环件。其加工工艺流程为:1)镦粗,2)冲孔,3)冲头扩孔,4)芯棒扩孔,5)机械切削加工。这种工艺生产外台阶截面环件的主要问题是:1)加工余量大、材料利用率低;2)生产效率低、劳动强度大;3)环件需要反复加热、能耗高;4)生产成本高。

发明内容

针对上述不足,本发明的目的在于提供一种成本低、生产效率高的外台阶截面环件轧制成形的方法。

为了实现上述目的,本发明的技术方案是:外台阶截面环件轧制成形的方法,其特征是按如下步骤实现:1)下料:将棒材锯切成料段;2)制坯:将料段从室温均匀加热到高塑性、低抗力的热变形温度,然后将热态的料段镦粗、冲孔、冲连皮,制成轧制用环件毛坯;3)轧环机轧制成形:将毛坯放入加热炉中加热,当温度达到热变形温度时取出,钢环件毛坯热变形温度为800℃~1200℃,铝环件毛坯热变形温度为350℃-550℃,放入轧环机孔型内轧制成形,轧制过程中环件与轧辊间保持良好的润滑,环件经过多转轧制成外台阶截面环件锻件;4)锻件机械切削加工成产品。

所述的毛坯外圆边缘与水平面成倾斜角α,α=0°~20°,毛坯的底部孔径为d=dfλ,]]>轧制比为λ=2~8,毛坯的孔内壁与水平面成倾斜角β,β=80°~90°,毛坯大外径部分的轴向尺寸为B1=Bf1+c,毛坯小外径部分的轴向尺寸为B2=Bf2-c,c=0~0.3Bf,毛坯外台阶径向尺寸为D1-D2=k(Df1-Df2),k=1.2~2.0;毛坯的大外径D1、小外径D2根据外台阶截面环件锻件体积与毛坯体积相等条件确定;外台阶截面环件锻件的孔径为df,锻件大外径部分的外径和轴向尺寸分别为Df1、Bf1,锻件小外径部分的外径和轴向尺寸分别为Df2、Bf2。

所述的将料段从室温均匀加热到高塑性、低抗力的热变形温度,铝合金环件热变形温度为550℃~350℃;钢铁材料环件热变形温度为1200℃~800℃。

所述的轧环机轧制成形,环件轧制中轧制进给速度数值按下式计算υ=f2n1R12R(1+R1R2)2(1+R1R2+R1R-R1r)]]>其中,v为轧制进给速度,n1为驱动辊转速,R1,R2分别为驱动辊和芯辊半径,R,r分别为环件锻件外半径和内半径,R=Df1/2,r=df/2,f为环件与轧制孔型之间的摩擦系数,f为0.05~0.4。

本发明采用环件轧制工艺,环件经过多转连续轧制变形达到预定尺寸,改善工件的金属组织和性能,缩短了生产时间,减少了锻件加热次数,节约了原材料,提高了生产效率;通过合理设计环件毛坯尺寸,节约了原材料,降低成本;减小了端面鱼尾变形和翘曲变形,保证了外台阶截面环件的质量。

附图说明

图1是本发明的锻件结构示意图图2是本发明的环件毛坯结构示意图图3是本发明的环件径向轧制原理图图4是图3的左视图图中1-驱动辊,2-环件毛坯,3-导向棍,4-芯辊,5-信号辊。

具体实施方式

外台阶截面环件轧制成形的方法,按如下步骤实现:1).下料:将棒材锯切成料段,料段长度为L=(1~3)(B1+B2),B1为毛坯大环部分的轴向尺寸,B2为毛坯小环部分的轴向尺寸。

2).制坯:将料段从室温均匀加热到高塑性、低抗力的热变形温度,然后将热态的料段镦粗、冲孔、冲连皮,制成轧制用环件毛坯。

所述的将料段从室温均匀加热到高塑性、低抗力的热变形温度,铝合金环件热变形温度为550℃~350℃;钢铁材料环件热变形温度为1200℃~800℃。

所述的毛坯外圆边缘与水平面成倾斜角α,α=0°~20°,毛坯的底部孔径为d=dfλ,]]>轧制比为λ=2~8,毛坯的孔内壁与水平面成倾斜角β,β=80°~90°,毛坯大外径部分的轴向尺寸为B1=Bf1+c,毛坯小外径部分的轴向尺寸为B2=Bf2-c,c=0~0.3Bf,毛坯外台阶径向尺寸为D1-D2=k(Df1-Df2),k=1.2~2.0;毛坯的大外径D1、小外径D2根据外台阶截面环件锻件体积与毛坯体积相等条件确定;外台阶截面环件锻件的孔径为df,锻件大外径部分的外径和轴向尺寸分别为Df1、Bf1,锻件小外径部分的外径和轴向尺寸分别为Df2、Bf2。

如图1、图2所示,要求轧制成形的45钢外台阶截面环件尺寸为:大环外径Df1为Φ1000mm,小环外径Df2为Φ800mm,内孔直径df为Φ500mm,大环部分的轴向尺寸Bf1=300mm,小环部分的轴向尺寸Bf2=200mm。设计毛坯的内孔直径d为Φ125mm,大环部分的轴向尺寸B1为340mm,小环部分的轴向尺寸B2为160mm,外台阶截面环件锻件体积与毛坯体积相等条件确定毛坯尺寸,设计毛坯的大环外径D1为Φ868mm,小环外径D2为Φ568mm,为了减小环件孔缘毛刺,设计毛坯外圆边缘的倾斜角α为10°,β为85°(如图2所示)。

为了便于轧制成形,锻造制坯时要严格保证轧制用毛坯几何精度,消除毛坯内孔偏心、表面锤头印、冲孔毛刺等缺陷。

3).轧环机轧制成形:将设计好的毛坯放入加热炉中加热,当温度达到热变形温度(铝合金环件热变形温度为550℃~350℃;钢铁材料环件热变形温度为1200℃~800℃)时取出,放入轧环机孔型内轧制成形,轧制过程中环件与轧辊间保持良好的润滑,通过径向轧制,使环件毛坯壁厚减小、内外直径扩大、截面轮廓成形,当环件经过多转轧制变形且直径扩大到预定尺寸时,最终成为规定形状尺寸的外台阶截面环件锻件。

外台阶截面环件轧制成形如图3、图4所示,在驱动辊1的旋转轧制运动和直线进给运动作用下,环件毛坯2连续地咬入驱动辊1和芯辊4构成的轧制孔型,产生壁厚减小、内外直径扩大、截面轮廓成形的连续局部塑性变形。通过多转反复轧制变形,使环件直径扩大到与信号辊5接触时,则达到了规定形状尺寸的环件锻件,这时环件轧制过程结束。图4中导向辊3的作用是保证轧制过程平稳。

对于外台阶截面环件轧制成形,设计如图4所示的半封闭孔型,该孔型的驱动辊直径较闭式孔型的小,也不要求轧环机驱动辊与芯辊有很大的中心距,且改善了芯辊的强度和刚度。随着轧制的进行,环件截面逐渐进入孔型,并在轧制结束时,环件截面完全进入孔型,有利于环件端面质量。轧制开始前,要保证环件在孔型中的准确定位。要保证良好的润滑和冷却,以防止芯辊回火软化。

工艺参数:外台阶截面环件轧制工艺参数主要包括轧制温度、轧制进给速度和轧制比。通过研究和试验,铝合金环件轧制温度为550℃~350℃;钢铁材料环件轧制温度为1200℃~800℃。实际轧制操作中,应严格控制始锻和终锻温度,防止低于终锻温度的轧制变形,以保证环件内部组织质量。毛坯轧制前加热应严格控制加热温度、保温时间,保温时间根据环件壁厚按(1~2)分钟/毫米计算确定,以保证毛坯整体均匀热透,并防止过热和过烧。

为了保证锻透并减小端面鱼尾变形,环件轧制中采用较大进给速度亦即快速进给轧制,轧制进给速度数值按下式计算υ=f2n1R12R(1+R1R2)2(1+R1R2+R1R-R1r)]]>这里v为轧制进给速度,n1为驱动辊转速,R1,R2分别为驱动辊和芯辊半径,R,r分别为环件锻件外半径和内半径,R=Df1/2,r=df/2,f为环件与轧制孔型之间的摩擦系数,f为0.05~0.4。

通过计算确定轧制速度为5mm/s。轧制比取为4。

4).锻件机械切削加工成产品。

Claims (4)

1.外台阶截面环件轧制成形的方法,其特征是按如下步骤实现:1)下料:将棒材锯切成料段,所述的料段长度为L=(1~3)(B1+B2),B1为毛坯大环部分的轴向尺寸,B2为毛坯小环部分的轴向尺寸;2)制坯:将料段从室温均匀加热到高塑性、低抗力的热变形温度,然后将热态的料段镦粗、冲孔、冲连皮,制成轧制用环件毛坯;所述的毛坯外圆边缘与水平面成倾斜角α,α=0°~20°,毛坯的底部孔径为d=dfλ,]]>轧制比为λ=2~8,毛坯的孔内壁与水平面成倾斜角β,β=80°~90°,毛坯大外径部分的轴向尺寸为B1=Bf1+c,毛坯小外径部分的轴向尺寸为B2=Bf2-c,c=0~0.3Bf,毛坯外台阶径向尺寸为D1-D2=k(Df1-Df2),k=1.2~2.0;毛坯的大外径D1、小外径D2根据外台阶截面环件锻件体积与毛坯体积相等条件确定;其中,df为外台阶截面环件锻件的孔径,Df1为锻件大外径部分的外径,Bf1为锻件大外径部分的轴向尺寸,Df2为锻件小外径部分的外径、Bf2为锻件小外径部分的轴向尺寸;3)轧环机轧制成形:将毛坯放入加热炉中加热,当温度达到热变形温度时取出,放入轧环机孔型内轧制成外台阶截面环件锻件;4)锻件机械切削加工成产品。
2.根据权利要求1所述的外台阶截面环件轧制成形的方法,其特征是:所述的将料段从室温均匀加热到高塑性、低抗力的热变形温度,铝合金环件热变形温度为350℃-550℃;钢铁材料环件热变形温度为1200℃~800℃。
3.根据权利要求1所述的外台阶截面环件轧制成形的方法,其特征是:所述的将毛坯放入加热炉中加热,当温度达到热变形温度时取出,钢环件毛坏热变形温度为800℃~1200℃,铝环件毛坯热变形温度为350℃-550℃。
4.根据权利要求1所述的外台阶截面环件轧制成形的方法,其特征是:所述的轧环机轧制成形,环件轧制中轧制进给速度数值按下式计算υ=f2n1R12R(1+R1R2)2(1+R1R2+R1R-R1r)]]>其中,v为轧制进给速度,n1为驱动辊转速,R1,R2分别为驱动辊和芯辊半径,R,r分别为环件锻件外半径和内半径,R=Df1/2,r=df/2,f为环件与轧制孔型之间的摩擦系数,f为0.05~0.4。
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