CN212329539U - 一种碾环机的芯辊 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种碾环机的芯辊，所述芯辊包括芯辊、并帽及套模；所述芯辊上设有轴肩；所述并帽将所述套模固定于所述轴肩上；所述套模为圆筒结构；所述套模一端的外径值小于另一端的外径值；所述套模直径小的一端和所述轴肩相邻；所述芯辊上设置有第一键槽；所述套模上设有与芯辊上第一键相对应的第二键槽。通过本实用新型提供的芯辊碾出带有内台阶的大型异形环锻件，不用再机加工出内台阶，同时所用连铸坯原料重量减轻了235公斤。

Description

一种碾环机的芯辊

技术领域

本实用新型涉及碾环领域，具体涉及一种碾环机的芯辊。

背景技术

环件轧制适于生产各种形状尺寸、各种材料的环形零件或毛坯。目前轧制环件的直径为Φ40-Φ10000mm，高度为15-4000mm，最小壁厚为16-48mm，环件的重量为0.2-82000kg。

环件的材料通常为碳钢、合金钢、铝合金、铜合金、钛合金、钴合金、镍合金等。

常见的轧制环件产品有轴承环、齿轮环、火车车轮及轮箍，燃气轮机环、集电环等，最大的轧制环件是直径Φ10000mm、高度4000mm的核反应堆容器环件。

当前，按辗扩中环件毛坯的变形方式可以分为径向辗扩和径-轴向辗扩。该种分类方式是最主要是因为其能够体现环件辗扩特点的分类方式。

环件径向轧制原理为驱动辊为主动辊，同时作旋转轧制和直线进给运动；被动辊为芯辊作从动旋转轧制运动；导向辊和信号辊都为可自由转动的辊。在驱动辊作用下，环件通过驱动辊与芯辊构成的轧制孔型产生连续的局部塑性变形。

当环件经过多转轧制变形且直径扩大到预定尺寸时，环件外圆表面与信号辊接触，环件轧制过程结束。驱动辊旋转轧制运动的动力由电机提供，直线进给运动的动力由液压或气动装置提供，其它轧辊通过与环件的摩擦作用运动。

径轴向轧制是为了改善轧制环件的端面质量、轧制成形复杂截面轮廓的环件，在径向环件轧制设备额外增加了一对轴向端面轧辊，从而对环件的径向和轴向同时进行轧制，这样使得径向轧制产生的环件端面凹陷在经过轴向端面轧制而得以修复平整，进一步地轴向端面轧制还可以使环件获得复杂的截面轮廓形状。

在径轴向轧制过程中，驱动辊作旋转轧制运动，而芯辊作径向直线进给运动，端面轧辊作旋转端面轧制运动和轴向进给运动。环件产生径向壁厚减小、轴向高度减小、内外直径扩大、截面轮廓成形的连续局部塑性变形，当环件经反复多转轧制使直径达到预定值时，芯辊的径向进给运动和端面辊的轴向进给运动停止，环件径轴向轧制变形结束。

目前，只有较先进的大中型轧环机采用径轴向联合轧制工艺，径轴向轧环机适用于壁厚大、大轧制比或截面复杂的环件加工，生产效率高。

环件轧制是轧制技术与机械零件制造技术的交叉和结合，它有如下特点：

(1)驱动辊与芯辊直径相差较大；

(2)驱动辊作主动旋转轧制运动，芯辊作从动旋转轧制运动，二者的转速不同；

(3)旋转轧制运动与直线进给运动，二者相互独立；

(4)径向轧制运动与端面轴向轧制运动相互影响，共同受导向运动的约束与干涉；

(5)轧制中环件毛坯重复通过高度不断变小的轧制孔型；

(6)环件变形区几何边界是无法预测的，变形的热、力条件是动态变化的。

由于上述特点的存在，环件轧制不但保有普通平板轧制、异步轧制、型材轧制及多道次轧制的性质，而且还表现出了轧制的耦合特点。环件轧制不仅表现出了几何非线性和物理非线性，而且还表现出了几何非线性和物理非线性的耦合性质。环件轧制不仅受到静力学、运动学和动力学因素的影响，而且还受到这些因素的协同影响，即环件轧制变形较为复杂。

环件辗扩与传统的板材辗扩相，具有如下特点：

(1)宽高比比板材轧制大得多，轧制过程中存在三维变形；

(2)轧制过程中每次压下量小，为连续渐变过程；

(3)轧制过程中由于碾扩力及力矩等存在较多的影响因素，而且都是非线性的的；

(4)环件外径的增长率与给进速度和碾扩力之间呈非线性变化的关系；

(5)由于主棍和芯辊直接不同，导致变形几何区呈非对称；

(6)。变形区几何形状连续发生变化，变形区几何边界复杂、不稳定及变形力学条件也是动态变化；

(7)环件依次经过径向轧辊与轴向轧辊多次的往复碾压。

环件轧制存在下述优点：

(1)所得环件精度高、加工余量少及材料的利用率高，避免了机加工中的材料损失；

(2)轧制成形的环件由于内部组织致密、晶粒细小、纤维沿圆周方向排列，特别是承受周向应力能力大为增强，致使其机械强度、耐磨性和疲劳寿命明显高于其它锻造和机械加工生产的环件；

(3)环件轧制变形是通过局部变形的积累而实现环件成形的。与整体模锻变形相比，环件轧制变形力大幅度减小，因而轧制设备吨位大幅度降低，设备投资大幅度减小；

(4)环轧工艺可用于大中型(特别是厚壁)环件的热轧加工，亦可用于中小型环件的精密冷辗。所加工的环件断面形状可以是方形、矩形、T形、L形、V 形、H形、齿槽及其它异形等；

(5)环件轧制具有材料利用率高、机加工工时少、生产能耗低及轧制孔型寿命长等综合优点，致使其生产成本较低；

(6)与一般自由锻扩孔(如马架扩孔)相比，辗环扩孔要快很多，生产效率大大提高。

目前，对于大型带内台阶的异形环锻件的碾环，采用在4500mm碾环机上用280mm的芯辊直接碾成矩形截面的环锻件，然后通过机加工加工出内台阶，同时所用连铸胚原料重量较重，生产成本高，周期长不利于工业化的大规模推广。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种碾环机的芯辊，通过本实用新型提供的芯辊碾出带有内台阶的大型环锻件，不用再机加工出内台阶，同时所用连铸坯原料重量减轻了235公斤。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种碾环机的芯辊，所述芯辊包括芯辊、并帽及套模；

所述芯辊上设有轴肩；

所述并帽将所述套模固定于所述轴肩上；

所述套模为圆筒结构；

所述套模一端的外径值小于另一端的外径值；

所述套模外径小的一端和所述轴肩相邻；

所述芯辊上设置有第一键槽；

所述套模上设有与芯辊上第一键相对应的第二键槽。

本实用新型提供的芯辊碾出带有内台阶的大型异形环锻件，不用再机加工出内台阶，同时所用连铸坯原料重量减轻了235公斤。

作为本实用新型优选的技术方案，所述第一键槽和第二键槽所用键为平键。

作为本实用新型优选的技术方案，所述并帽至少包括3个，例如可以是3 个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个或12个等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本实用新型优选的技术方案，所述套模外径小的一端和所述轴肩相邻。

作为本实用新型优选的技术方案，所述套模外径大的一端和所述并帽相邻。

作为本实用新型优选的技术方案，所述芯辊的材质为5CrNiMo；

优选地，所述并帽的材质为42CrMo；

优选地，所述套模的材质为5CrNiMo。

作为本实用新型优选的技术方案，所述平键的材质为42CrMo。

作为本实用新型优选的技术方案，所述芯辊的硬度HB为260-320，例如可以是260、265、270、275、280、285、290、295、300、305、310、315或320 等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

所述套模的硬度HB为260-320，例如可以是260、265、270、275、280、285、290、295、300、305、310、315或320等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

与现有技术方案相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型经提供的芯辊碾出带有内台阶的大型异形环锻件，不用再机加工出内台阶，同时所用连铸坯原料重量减轻了235公斤。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中所用芯辊的装配图；

图2是本实用新型实施例1中所用芯辊中套模的示意图；

图3是本实用新型实施例2所得带有内台阶的异形环锻件的示意图。

下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，本实用新型的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供一种碾环机的芯辊，如图1所示，所述芯辊包括芯辊、并帽及套模；

所述芯辊上设有轴肩；

所述并帽将所述套模固定于所述轴肩上；

所述套模为圆筒结构；

所述套模一端的外径值小于另一端的外径值；

所述套模外径小的一端和所述轴肩相邻；

所述芯辊上设置有第一键槽；

所述套模上设有与芯辊上第一键相对应的第二键槽。

进一步地，所述第一键槽和第二键槽所用键为平键。

进一步地，所述并帽至少包括3个。

进一步地，所述套模外径小的一端和所述轴肩相邻；所述套模外径大的一端和所述并帽相邻。

进一步地，所述芯辊的材质为5CrNiMo；所述并帽的材质为42CrMo；所述套模的材质为5CrNiMo；所述平键的材质为42CrMo；所述芯辊的硬度HB为 260-320；所述套模的硬度HB为260-320。本实施例中所述套模实用新型如图2 所示。

应用例1

本实施例提供一种碾环机的芯辊具体的应用方式，具体包括如下过程：

用42CrMo4连铸圆坯

为原料，将原料镦粗、冲孔锻造得到

的锻坯，然后将锻坯加热至1220℃，保温2h；待保温结束后，将上述锻坯取出，放在4500mm碾环机上用280mm的芯辊碾成

半成品；之后将半成品锻坯加热至1220℃，保温2h；待保温结束后，将上述半成品取出，放在4500mm碾环机上上述芯辊(见图1)碾成图2所示的带有内台阶的异形环锻件。

本应用例中芯辊上所用的套模一端的外径为340mm。另一端的外径为 280mm，内径为220mm。

综合上述实施例和对比例的结果可知，本实用新型提供的芯辊，通过两次加热及两次碾环，后一次碾环采用上述的芯辊(图1)即可碾出带有内台阶的大型异形环锻件(图2)，不用再机加工出内台阶。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (7)

1.一种碾环机的芯辊，其特征在于，所述芯辊包括芯辊、并帽及套模；

所述芯辊上设有轴肩；

所述并帽将所述套模固定于所述轴肩上；

所述套模为圆筒结构；

所述套模一端的外径值小于另一端的外径值；

所述套模外径小的一端和所述轴肩相邻；

所述芯辊上设置有第一键槽；

所述套模上设有与芯辊上第一键相对应的第二键槽。

2.如权利要求1所述的碾环机的芯辊，其特征在于，所述第一键槽和第二键槽所用键为平键。

3.如权利要求1所述的碾环机的芯辊，其特征在于，所述并帽至少包括3个。

4.如权利要求1所述的碾环机的芯辊，其特征在于，所述套模外径大的一端和所述并帽相邻。

5.如权利要求1所述的碾环机的芯辊，其特征在于，所述芯辊的材质为5CrNiMo；

所述并帽的材质为42CrMo；

所述套模的材质为5CrNiMo。

6.如权利要求2所述的碾环机的芯辊，其特征在于，所述平键的材质为42CrMo。

7.如权利要求1所述的碾环机的芯辊，其特征在于，所述芯辊的硬度HB为260-320；所述套模的硬度HB为260-320。

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