[發明專利]一種大型雙溝槽環件徑軸向軋制成形方法

有效

• 申請號: 201110414446.5
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102615221A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 錢東升;時大方;華林;汪小凱;張挺
• 申請（專利權）人: 浙江天馬軸承股份有限公司;武漢理工大學
• 主分類號: B21H1/06
• 分類號: B21H1/06;B21H1/22
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所 33209
• 代理人: 馮新偉

技術領域

本發明涉及一種大型雙溝槽環件徑軸向軋制成形方法。?

背景技術

直徑超過1米，內表面帶有對稱溝槽的大型雙溝槽環件，作為回轉支承環、大型軸承套圈等，在工程機械、港口機械、風力發電設備等應用廣泛。此類環件工作條件惡劣，長期承受低溫、重載、高沖擊等，對其性能和使用壽命要求較高。環件徑軸向軋制（圖1所示）是生產大型環件的一種先進塑性加工工藝，它通過連續局部塑性變形可在較短時間內獲得幾何精度高、組織性能好的優質大型環件。然而，環件徑軸向軋制過程是多工藝參數耦合作用下的復雜變形過程，軋制工藝參數設計和過程控制難度大，尤其對于異形截面環件軋制，容易因為工藝參數設計或過程控制不合理，導致環件直徑達到尺寸要求時，截面輪廓不能充滿，甚至導致軋制過程不穩定，形成軋制缺陷，廢、次品率較高。因此，目前多數大型異形截面環件均是先通過徑軸向軋制成矩形截面環件，再切削加工出截面輪廓，上述大型雙溝槽環件即是如此。通過機械切削加工溝槽，切削材料損耗和加工工時消耗大，兩個溝槽加工精度難以保持一致，而且切削加工破壞了環件金屬流線分布，降低了環件機械性能，從而導致生產效率低，成本高，質量和壽命難以保證。?

發明內容

針對上述不足，本發明的目的在于提供一種大型雙溝槽截面環件徑軸向軋制成形方法，通過合理地設計軋制工藝參數和優化軋制過程，可實現由矩形截面環件毛坯直接軋制成形為雙溝槽環件，顯著減少了溝槽切削加工材料和工時消耗，且可獲得較好的金屬流線分布，提高了生產效率和產品質量，降低了生產成本。?

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：大型雙溝槽截面環件（以下簡稱環件）徑軸向軋制成形方法，包括以下實現步驟：?

（1）制坯：將棒料段從室溫均勻加熱到熱鍛變形溫度，然后將熱態料段在壓力機上經鐓粗、沖孔、沖連皮，制成軋制用環件毛坯。環件毛坯尺寸按如下步驟確定

1）計算環件體積和截面積

環件體積?按下式計算

其中，為環件寬度；、分別為環件內、外半徑；為環件溝槽半徑；為溝槽截面圓心角。

環件截面積按下式計算?

，其中為環件壁厚。

2）確定軋制比?

軋制比為環件毛坯截面積與環件截面積之比，它反映了環件毛坯軋制變形程度，軋制比越大，環件毛坯變形量越大。軋制比太小，環件毛坯不能產生充分變形而獲得細小且分布均勻的晶粒組織；軋制比太大，環件毛坯容易因過量變形產生內部損傷、裂紋等組織缺陷。對于大型雙溝槽環件徑軸向軋制，值一般取為2.5～4。

3）確定徑向和軸向進給量比值?

環件毛坯在軋制過程中，其徑向壁厚和軸向高度同時減小，徑向和軸向變形量的合理分配對軋制過程穩定性和成形環件幾何精度十分重要。對于大型雙溝槽環件徑軸向軋制，徑向和軸向進給量比值可按下式確定：

其中，、分別為環件軋制徑向和軸向總進給量，、為環件毛坯壁厚和高度。

4）確定環件毛坯壁厚和高度?

根據軋制比、徑向和軸向進給量比值，可確定環件毛坯壁厚和高度為

，

5）確定環件毛坯內、外半徑

根據毛坯壁厚、高度和環件體積，結合塑性變形體積不變原理，可確定環件毛坯外半徑、內半徑為

，

（2）軋制孔型設計：軋制孔型由驅動輥工作面和芯輥工作面組成。其中，驅動輥工作面為圓柱面，芯輥工作面由圓柱面與兩個溝球面組合而成，驅動輥和芯輥結構如圖4所示。驅動輥和芯輥工作面尺寸按如下確定：

1）確定驅動輥工作面半徑和寬度

為了保證環件穩定軋制成形，驅動輥線速度通常取1.1～1.3m/s，根據驅動輥線速度可確定驅動輥工作面半徑，其中，為驅動輥轉速，為電機轉速，為傳動比，、由設備參數確定。驅動輥工作面寬度

2）確定芯輥溝球尺寸

芯輥溝球用來成形環件溝槽，其尺寸與環件溝槽尺寸相對應，可確定如下

，，，

其中，、分別為環件溝槽深度與寬度，、、、分別為芯輥溝球深度、高度、半徑和截面圓心角。

3）確定芯輥溝球面半徑和寬度?

為了保證環件毛坯在徑向孔型產生連續軋制變形，驅動輥工作面半徑和芯輥溝球面半徑應滿足如下條件。

式中，為芯輥溝球面半徑；為摩擦角，為摩擦系數。為了使芯輥能順利穿入環件毛坯內孔進行軋制，芯輥最大工作面半徑通常應保證。根據上述條件可確定芯輥溝球面半徑取值范圍為?