[發明專利]大型外輪廓激變環件徑-軸向多輥協同近凈軋制成形方法

在審

• 申請號: 202210110175.2
• 申請日: 2022-01-29
• 公開（公告）號: CN114535472A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 鄧加東;袁田;華林;錢東升;蘭箭
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B21H1/06
• 分類號: B21H1/06;B21B37/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;程力

1.一種大型外輪廓激變環件徑-軸向多輥協同近凈軋制成形方法，其特征在于：包括步驟，

步驟一、外輪廓成形階段：對鐓粗沖孔后的矩形截面環坯進行多輥協同約束軋制，獲得的預成形環坯用于后續擴孔軋制，參與協同約束軋制的孔型包括驅動輥與芯輥構成的徑向孔型、上下錐輥構成的軸向孔型以及位于徑向孔型出口側的導輥，過程中，驅動輥做慢速旋轉運動帶動矩形截面環坯轉動，芯輥做低速進給運動保證環坯穩定軋制，導輥位置固定限制矩形截面環坯外徑增長，相對于驅動輥旋轉，錐輥做低速旋轉運動，使環坯向錐輥出口側的導輥方向偏移，當環坯截面輪廓填充完成后，得到與鍛件形狀相似的預成形環坯；

步驟二、擴孔階段：改變軋輥運動方式，對截面輪廓填充完整的預成形環坯進行多輥協同擴孔軋制，過程中，驅動輥做旋轉運動帶動預成形環坯轉動，導輥隨預成形環坯外徑增大做隨動運動，提高錐輥轉速，使錐輥轉速與驅動輥線速度匹配，位于預成形環坯中的芯輥做快速進給運動，對預成形環坯進行擴孔軋制，當預成形環坯外徑達到目標尺寸后得到鍛件。

2.如權利要求1所述的大型外輪廓激變環件徑-軸向多輥協同近凈軋制成形方法，其特征在于：在步驟一中，在多輥運動協同調控下，矩形截面環坯受到徑向孔型、軸向孔型和導輥三點約束作用，能有效限制環坯外徑擴大，促使金屬沿軸向流動成形突變輪廓，外輪廓成形階段環坯直徑較小、壁厚較厚，環件剛度好，能避免約束軋制導致環件發生塑性失穩現象，環坯外徑基本不變，外輪廓逐漸成形，當環件外表面全部與驅動輥工作面貼合后，得到與鍛件形狀相似的預成形環坯；在步驟二中，當預成形環坯外徑尺寸接近目標尺寸時，芯輥慢速進給，對預成形環坯進給整形軋制，整個擴孔軋制過程中，預成形環坯壁厚減薄，內、外徑擴大，高度基本不變，當預成形環坯外徑達到目標尺寸后得到鍛件。

3.如權利要求1所述的大型外輪廓激變環件徑-軸向多輥協同近凈軋制成形方法，其特征在于：外輪廓成形階段得到的預成形環坯尺寸為：

其中，R、l、r分別為預成形環坯的凹槽半徑、凸臺長度和內半徑，B、B₁、B₂分別為預成形環坯的總高度、凸臺高度和凹槽高度；K為軋制比；R_f、l_f、r_f分別為鍛件的凹槽半徑、凸臺長度和內半徑，B_f、B_f1、B_f2分別為鍛件的總高度、凸臺高度和凹槽高度，V_f為鍛件體積，

V_f＝2π(R_f+l_f-r_f)²B_f1+π(R_f-r_f)²B_f2

其中，r_f為鍛件內半徑；

矩形截面環坯尺寸為：

其中，R₀、B₀和r₀為矩形截面環坯的外半徑、高度和內半徑，V為預成形環坯體積，V＝V_f。

4.如權利要求1所述的大型外輪廓激變環件徑-軸向多輥協同近凈軋制成形方法，其特征在于：在大型外輪廓激變環件徑-軸向多輥協同近凈軋制成形過程中，導輥初始位置在徑向孔型出口側，且與驅動輥之間的夾角為90°。

5.如權利要求1所述的大型外輪廓激變環件徑-軸向多輥協同近凈軋制成形方法，其特征在于：錐輥各階段轉速為：

在外輪廓成形階段中，錐輥低速旋轉，其轉速為：n₂＝k_nn，k_n為錐輥轉速調節系數，一般取0.1～0.5，

其中，n₁為驅動輥轉速，R_d為驅動輥半徑，R₁為環坯上端外半徑，L為錐輥頂點到速度匹配點的距離，α為錐輥錐角的一半；

在擴孔階段，錐輥轉速為匹配轉速，轉速為n₃＝n。