[發(fā)明專利]大型外輪廓激變環(huán)件徑-軸向多輥協(xié)同近凈軋制成形方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210110175.2
• 申請日: 2022-01-29
• 公開（公告）號: CN114535472A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧加?xùn)|;袁田;華林;錢東升;蘭箭
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 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

本發(fā)明公開了一種大型外輪廓激變環(huán)件徑?軸向多輥協(xié)同近凈軋制成形方法，先對鐓粗沖孔后的矩形截面環(huán)坯進行多輥協(xié)同約束軋制，參與協(xié)同約束軋制的孔型包括驅(qū)動輥與芯輥構(gòu)成的徑向孔型、上下錐輥構(gòu)成的軸向孔型以及位于徑向孔型出口側(cè)的導(dǎo)輥，當環(huán)坯截面輪廓填充完成后，得到與鍛件形狀相似的預(yù)成形環(huán)坯；然后對截面輪廓填充完整的預(yù)成形環(huán)坯進行多輥協(xié)同擴孔軋制，導(dǎo)輥隨預(yù)成形環(huán)坯外徑增大做隨動運動，使錐輥轉(zhuǎn)速與驅(qū)動輥線速度匹配，位于預(yù)成形環(huán)坯中的芯輥做快速進給運動，當預(yù)成形環(huán)坯外徑達到目標尺寸后得到鍛件。本發(fā)明實現(xiàn)大型外輪廓激變環(huán)件近凈軋制成形，能夠節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，提高環(huán)件力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軋制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大型外輪廓激變環(huán)件徑-軸向多輥協(xié)同近凈軋制成形方法。

背景技術(shù)

大型外輪廓激變環(huán)件是一種典型的異形環(huán)件，廣泛應(yīng)用于航空航天、核能、輪船、石油化工和汽車等工業(yè)領(lǐng)域。通常該類環(huán)件的外表面帶有多個臺階結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面為直壁結(jié)構(gòu)，且臺階結(jié)構(gòu)的徑向深度較大。環(huán)件軋制是一種先進的制造技術(shù)，其主要通過對環(huán)坯進行連續(xù)塑性變形來制造高質(zhì)量無縫環(huán)件，但傳統(tǒng)軋制方式難以調(diào)控成形過程金屬沿徑向流動成形輪廓截面以及沿周向流動擴大直徑的能力，且往往以周向流動擴大直徑為主，因此，容易導(dǎo)致環(huán)件直徑達到目標尺寸而截面輪廓不能完全成形。

目前，大型外輪廓激變環(huán)件主要采用簡化鍛件軋制成形，即先通過環(huán)件軋制成形深度較淺的外輪廓結(jié)構(gòu)，然后進行大量削深加工，不僅生產(chǎn)效率低、材料浪費大，而且破壞金屬流線分布，削弱了產(chǎn)品力學(xué)性能。因此，亟需開發(fā)一種大型外輪廓激變環(huán)件近凈成形方法，實現(xiàn)該類環(huán)件低消耗、高效率成形，改善金屬流線分布完整性，并提高產(chǎn)品綜合力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大型外輪廓激變環(huán)件徑-軸向多輥協(xié)同近凈軋制成形方法，本發(fā)明能夠調(diào)控環(huán)件軋制過程金屬沿徑向和周向的流動能力，從而協(xié)調(diào)環(huán)件截面輪廓成形和直徑擴大速度，實現(xiàn)大型外輪廓激變環(huán)件近凈軋制成形，能夠大大節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，同時提高環(huán)件力學(xué)性能。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種大型外輪廓激變環(huán)件徑-軸向多輥協(xié)同近凈軋制成形方法，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(huán)坯進行多輥協(xié)同約束軋制，獲得的預(yù)成形環(huán)坯用于后續(xù)擴孔軋制，參與協(xié)同約束軋制的孔型包括驅(qū)動輥與芯輥構(gòu)成的徑向孔型、上下錐輥構(gòu)成的軸向孔型以及位于徑向孔型出口側(cè)的導(dǎo)輥，過程中，驅(qū)動輥做慢速旋轉(zhuǎn)運動帶動矩形截面環(huán)坯轉(zhuǎn)動，芯輥做低速進給運動保證環(huán)坯穩(wěn)定軋制，導(dǎo)輥位置固定限制矩形截面環(huán)坯外徑增長，相對于驅(qū)動輥旋轉(zhuǎn)，錐輥做低速旋轉(zhuǎn)運動，使環(huán)坯向錐輥出口側(cè)的導(dǎo)輥方向偏移，當環(huán)坯截面輪廓填充完成后，得到與鍛件形狀相似的預(yù)成形環(huán)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(yù)成形環(huán)坯進行多輥協(xié)同擴孔軋制，過程中，驅(qū)動輥做旋轉(zhuǎn)運動帶動預(yù)成形環(huán)坯轉(zhuǎn)動，導(dǎo)輥隨預(yù)成形環(huán)坯外徑增大做隨動運動，提高錐輥轉(zhuǎn)速，使錐輥轉(zhuǎn)速與驅(qū)動輥線速度匹配，位于預(yù)成形環(huán)坯中的芯輥做快速進給運動，對預(yù)成形環(huán)坯進行擴孔軋制，當預(yù)成形環(huán)坯外徑達到目標尺寸后得到鍛件。

在步驟一中，在多輥運動協(xié)同調(diào)控下，矩形截面環(huán)坯受到徑向孔型、軸向孔型和導(dǎo)輥三點約束作用，能有效限制環(huán)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(huán)坯直徑較小、壁厚較厚，環(huán)件剛度好，能避免約束軋制導(dǎo)致環(huán)件發(fā)生塑性失穩(wěn)現(xiàn)象，環(huán)坯外徑基本不變，外輪廓逐漸成形，當環(huán)件外表面全部與驅(qū)動輥工作面貼合后，得到與鍛件形狀相似的預(yù)成形環(huán)坯；在步驟二中，當預(yù)成形環(huán)坯外徑尺寸接近目標尺寸時，芯輥慢速進給，對預(yù)成形環(huán)坯進給整形軋制，整個擴孔軋制過程中，預(yù)成形環(huán)坯壁厚減薄，內(nèi)、外徑擴大，高度基本不變，當預(yù)成形環(huán)坯外徑達到目標尺寸后得到鍛件。

優(yōu)選地，外輪廓成形階段得到的預(yù)成形環(huán)坯尺寸為：