大型双边台阶环件径轴向轧制成形方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102601278A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102601278A(43)申请公布日2012.07.25(21)申请号201210073832.7(22)申请日2012.03.20(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号申请人张家港海陆环形锻件有限公司(72)发明人钱东升华林汪小凯吴剑毛华杰崔昱戴玉同潘正华(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人唐万荣(51)Int.Cl.B21H1/06(2006.01)权利要求书权利要求书3页3页说明书说明书66页页附图附图44页(54)发明名称大型双边台阶环件径轴向轧制成形方法(57)摘要本发明涉及大型双边台阶环件径轴向轧制成形方法，通过合理设计环件毛坯和轧制孔型以及控制轧制过程，实现由矩形环件毛坯直接轧制成形为双边台阶环件，轧制孔型由驱动辊工作面和芯辊工作面组成，驱动辊和芯辊工作面尺寸根据轧制线速度、设备参数、轧制变形条件、环件毛坯尺寸和环件尺寸确定；轧制过程按预轧制、主轧制、整形轧制三个阶段进行控制；当所测环件外径达到预定值时，轧制过程结束。本发明方法通过连续局部塑性变形积累而实现环件直径扩大和双边台阶截面轮廓整体成型，有效减少了能源、材料和工时消耗，改善了环件金属流线分布，提高了生产效率和产品性能，降低了生产成本。CN102678ACN102601278A权利要求书1/3页1.大型双边台阶环件径轴向轧制成形方法，通过合理设计环件毛坯和轧制孔型以及控制轧制过程，实现由矩形环件毛坯直接轧制成形为双边台阶环件，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)制坯：将棒料热锻、镦粗、冲孔、冲连皮，制成轧制用环件毛坯；环件毛坯尺寸根据环件尺寸、轧制比、径向和轴向进给量比值确定；步骤(2)轧制孔型设计：轧制孔型由驱动辊工作面和芯辊工作面组成，其中，芯辊工作面为圆柱面，驱动辊工作表面有一个外凸台；驱动辊和芯辊工作面尺寸根据轧制线速度、设备参数、轧制变形条件、环件毛坯尺寸和环件尺寸确定；步骤(3)轧制成形：将制好的环件毛坯放上径轴向轧环机进行轧制，轧制过程按预轧制、主轧制、整形轧制三个阶段分配进给速度和进给量进行控制；预轧制阶段，控制芯辊和上锥辊分别沿径向和轴向慢速进给，逐渐消除锻造制坯产生的壁厚差和高度差；主轧制阶段，充分利用设备能力，控制芯辊和上锥辊分别沿径向和轴向以较快进给，使环件产生充分变形；整形轧制阶段，当环件外径距预定值100～200mm时，控制芯辊和上锥辊分别沿径向和轴向慢速进给，消除环件变形产生的壁厚差和椭圆度，保持环件缓慢长大，当所测环件外径达到预定值时，径向和轴向停止进给，轧制过程结束。2.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于步骤(1)制坯中，环件毛坯尺寸按如下步骤具体确定：1)计算环件体积和截面积环件体积V按下式计算其中，B1为环件宽度；r1、R1分别为环件内、外半径；B2、B3分别为两台阶的高度，HT为台阶厚度；环件截面积S1按下式计算S1＝H1(B2+B3)+(H1-HT)(B1-B2-B3)，其中H1＝R1-r1为环件壁厚；2)确定轧制比对于大型双边台阶环件径轴向轧制，λ值取为3～5；3)确定径向和轴向进给量比值对于大型双边台阶环件径轴向轧制，径向和轴向进给量比值k可按下式确定：其中，ΔH＝H0+HT-H1、ΔB＝B0-B1分别为环件轧制径向和轴向总进给量，H0、B0为环件毛坯壁厚和高度，m为修正系数；4)确定环件毛坯壁厚和高度根据轧制比λ、径向和轴向进给量比值k，可确定环件毛坯壁厚H0和高度B0为5)确定环件毛坯内、外半径2CN102601278A权利要求书2/3页根据毛坯壁厚H0、高度B0和环件体积V，结合塑性变形体积不变原理，可确定环件毛坯外半径R0、内半径r0为3.根据权利要求1或2所述的成形方法，其特征在于步骤(2)轧制孔型设计中，驱动辊和芯辊工作面尺寸按如下步骤具体确定：1)确定驱动辊工作面半径为了保证环件稳定轧制成形，驱动辊线速度Vd取0.8～1.6m/s，根据驱动辊线速度Vd可确定驱动辊工作面半径Rd＝Vd/2πnd，其中，nd＝n/η为驱动辊转速，n为电机转速，η为传动比，n、η由设备参数确定；驱动辊工作面宽度Bd＝B0；2)确定驱动辊凸台尺寸驱动辊凸台用来成形环件外台阶，其尺寸与环件台阶尺寸相对应，可确定如下HdT＝HT，Bd2≥B2，Bd3≥B3其中，HdT、Bd2、Bd3分别为驱动辊凸台厚度和环件两凸台成形工作面的高度；3)确定驱动辊半径为了保证环件毛坯在径向孔型产生连续轧制变形，驱动辊外凸台半径和芯辊工作面半径应满足如下条件：式中，RdT为驱动辊外凸台半径；β＝arctanμ为摩擦角，μ为摩擦系数；根据上述条件可确定驱动辊凸台处半径取值范