[发明专利]一种小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环件轧制成形的方法，具体的说是一种小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法，属于金属塑性加工技术领域。

背景技术

目前，外径锥形截面环件通常设计为合锻环件或矩形环件。合锻环件是利用外径对称仿形工装将环坯轧制成形，这种工艺的缺点是：1)对于外径小于400mm、高度大于150mm的成品环件，设计为合锻件导致环件高径比过大，制坯工艺难度加大，同时导致芯辊消耗的增加；2)对于壁厚差大于20mm的产品，由于小尺寸环件的变形量较小，容易造成合锻件充型不足；3)需要进行剖环操作，增加加工成本。矩形环锻件会造成原材料利用率很低，同时车加工量大，增加加工成本，降低生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种生产效率高、原材料利用率高的小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法，包括以下步骤：

1)下料：选择棒料直径小于冲孔桶最小直径的棒料，料段的高度与直径之比应不大于3.5；

2)冲孔桶制坯：加热完成的料段放置于仿形冲孔桶内进行对中、镦粗、冲孔、切边，制成仿形截面坯料；

3)仿形环件轧制成形：轧制设备的驱动辊设计成终轧模具，所述终轧模具成型部分依成品进行仿形设计，终轧模具两侧法兰根部间距等于坯料高度尺寸，倾角设计为3°～5°；坯料在芯辊和终轧模具之间形成轧制变形区，逐步实现完全贴合，环件尺寸预定要求时，外径锥形截面环形锻件终轧完成；

4)整形：终轧后的锻件立即转整形机进行整形操作，消除锻件内孔喇叭口并对环件进行整圆；

5)车加工：仿形环件经少量车加工成产品。

本发明进一步限定技术方案：前述的小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法，所述步骤(3)中轧制时驱动辊的转速范围为：n_min≤n≤n_max，

其中b为环件的轴向长度，m为摩擦因子，取值为0.65-0.72；R为环件最大外径，r为环件最小外径，R₁为驱动辊半径，R₂为芯辊半径。

前述的小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法，所述步骤(1)中在下料时，对于内径170～250mm的环件，毛坯高度比成品高度高4～5mm；对于内径250～350mm的环件，毛坯高度比成品高度高5～7mm。

前述的小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法，所述步骤(2)中在冲孔桶制坯时，坯料外侧的台阶处选用大圆角过渡R20～R35mm，坯料内径垂直于上下端面，坯料两端面内孔直径差值δ≤5mm；冲孔桶脱模斜度设计为5°～8°，冲孔桶内成型部分的高度等于坯料高度；坯料体积与冲头体积之和约占冲孔桶的体积的93％～96％；冲头的高度比坯料的高度低20～25mm，冲头的斜度3°～5°。

前述的小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法，所述终轧模具的法兰的高度应低于对应侧成品环件的壁厚。

前述的小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法，所述步骤(3)中在仿形环件轧制成形时，将制好的坯料放置到加热炉进行随炉加热，普通碳钢和低合金钢的加热温度为1050℃～1150℃，冷坯料回炉加热保温时间按壁厚3～5min/10mm进行计算，热坯料回炉加热保温时间按壁厚1.5～3min/10mm进行计算。

进一步的，前述的小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法，所述步骤(2)中在冲孔桶制坯时，将切好的料段放置到加热炉进行随炉加热，普通碳钢和低合金钢的加热温度为1050℃～1150℃，坯料到温后的保温时间按棒料直径3～5min/10mm进行计算。

本发明的有益效果是：本发明所设计环件轧制工艺，通过对轧制速度的精确控制，对于外孔尺寸小于400mm、壁厚差大于20mm的外径锥形截面环件可实现一次轧制成形，显著减少了机械切削加工台阶而导致的能源、材料和工时消耗，以及对金属流线的破坏，提高了生产效率和产品性能，环锻件外观质量好，锻造流线完成，节约了原材料并极大地提高了生产效率。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明：

实施例1

本实施例提供的一种小尺寸外径锥形截面环件轧制成形的方法，按如下步骤实现：

1)下料：根据冲孔桶尺寸，选择棒料直径小于冲孔桶最小直径的棒料，料段的高度与直径之比应不大于3.5，根据理论切料质量将棒料锯切成段。