輥軋鍛造

輥鍛是材料在一對(duì)反向旋轉(zhuǎn)模具的作用下產(chǎn)生塑性變形得到所需鍛件或鍛坯的塑性成形工藝。輥鍛變形是復(fù)雜的三維變形。大部分變形材料沿著長(zhǎng)度方向流動(dòng)使坯料長(zhǎng)度增加，少部分材料橫向流動(dòng)使坯料寬度增加。輥鍛過(guò)程中坯料根截面面積不斷減小。輥鍛適用于軸類件拔長(zhǎng)，板坯輾片及沿長(zhǎng)度方向分配材料等變形過(guò)程。

(1)坯料的咬入只有坯料被輥鍛模咬入才能建立起輥鍛過(guò)程，在實(shí)際生產(chǎn)中有端都自然咬入和中間咬入兩種咬入方式。在端部自然咬入進(jìn)，模具與坯料之詞的摩擦力是咬入的主動(dòng)力，而坯料受到的壓力p的分力是咬入的阻力。提高摩擦系數(shù)，減少咬入角有利于實(shí)現(xiàn)咬入條件，提高摩擦系數(shù)可用模具表面粗糙化來(lái)實(shí)現(xiàn)，減少咬入角可用減少絕對(duì)壓下量來(lái)實(shí)現(xiàn)。中間咬入是由輥鍛模上的突出部位直接壓入坯料而強(qiáng)行將坯料拽入變形區(qū)，咬入時(shí)不受摩擦影響，咬入角可以加大。為了減少輥鍛道次，增加每道次的壓下量采用中間咬入是必需的。端部自然咬入時(shí)咬入角不大于25o，中間咬入時(shí)可達(dá):32o~37o。

(2)前滑輥鍛過(guò)程中，每一時(shí)刻流入變形區(qū)與流出變形區(qū)的材料體積相等，而變形區(qū)的高度是變化的，因此材料沿輥鍛方向運(yùn)動(dòng)速度也是變化的，在變形區(qū)出口處材料運(yùn)動(dòng)速度大于鍛輥線速度。這一現(xiàn)象稱為前滑。由于輥鍛件的長(zhǎng)度由出口處運(yùn)動(dòng)速度決定，因此計(jì)算前滑有重要意義，計(jì)算前滑的芬克公式為

S=(R/h-1/2)r2

r=(α/2)×(1-α/2β)

式中S--前滑值;

R--輥鍛模半徑;

α--咬入角;

β--摩擦角;

h--變形區(qū)出口處高度(見(jiàn)圖3)。

芬克公式是在忽略寬民的條件下導(dǎo)出的，是計(jì)算簡(jiǎn)單變形的近似公式。對(duì)于受型槽約束的縱向變斷面輥鍛，其前滑值較簡(jiǎn)單輥鍛小。

(3)寬展材料經(jīng)過(guò)輥鍛在橫向上流動(dòng)形成了寬展。影響寬展的因素主要有:絕對(duì)壓下量，輥鍛模直徑、坯料原始寬度與摩擦系數(shù)等。絕對(duì)壓下量增加，輥鍛模直徑增加、摩擦系數(shù)增加、原始坯料寬度減小，都使寬展加大。理論上計(jì)算展寬的公式較多，但都是在某一特定條件下提出的，在計(jì)算復(fù)雜型槽輥鍛時(shí)誤差較大。采用相應(yīng)矩形法，即把型槽折算成矩形，借用平輥軋制時(shí)的公式，然后進(jìn)行修正。

輥鍛變形的實(shí)質(zhì)是坯料的軋制延伸，坯料部分截面變小而面的幅度增加。當(dāng)截面變形較大時(shí)，需要經(jīng)多次輥軋完成。其工藝設(shè)計(jì)主要是合理的決定各工步輥鍛的壓下量﹑展寬量和延伸變形量。它們?nèi)Q于輥徑的大小、孔型的形狀尺寸、毛坯的溫度和冷卻潤(rùn)滑等變形條件。坯料的一端用夾鉗夾緊，在扇形模的第一道孔型的輥壓下變形(初成形)并退出;然后在下道孔型的無(wú)模空間處送進(jìn)，再次輥壓變形(預(yù)成形)并退出;根據(jù)變形的需要，經(jīng)多道輥壓而逐漸成形，得到所需的成形工件(終成形)。是最常用的反向輥鍛方式。當(dāng)送料方向沿輥輪旋轉(zhuǎn)方向送進(jìn)時(shí)則稱為正向輥鍛，工件咬入后夾鉗立即松開(kāi)。最常用的輥鍛機(jī)是兩側(cè)有機(jī)架支承的雙支承式輥鍛機(jī)，它具有較大的剛度，可得到高精度的鍛件，其輥徑有250~1250毫米多種規(guī)格，相應(yīng)的輥鍛力為400~4000千牛。有的雙支承輥鍛機(jī)在一端有輥軸伸出，這是懸臂式和雙支承式結(jié)合的復(fù)合型輥鍛機(jī)，它既能實(shí)現(xiàn)縱向輥鍛又能在懸臂端完成橫向展寬成形。在大批量輥鍛生產(chǎn)中，廣泛采用機(jī)械手傳送工件，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，提高生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。