旋轉(zhuǎn)鍛造工作原理

旋轉(zhuǎn)鍛造又稱徑向鍛造，是長軸類軋件成形工藝。其工作原理如圖1所示，工件徑向?qū)ΨQ布置兩個以上的錘頭，它以高頻率的徑向往復(fù)運(yùn)動打擊工件，工件作旋轉(zhuǎn)與軸向移動，在錘頭的打擊下工件實現(xiàn)徑向壓縮、長度延伸變形。旋轉(zhuǎn)鍛造由于是打擊成形，不同于軋制連續(xù)成形，但它又不同于傳統(tǒng)的鍛造成形，它打擊的次數(shù)非常多，而每次打擊的面很類似軋制，所以人們還是把它歸于軋制成形中。

如圖1所示，在固定不動的鼓輪1與心軸6之間，裝配有用保持器3同定位置而成偶數(shù)的圓柱滾子7。鍛模4與調(diào)節(jié)墊板5都固定在滑塊2上，將它們嵌入心軸端部的徑向滑槽中，并可以隨著心軸同時旋轉(zhuǎn)。當(dāng)心軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，由于離心力的作用，使得滑塊與鍛模沿著滑槽向外運(yùn)動處于張開狀態(tài)。

當(dāng)心軸帶著滑塊旋轉(zhuǎn)到與滾子相接觸的位置時，便迫使滑塊帶著鍛模向中心運(yùn)動，以打擊胚料8使之產(chǎn)生壓縮變形。在全工藝過程中，鍛模對鍛件的打擊是連續(xù)不斷的。

旋轉(zhuǎn)鍛造兼有脈沖加載和多向鍛打兩個特點(diǎn)，這有利于金屬均勻變形和提高塑性。因此此工藝不僅適用于一般鋼材，而且也適用于高強(qiáng)度低塑性的高合金，尤其難熔金屬如鎢、鉬、鈮等及其合金的開坯和鍛造。旋轉(zhuǎn)鍛造具有鍛件質(zhì)量高、尺寸精度高、生產(chǎn)效率高和自動化程度高等特點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)鍛造的鍛件尺寸范圍較廣，但其設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，專用性強(qiáng)。

旋轉(zhuǎn)鍛造廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、機(jī)車等各種機(jī)器的臺階軸生產(chǎn)，包括直角臺階與帶錐度的軸類件；帶臺階的空心軸及內(nèi)壁異形材；各種氣瓶、炮彈殼的收口等。

旋鍛兼有脈沖加載和多向鍛打兩個特點(diǎn)，打擊頻率很高，可達(dá)每分鐘180～1700次，摩擦力小，金屬變形均勻。由于采用多錘頭鍛打，使金屬在三向壓應(yīng)力下變形，有利于金屬塑性的提高。旋鍛不僅適用與一般塑性較好的金屬材料鋼材，也適用于高強(qiáng)度低塑性材料，尤其是被廣泛用于鍛造塑性小的高溫難熔粉末燒結(jié)材料和拉拔粘膜嚴(yán)重的鎢、鉬、鉭、鈮、鋯、鉿等稀有金屬，以及鋁管包覆鋁鎳粉末之類強(qiáng)度極低的噴涂材料。

旋轉(zhuǎn)鍛造主要工藝參數(shù)除變形程度、變形溫度外，還有毛坯轉(zhuǎn)速、徑向進(jìn)給速度、軸向送進(jìn)速度和徑向壓下量等。熱鍛時坯料的加熱溫度比其他模鍛工藝低50～150℃。旋轉(zhuǎn)鍛造時毛坯隨夾頭旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，所以毛坯在鍛打時的轉(zhuǎn)速實際是夾頭的轉(zhuǎn)速。進(jìn)錘速度指單位時間內(nèi)錘頭在毛坯徑向送進(jìn)量，又稱徑向進(jìn)給速度。軸向送進(jìn)速度指單位時間夾頭移動的距離。軸向送進(jìn)速度越大，生產(chǎn)率越高，但工件表面質(zhì)量下降。徑向壓下量指錘頭一次打擊中毛坯徑向尺寸的減縮量。

旋轉(zhuǎn)鍛造按其鍛造溫度可分為冷鍛、溫鍛和熱鍛3種?？招募腻懺炜煞譃闊o芯棒鍛造和有芯棒鍛造。

旋轉(zhuǎn)鍛造過程可分為逐級鍛造和連續(xù)鍛造。前者可在徑向送進(jìn)不可調(diào)節(jié)的鍛機(jī)上進(jìn)行，鍛件的外形由閉合狀錘頭來保證。廣泛采用的是連續(xù)鍛造。它是在徑向送進(jìn)量可調(diào)的鍛機(jī)上進(jìn)行的，鍛件的外形由改變錘頭鍛打的行程和毛坯的軸向送進(jìn)量來保證。這種方法適用于鍛造截面較大、長度較長的多臺階鍛件。

旋轉(zhuǎn)鍛造的鍛打方式按夾頭相對于錘頭的運(yùn)動方向不同分為推打和拉打兩種。毛坯拉打變形時，夾頭逐漸遠(yuǎn)離錘頭；推打變形時，夾頭則逐漸靠近錘頭。旋轉(zhuǎn)鍛造的工具主要有錘頭、夾頭和芯棒等。機(jī)械仿形鍛機(jī)上還有仿形板。

旋轉(zhuǎn)鍛造設(shè)備有輪轉(zhuǎn)鍛機(jī)(滾柱式旋轉(zhuǎn)鍛機(jī))和徑向精密鍛(軸)機(jī)兩類。輪轉(zhuǎn)鍛機(jī)有滾柱圈固定而主軸旋轉(zhuǎn)式和主軸固定而滾柱圈旋轉(zhuǎn)式等形式，但多為前者。徑向精密鍛(軸)機(jī)可分為立式和臥式兩種。立式精密鍛機(jī)鍛造時，鍛件沿著垂直方向送進(jìn)，錘頭在水平方向?qū)ぜM(jìn)行錘擊。臥式精鍛機(jī)鍛造時，鍛件沿水平方向送進(jìn)，易實現(xiàn)自動上下料并適于鍛造長軸類件。多采用臥式精鍛機(jī)。

一臺或兩臺精鍛機(jī)可同多機(jī)架型鋼連軋機(jī)配合用于合金鋼鍛軋結(jié)合的連鍛連軋加工線上，用90～130mm連鑄方坯生產(chǎn)φ28～70mm的圓鋼。

旋鍛設(shè)備基本上可分為兩種：鍛模旋轉(zhuǎn)式和鍛模不旋轉(zhuǎn)式。從坯料的溫度又可將旋鍛機(jī)分為熱旋鍛機(jī)和冷旋鍛機(jī)兩種。鍛模旋轉(zhuǎn)式的旋鍛機(jī)，主要用于鍛打直徑150 mm以下的棒料和320 mm以下的管料。鍛模不旋轉(zhuǎn)式的旋鍛機(jī)，由于鍛模只在主軸槽中往復(fù)運(yùn)動來鍛壓制件，因此，它不僅可以鍛制對稱斷面的制品，而且還可以鍛制不對稱斷面的制品。

徑向精密鍛造機(jī)也是一種鍛模不旋轉(zhuǎn)的旋鍛機(jī)，錘頭由曲拐連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動，通過調(diào)整曲拐的偏心距離可以精確控制鍛件的尺寸。在徑向精鍛機(jī)上可以鍛造直徑400 mm的實心軸和600mm的空心軸，長度可達(dá)6 m。采用徑向精鍛可以制造各種實心臺階軸、錐形軸、空心軸、帶膛線的槍管和炮管、深孑L螺母以及各種薄壁筒形件的縮口和縮徑等。按旋鍛機(jī)丁作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動型式分為3類：

(1)心軸式旋鍛機(jī)

該類機(jī)器的心軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而在其端面滑槽中的滑塊與鍛模?。鹤鞑考?，則是周期性地對鍛件打擊使之產(chǎn)生塑性變形。

(2)輪圈式旋鍛機(jī)

該類機(jī)器借助于圍繞著不動的心軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的鼓輪與套環(huán)等1：作部件，推動滑塊帶著鍛模對鍛件打擊。

(3)滾筒式旋鍛機(jī)

該類機(jī)器借助于分別從兩端傳動，并作相反方向旋轉(zhuǎn)的內(nèi)、外心軸，通過滾子等從而推動滑塊與鍛模對鍛件打擊。

下圖2所示是兩個錘頭的旋轉(zhuǎn)鍛造機(jī)（又叫曲柄搖桿式徑向鍛造機(jī)）。電動機(jī)帶動雙拐的偏心軸7作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，迫使其兩側(cè)的杠桿1作往復(fù)運(yùn)動并推動搖桿3擺動，從而使固定于搖桿上的錘頭5作徑向鍛打運(yùn)動。

這種鍛壓機(jī)械可以設(shè)計成全自動或半自動的，模具也可以分為兩模、三?；蛩哪??？梢赃M(jìn)行實心鍛件或管材零件的熱鍛和冷鍛，可以熱鍛直徑達(dá)305mm的實心鋼棒，也可以熱鍛外徑為584mm，壁厚為102mm的管材。

徑向鍛造機(jī)是對軸類件沿直徑方向進(jìn)行鍛造的機(jī)器，它是專用于徑向鍛造工藝的專用設(shè)備，屬于少、無切削加工的先進(jìn)鍛造設(shè)備之一。徑向鍛造機(jī)自20世紀(jì)50年代出現(xiàn)以來，由于其具有鍛造效率高、自動化程度高、節(jié)省鍛件材料、鍛件質(zhì)量好、工裝簡單和適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，得到生產(chǎn)企業(yè)的認(rèn)可和大力發(fā)展。我國能夠生產(chǎn)的徑向鍛造機(jī)打擊力為1000~2000kN，可鍛造棒料直徑為80~160mm，可鍛坯料最大長度2500mm。