本發(fā)明屬于軋制成形，具體涉及的是一種大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件軋制成形輥系及軋制工藝。

背景技術(shù)：

1、大型環(huán)件作為重型裝備的基礎(chǔ)性部件，廣泛應(yīng)用于風(fēng)電，船舶，航空航天等工業(yè)領(lǐng)域，其高質(zhì)量生產(chǎn)是國家工業(yè)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。大型環(huán)件制造一般采用環(huán)軋成形，即通過軋制設(shè)備上軋輥的旋轉(zhuǎn)及進(jìn)給使環(huán)件壁厚變薄、直徑擴(kuò)大，軋制后環(huán)件具有質(zhì)量好，效率高，成本低等優(yōu)點(diǎn)。

2、隨著新能源和工業(yè)化的快速發(fā)展，對(duì)復(fù)雜截面的大型異形環(huán)件需求量增加，同時(shí)對(duì)其成形質(zhì)量和性能提出更高的要求。但是，目前大型異性環(huán)件面臨軋制不穩(wěn)定、材料流動(dòng)情況復(fù)雜，環(huán)件與軋輥、工藝參數(shù)之間協(xié)調(diào)性低等問題，導(dǎo)致產(chǎn)品成形質(zhì)量無法保證。因此，亟需對(duì)大型異形環(huán)件軋制成形過程的控穩(wěn)、控形進(jìn)行深入研究，進(jìn)而獲得異性環(huán)件高質(zhì)量成形的新工藝方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，解決直接用臺(tái)階環(huán)形毛坯軋制和矩形環(huán)形毛坯軋制中制坯困難和充型不足（軋制大型內(nèi)臺(tái)階環(huán)件大、小孔環(huán)的體積之差較大，導(dǎo)致矩形環(huán)形毛坯需大量軸向金屬流動(dòng)，使軋制變形不均勻，從而出現(xiàn)充型不足的缺陷）的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件軋制成形輥系及軋制工藝。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件軋制成形輥系，所述大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件包括大孔環(huán)和小孔環(huán)，大孔環(huán)位于小孔環(huán)的上方，大孔環(huán)的內(nèi)壁與小孔環(huán)的上端面之間形成直角內(nèi)臺(tái)階，大孔環(huán)和小孔環(huán)一體軋制成形；

4、設(shè)環(huán)形坯料的初始形狀及尺寸為：外圓面半徑為r0，內(nèi)圓面半徑為r0，初始壁厚為h0，初始高度為b0；

5、設(shè)環(huán)形坯料軋制成形后大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件的形狀及尺寸為：大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件的高度為b；大孔環(huán)外圓面半直徑為r，大孔環(huán)內(nèi)圓面半直徑為rb，大孔環(huán)的壁厚為hb，大孔環(huán)內(nèi)壁的高度為bb；小孔環(huán)內(nèi)圓面半直徑為rs，小孔環(huán)的壁厚為hb+hs，小孔環(huán)內(nèi)壁的高度為bs；

6、根據(jù)大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件的成形階段分別設(shè)置對(duì)應(yīng)的軋制輥系：

7、碾擴(kuò)階段輥系：包括1#主輥、1#芯輥和兩個(gè)1#錐輥，所述1#芯輥為圓柱輥，兩個(gè)1#錐輥均為圓錐輥；所述1#主輥側(cè)壁的中部設(shè)置第一環(huán)形凹槽，第一環(huán)形凹槽的寬度不小于b0，第一環(huán)形凹槽的深度不小于hb+hs；環(huán)形坯料的初始壁厚h0不小于第一環(huán)形凹槽的深度，環(huán)形坯料位于第一環(huán)形凹槽中，并且1#主輥的第一環(huán)形凹槽壓緊環(huán)形坯料的外圓面，1#芯輥壓緊環(huán)形坯料的內(nèi)圓面，兩個(gè)1#錐輥對(duì)稱設(shè)置，1#錐輥的母線分別壓緊環(huán)形坯料的上、下端面；

8、軋制成形階段輥系：包括2#主輥、1#芯輥、1#錐輥和2#錐輥，所述2#主輥設(shè)置為圓柱輥，2#主輥壓緊環(huán)形坯料的外圓面，1#芯輥壓緊環(huán)形坯料的內(nèi)圓面，1#錐輥和2#錐輥對(duì)稱設(shè)置，并且1#錐輥的母線與2#錐輥的母線分別壓緊環(huán)形坯料的上、下端面；所述2#錐輥為圓錐輥，并且在2#錐輥的尾部設(shè)置矩形截面的第二環(huán)形凹槽，第二環(huán)形凹槽的寬度不小于大孔環(huán)的壁厚hb，第二環(huán)形凹槽的深度不小于大孔環(huán)內(nèi)壁的高度bb；

9、閉式模鍛成形輥系：包括3#主輥、2#芯輥和兩個(gè)1#錐輥，所述3#主輥側(cè)壁的中部設(shè)置第三環(huán)形凹槽，第三環(huán)形凹槽的寬度為b，第三環(huán)形凹槽的深度為hb；所述2#芯輥側(cè)壁的下部設(shè)置第四環(huán)形凹槽，第四環(huán)形凹槽的寬度為bs，第四環(huán)形凹槽的深度為hs，3#主輥的外壁與2#芯輥的外壁相切，第四環(huán)形凹槽的下側(cè)壁與第三環(huán)形凹槽的下側(cè)壁平齊。

10、采用如上所述軋制成形輥系制備大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件的軋制工藝，包括以下步驟：

11、s1、環(huán)形坯料碾擴(kuò)成形：首先，1#主輥的第一環(huán)形凹槽壓緊環(huán)形坯料的外圓面，1#芯輥壓緊環(huán)形坯料的內(nèi)圓面，兩個(gè)1#錐輥對(duì)稱設(shè)置，1#錐輥的母線分別壓緊環(huán)形坯料的上、下端面；然后，1#芯輥沿徑向方向進(jìn)給，對(duì)環(huán)形坯料進(jìn)行碾擴(kuò)成形，直至環(huán)形坯料的外圓面直徑為0.8r時(shí)，1#芯輥停止徑向進(jìn)給；

12、s2、軋制成形直角內(nèi)臺(tái)階孔：首先，取下步驟s1碾擴(kuò)成形后的環(huán)形坯料，將步驟s1中碾擴(kuò)階段輥系更換為軋制成形階段輥系，并且使碾擴(kuò)成形后環(huán)形坯料靠近邊緣的壁厚為hb位置處位于第二環(huán)形凹槽的下方；然后，1#芯輥與2#主輥停止徑向移動(dòng)，2#錐輥向1#錐輥一側(cè)軸向進(jìn)給，2#錐輥軸向進(jìn)給量為bb，在環(huán)形坯料的上端面上軋制成形直角內(nèi)臺(tái)階孔；

13、s3、閉式模鍛成形大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件成品：首先，取下步驟s2軋制成形直角內(nèi)臺(tái)階孔后的環(huán)形坯料，將步驟s2中軋制成形階段輥系更換為閉式模鍛成形輥系，使直角內(nèi)臺(tái)階孔環(huán)形坯料的外圓面位于第三環(huán)形凹槽中，使直角內(nèi)臺(tái)階孔環(huán)形坯料的內(nèi)圓面位于第四環(huán)形凹槽中；然后，2#芯輥沿徑向向3#主輥方向進(jìn)給，直至第三環(huán)形凹槽與第四環(huán)形凹槽合模，與此同時(shí)調(diào)整兩個(gè)1#錐輥沿軸線方向相向運(yùn)動(dòng)直至母線之間的間距為b，制得大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件。

14、進(jìn)一步的，在所述步驟s3中，制備的大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件大孔環(huán)與小孔環(huán)的體積比為3:7。

15、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明將傳統(tǒng)軋制成形大尺寸薄壁內(nèi)直角臺(tái)階孔環(huán)件的復(fù)雜工藝方法改進(jìn)為簡(jiǎn)單的多工序、多模具工藝方法，尤其適用于制備大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件，操作方便，降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)特征：

1.大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件軋制成形輥系，所述大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件包括大孔環(huán)和小孔環(huán)，大孔環(huán)位于小孔環(huán)的上方，大孔環(huán)的內(nèi)壁與小孔環(huán)的上端面之間形成直角內(nèi)臺(tái)階，大孔環(huán)和小孔環(huán)一體軋制成形；

2.采用如權(quán)利要求1所述軋制成形輥系的軋制工藝，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軋制工藝，其特征在于，在所述步驟s3中，制備的大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件大孔環(huán)與小孔環(huán)的體積比為3:7。

技術(shù)總結(jié)
一種大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件軋制成形輥系及軋制工藝，屬于軋制成形技術(shù)領(lǐng)域，解決直接用臺(tái)階環(huán)形毛坯軋制和矩形環(huán)形毛坯軋制中制坯困難和充型不足的技術(shù)問題，解決方案為：根據(jù)大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件的成形階段分別設(shè)置對(duì)應(yīng)的軋制輥系：碾擴(kuò)階段輥系：包括1#主輥、1#芯輥和兩個(gè)1#錐輥；軋制成形階段輥系：包括2#主輥、1#芯輥、1#錐輥和2#錐輥；閉式模鍛成形輥系：包括3#主輥、2#芯輥和兩個(gè)1#錐輥；在此基礎(chǔ)上公開了大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件軋制工藝。本發(fā)明采用簡(jiǎn)單的多工序、多模具工藝方法，尤其適用于制備大高厚比薄壁直角內(nèi)臺(tái)階環(huán)件，操作方便，降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：高一凡,焦永星,陳慧琴,朱雪彤,李飛,陳飛,李榮斌,馬冰洋,齊強(qiáng)強(qiáng),弓依鳴,周峰威
受保護(hù)的技術(shù)使用者：太原科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21