一种轴类零件的横向楔形轧制方法技术

本发明专利技术公开了一种轴类零件的横向楔形轧制方法，特点是轧制时，将楔形轧制模具引入轧件并使模具垂直于轧件的纵轴移动，同时，在轧件的两端设置冲头，对轧件的两端施加轴向的压缩力，使轧件在轧制时，两端端部的压应力小于材料屈服应力，同时使轧件的轧制部分产生的拉应力小于材料屈服应力，以提高轧件的延展性寿命；优点是本轧制方法可很好的提高材料的延展性寿命，与现有的轧制方法相比，其不仅轧制简单，且效果更好；而在轧制过程中通过对轧件制动的方法降低轧件的旋转速度，可进一步地提高材料的延展性寿命。材料的延展性寿命。材料的延展性寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种轴类零件的横向楔形轧制方法


[0001]本专利技术涉及轴类件的金属成形加工，尤其涉及一种轴类零件的横向楔形轧制方法。

技术介绍

[0002]已知的横向楔形轧制方法的主要缺点是在回转连续轧制时，轧件的心部区域会发生微裂纹、疏松乃至孔腔的现象，这种现象在横向轧制中已被熟知了200多年，被称为曼内斯曼效应。而横向楔形轧制过程中产生孔腔是产品不可弥补的缺陷，因为它会扭曲产品的形状并降低产品的强度。而根据轴类件在轧制过程中在轧件轴线上的延展性流动中断裂的应变现象学理论，当累积的应变达到极限值时，在轧制过程中产生的微小裂缝被轧制结合成宏观裂缝，再转化为孔腔。
[0003]Kozhevnikova,G.V.横向楔形轧制的理论与实践/G.V.Kozhevnikova.
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明斯克：白俄罗斯，科学，2010.
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291页中提到了通过优化横向楔形轧制的参数，提高产品延展性寿命的方法，具体为：减少楔形轧制模具的展宽角β，增加模具的成形角α，优化轧件加热温度以及轧制过程中的压缩程度。但该方法只在反向横向楔形轧制和使用单一模具的横向楔形轧制中得到了实现。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种轴类零件的横向楔形轧制方法，其不同于现有的提高轧件延展性寿命的方法，且轧制方法简单。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种轴类零件的横向楔形轧制方法，具体为：轧制时，将楔形轧制模具引入轧件并使模具垂直于轧件的纵轴移动，同时，在轧件的两端设置冲头，对轧件的两端施加轴向的压缩力，使轧件在轧制时，两端端部的压应力小于材料屈服应力，同时使轧件的轧制部分产生的拉应力小于材料屈服应力，以提高轧件的延展性寿命。
[0006]进一步地，轧制过程中轧件的旋转被小于轧件旋转力矩的制动力矩强行制动。
[0007]进一步地，对轧件进行制动的方法为：将冲头与制动装置相连接，通过冲头和轧件之间的摩擦力所产生的制动力的力矩对轧件进行制动，以降低轧件的旋转速度。
[0008]与现有技术相比，本专利技术的优点是本轧制方法可很好的提高材料的延展性寿命，与现有的轧制方法相比，其不仅轧制简单，且效果更好；而在轧制过程中通过对轧件制动的方法降低轧件的旋转速度，可进一步地提高材料的延展性寿命。
附图说明
[0009]图1为本专利技术的轧制示意图；
[0010]图2为本专利技术的轧制方法(曲线8)与现有的采用特定轧制参数的轧制方法(曲线7)轧制时，在0～1.1565秒内平均拉应力在轧件的变形区的变化曲线图。
具体实施方式
[0011]以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0012]如图1所示，一种轴类零件的横向楔形轧制方法，具体为：轧制时，将四个楔形轧制模具4引入轧件1并使模具4垂直于轧件1的纵轴移动，楔形轧制模具4产生了轧件1的旋转力矩M
ВРАЩ
；同时，在轧件1的两端设置冲头6，对轧件1的两端施加轴向的压缩力F
Y
，使轧件1在轧制时被轴向的压缩力F
Y
从两端压缩，轧件1在两个变形区5进行变形，两端端部区域2产生的压应力σ2小于材料屈服应力σ
Т
，同时，轴向的压缩力F
Y
使轧件1的轧制部分3中产生了一个拉应力σ3，且拉应力σ3小于材料屈服应力σ
Т
。
[0013]轧制过程中，材料在轧件上的延展性由延展性寿命λ来定量描述：
[0014][0015]其中：Λ*和Λ
пр
*分别为多向非单调变形(横向楔形轧制过程中的累积应变)下的当前剪切应变程度和产生孔腔时的极限剪切应变程度。轧件轧制前的延展性寿命λ为1，在轧制过程中逐渐减少，在遭到破坏时为零。
[0016]极限剪切应变程度Λ
пр
*主要取决于轧件的应力状态，更大程度上取决于平均应力σ/K，其中：σ为应力，单位：N/mm2；K为材料的延展性常数，单位：N/mm2。平均拉伸应力σ3/K越低，平均压缩应力σ2/K越高，材料的延展性就越高。
[0017]因此，在0>σ2>σ
Т
的范围内弹性压应力作用于轧件1的端部(在本专利技术的申请描述中，遵循了固体物体延展性流动理论的规则：压应力为负值，拉应力为正值)，这些弹性压应力作用于轧件1的变形区5，降低了其中的平均拉应力σ3/K，从而增加了材料沿变形区5的轴向的延展性寿命，这实现了本专利技术的既定目标：增加轧件轴向区域的材料延展性寿命。
[0018]轴向的压缩力F
Y
的设置是为了使轧件1的端部区域2的压应力σ2不超过屈服应力σ
Т
，否则会在端部区域2出现延展性变形沉降，这将使轧制条件恶化。而轴向的压缩力F
Y
的设置也是为了使轧件1的轧制部分3的应力是拉伸的，否则轧件会弯曲，这将导致轧制过程因滑移而终止。
[0019]拉应力σ3的设定范围大于零，但小于屈服应力σ
Т
(正值)。如果拉应力σ3＝σ
Т
，轧件1的轧制部分3将断裂，轧制过程将停止。
[0020]图2显示了本专利技术的轧制方法(曲线8，σ＝0.5K)与现有的采用特定轧制参数的轧制方法(曲线7)轧制时，在0～1.1565秒内平均拉应力在轧件的变形区的变化曲线图，这些数据是通过计算机计算得到的，现有轧制方法的特定轧制参数为：轧件材料：钢45国标1050
‑
88，轧件的初始直径28毫米，压缩程度1.60，轧制速度0.3米/秒；轧件加热温度1100℃；楔形轧制模具的成形角α为30
°
、展宽角β为9
°
。现有的轧制方法从0～1.1565秒内，轧件轴上的平均拉应力σ3/K的平均值为0.2236，累积应变为6.44，轧件在1100℃温度下的极限剪切应变Λ
пр
*为13.4，通过公式(1)计算的延展性寿命λ为0.519；而本专利技术轧制时在轧件1的端部区域2产生的压应力为42.4N/mm2，在轧件1的轧制部分3产生的拉应力为26.5N/mm2，均小于材料的屈服应力84.8N/mm2，从0～1.1565秒内轧件的平均拉应力σ3/K的平均值为0.0724，与现有方法相比减少了3.09倍；累积应变为6.50，轧件的极限剪切应变Λ
пр
*为18.5，延展性寿命λ为0.643，与现有方法相比，延展性寿命增加了
[0021]优选地，在本专利技术的上述方法的基础上，将冲头6与制动装置(图中未显示)相连接，通过冲头6和轧件1之间的摩擦力所产生的制动力的力矩M
ТОРМ
对轧件进行制动，以降低轧件的旋转速度，从而可进一步提高材料的延展性寿命。
[0022]设定本专利技术的冲头6对轧件1产生的制动力矩M
ТОРМ
为轧件旋转扭矩M
ВРАЩ
的30％，通过使用有限元方法对这一过程进行计算机模拟，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴类零件的横向楔形轧制方法，其特征在于：轧制时，将楔形轧制模具引入轧件并使模具垂直于轧件的纵轴移动，同时，在轧件的两端设置冲头，对轧件的两端施加轴向的压缩力，使轧件在轧制时，两端端部的压应力小于材料屈服应力，同时使轧件的轧制部分产生的拉应力小于材料屈服应力，以提高轧件的延展性寿命。2.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒金，
申请(专利权)人：科申维那科娃，
类型：发明
国别省市：