一种大断面收缩率阶梯轴的多辊系斜连轧成形方法技术

本发明专利技术公开了一种大断面收缩率阶梯轴的多辊系斜连轧成形方法，包括以下具体步骤：推料装置在推动轧件轴向移动的同时，多组斜轧辊系径向移动并对轧件依次进行减径轧制，然后由精整辊系对减径轴段进行精整轧制，轧件完成精整轧制后，得到具有大断面收缩率的阶梯轴。优点是该方法通过多组斜轧辊系的设置，对轧件进行减径轧制一次成形，实现通过三辊斜轧工艺制备大断面收缩率阶梯轴，且降低了加工难度和生产成本。产成本。产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种大断面收缩率阶梯轴的多辊系斜连轧成形方法


[0001]本专利技术涉及轴类件的塑性成形加工领域，尤其涉及一种大断面收缩率阶梯轴的多辊系斜连轧成形方法。

技术介绍

[0002]大断面收缩率轴由于其节材、减重、易维护、易探伤等优点，被广泛应用于汽车、航空航天等领域。传统的轴件成形工艺包括径向锻造、挤压、轧制等，由于成形原理和模具的限制，轧件的断面收缩率难以突破75%的一次成形限制。例如现有的三辊斜轧工艺虽然可以满足无缝钢管的定径成形和长轴类的阶梯成形，但是由于轧辊直径、轧件最小直径及轧制力矩之间不可调和的矛盾，导致其无法突破一次成形大断面收缩率轴。
[0003]楔横轧工艺成形轴类件具有高效、节材、清洁、低噪等优点。但针对大断面收缩率阶梯轴的制备，通常采用二次起楔方法成形，但二次起楔轧件容易产生心部疏松等内部缺陷，模具复杂、设备尺寸大、生产成本较高，在实际生产中难以应用。

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大断面收缩率阶梯轴的多辊系斜连轧成形方法，该方法通过多组斜轧辊系的设置，对轧件进行减径轧制一次成形，实现通过三辊斜轧工艺制备大断面收缩率阶梯轴，且降低了加工难度和生产成本。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大断面收缩率阶梯轴的多辊系斜连轧成形方法，斜连轧系统包括：推料装置、拉料装置、精整辊系和多组前后间隔排列的斜轧辊系，推料装置用于夹持轧件的一端端部并将轧件推入斜轧辊系中，拉料装置用于夹持轧件的另一端端部并将轧件拉出斜轧辊系，精整辊系设置于最后一组斜轧辊系和拉料装置之间，成形方法包括以下具体步骤：S100：推料装置夹持加热后的轧件沿其轴向推入斜轧辊系中；S200：推料装置在推动轧件轴向移动的同时，多组斜轧辊系径向移动并对轧件依次进行减径轧制，控制所有的斜轧辊系的旋转方向相同、切向速度相等，且后一组的斜轧辊系在前一组的斜轧辊系所轧制出的减径轴段上进行再一次的减径轧制；S300：当轧件上的减径轴段达到设定的断面收缩率后，减径轴段对应的斜轧辊系径向反向移动退出轧制，然后由精整辊系对减径轴段进行精整轧制，直至精整辊系完成轧件上所有减径轴段的精整轧制；S400：轧件完成精整轧制后，由拉料装置拉动轧件退出斜连轧系统，得到具有大断面收缩率的阶梯轴。
[0006]在上述方法中，采用多组斜轧辊系的设置，分多次对轧件进行减径轧制，并能实现通过三辊斜轧工艺制备大断面收缩率阶梯轴，而且还降低了加工难度和生产成本。另一方面，上述方法还对轧件进行精整轧制，能够消除轧件表面的螺旋痕。而且本专利技术的方法还是一次成型制备的大断面收缩率阶梯轴，相比使用多个斜轧机分次减径，能够缩短生产流程，
提升生产效率。
[0007]进一步地，斜轧辊系为两组，分别为前置斜轧辊系和后置斜轧辊系，前置斜轧辊系对轧件进行第一道次减径轧制后得到第一减径轴段，第一减径轴段的断面收缩率为55%～65%，后置斜轧辊系对第一减径轴段进行第二道次减径轧制得到第二减径轴段，第二减径轴段相对第一减径轴段的断面收缩率为45%～60%。通过前置斜轧辊系和后置斜轧辊系共两组斜轧辊系分至少两次对轧件进行减径轧制，并控制每次减径轧制的减径量，在得到最大85%的大断面收缩率的同时，还能有效防止一次减径量过大造成的轧件表面隆起的情况。上述断面收缩率的计算方式如下，第一道次断面收缩率，第二道次断面收缩率，总断面收缩率，为第一减径轴段的直径，为第二减径轴段的直径，为轧件的初始直径。轧制完成后的轧件的总断面收缩率最高可达85%以上。
[0008]进一步地，前置斜轧辊系由三个沿圆周方向均匀分布的第一斜轧辊组成，后置斜轧辊系由三个沿圆周方向均匀分布的第二斜轧辊组成，第一斜轧辊、第二斜轧辊、第一减径轴段以及第二减径轴段之间满足如下要求：；其中，为第一斜轧辊的直径，为第二斜轧辊的直径，为第一减径轴段的直径，为第二减径轴段的直径。通过限定第一斜轧辊与第一减径轴段的直径关系，以及限定第二斜轧辊与第二减径轴段的直径关系，防止三个轧辊在径向上的干涉。通过优化斜轧辊的尺寸能够减小生产设备的尺寸，从而大大降低加工难度和生产成本。
[0009]进一步地，第一斜轧辊的偏转角与第二斜轧辊的偏转角均为5
°
～9
°
。偏转角的值是可调整的浮动值，根据轧件的尺寸进行调整。偏转角造成的第一斜轧辊、第二斜轧辊与轧件之间的摩擦力可以带动轧件反向旋转和轴向移动。
[0010]进一步地，对轧件进行减径轧制时，第一斜轧辊的转速与第二斜轧辊的转速之间的关系为：；其中，为第一斜轧辊的回转半径，为第二斜轧辊的回转半径，为第一斜轧辊的切向滑移系数，为第二斜轧辊的切向滑移系数，为第一斜轧辊的偏转角，为第二斜轧辊的偏转角。通过对第一斜轧辊的转速与第二斜轧辊的转速之间关系的限定，使得在轧件加工时，前后两组斜轧辊系能形成稳定的连轧关系。
[0011]进一步地，第一斜轧辊和第二斜轧辊均包括圆柱状的轧辊成形部和圆台状的轧辊锥部，第一斜轧辊通过轧辊成形部在轧件上轧制出第一减径轴段，第二斜轧辊通过轧辊成形部在第一减径轴段上轧制出第二减径轴段，且为第一斜轧辊的轧辊成形部的直径，
为第二斜轧辊的轧辊成形部的直径，为第一斜轧辊的轧辊成形部的回转半径，为第二斜轧辊的轧辊成形部的回转半径。在加工时，第一斜轧辊通过轧辊锥部在轧件上轧制出过渡阶梯，然后再使用轧辊成形部沿着过渡阶梯的末端在轧件上轧制出第一减径轴段；第二斜轧辊通过轧辊锥部在第一减径轴段上轧制出过渡阶梯，然后再使用轧辊成形部沿着过渡阶梯的末端在第一减径轴段上轧制出第二减径轴段。由于轧辊成形部和轧辊锥部在加工时与轧件是局部接触，所以第一斜轧辊、第二斜轧辊与轧件的接触面积远小于楔横轧工艺加工时楔形模具与轧件的接触面积，因此第一斜轧辊、第二斜轧辊加工时的力矩更小，能够有效减小加工时的能耗。而且，上述制备步骤是柔性逐步拓宽轧件的加工，能够减小轧件的加工难度，降低生产成本。
[0012]进一步地，精整辊系由三个沿圆周方向均匀分布的精整轧辊组成，精整轧辊的中心轴线与轧件的中心轴线相平行且无偏转角。轧制到指定的断面收缩率后，通过精整辊系的圆辊面对轧件表面进行精整，有限消除螺旋痕等表面缺陷，提高轧件的成形质量与尺寸精度。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的优点是：（1）与传统的多楔楔横轧相比，采用本专利技术多辊系斜连轧成形的方法制备大断面收缩率阶梯轴，能够有效的减小模具的尺寸、生产设备的尺寸，实现一模多用的柔性成形，而且多辊系斜连轧成形工艺的局部加载接触区小，能显著降低轧制力，降低能耗；（2）本专利技术在斜轧机上设置多组斜轧辊系，通过多组斜轧辊系对轧件依次进行减径轧制，实现大断面收缩率阶梯轴的一次成形，可实现85%以上的大断面收缩率；（3）前置辊系和后置辊系的设置，既可以实现较大断面收缩率的减径加工，也保障了轴件的成形质量，而且精整轧辊的设置还能起到精整轴件表面、消减螺旋痕缺陷的作用；（4）本专利技术的多辊系斜连轧成形工艺是轴向成形工艺，既可使轧制完成的轴件部分置于设备之外，又可以实现短流程精确成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大断面收缩率阶梯轴的多辊系斜连轧成形方法，其特征在于，斜连轧系统包括：推料装置、拉料装置、精整辊系和多组前后间隔排列的斜轧辊系，所述推料装置用于夹持轧件的一端端部并将所述轧件推入所述斜轧辊系中，所述拉料装置用于夹持所述轧件的另一端端部并将所述轧件拉出所述斜轧辊系，所述精整辊系设置于最后一组所述斜轧辊系和所述拉料装置之间，所述成形方法包括以下具体步骤：S100：所述推料装置夹持加热后的轧件沿其轴向推入所述斜轧辊系中；S200：所述推料装置在推动所述轧件轴向移动的同时，多组所述斜轧辊系径向移动并对所述轧件依次进行减径轧制，控制所有的所述斜轧辊系的旋转方向相同、切向速度相等，且后一组的所述斜轧辊系在前一组的所述斜轧辊系所轧制出的减径轴段上进行再一次的减径轧制；S300：当所述轧件上的减径轴段达到设定的断面收缩率后，所述减径轴段对应的斜轧辊系径向反向移动退出轧制，然后由所述精整辊系对所述减径轴段进行精整轧制，直至所述精整辊系完成所述轧件上所有减径轴段的精整轧制；S400：所述轧件完成精整轧制后，由所述拉料装置拉动所述轧件退出所述斜连轧系统，得到具有大断面收缩率的阶梯轴。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述斜轧辊系为两组，分别为前置斜轧辊系和后置斜轧辊系，所述前置斜轧辊系对所述轧件进行第一道次减径轧制后得到第一减径轴段，所述第一减径轴段的断面收缩率为55%～65%，所述后置斜轧辊系对所述第一减径轴段进行第二道次减径轧制得到第二减径轴段，所述第二减径轴段相对所述第一减径轴段的断面收缩率为45%～60%。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：束学道，夏迎香，张松，王吉泰，叶曹棋，徐海洁，王英，殷安民，左锦荣，谢重阳，谯自健，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：