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楔横轧工艺及其模具设计

来源:筏尚旅游网


楔横轧阶梯轴模具设计工艺参数主要有:断面收缩率ψ、成形角α和展宽角β。下面就每一参数的作用加以说明:

(1)断面收缩率ψ(又称断面压缩率),是楔横轧中一个基本工艺参数。

断面收缩率ψ为轧件前面积F0减去轧后面积F1与轧前面积之比,即ψ=(F0-F1)/F0=(d0-d1)/d0=1-(d1/d0)

式中:d0——轧件轧前直径; d1——轧件轧后直径。

楔横轧一次的断面收缩率ψ一般应小于75%,否则容易产生轧件的不旋转,螺旋缩颈甚至拉断等问题。如果轴类件产品直径相差很大,断面收缩率ψ大于75%,一般采用在同一轧辊模具上两次楔入轧制,即每次楔入轧制的压缩率小于75%,两次总压缩率大于75%的方法;在个别情况下,可采用局部堆积(毛坯直径增大)轧制的方法使ψ大于75%。

需要指出的是,断面收缩率ψ小于35%时,若工艺设计参数选择不当,不但轧制尺寸精度不易保证,而且容易出现轧件中心疏松等缺陷。因为ψ过小时,金属只产生表面变形,轴向没有或基本没有变形,多余的金属在模具间反复揉搓,中心产生拉应力与反复剪应力使中心破坏所致。对于小的断面收缩率ψ,为避免中心疏松应该选择小的展宽角与大的成形角。

所以说,楔横轧最有利的断面收缩率为:ψ=50%~65%。在这个范围的断面收缩率,可以选择较大展宽角轧制。

(2)成形角α是楔横轧模具设计两个最重要、最基本的工艺设计参数之一。

成形角α对轧件的旋转条件、缩颈条件以及轧制压力与力矩都有显著的影响。一般情况下,α角越大β角越大、旋转条件越差,容易产生缩颈,但中心疏松条件改善。

根据理论与实践,成形角α大多在以下范围内选择:18°≤α≤34°

断面收缩率ψ不同时,成形角α应选择不同的数值。理论与实践告诉我们,一般情况下,ψ越大,越容易产生缩颈和不旋转问题,而不易发生中心疏松,故α应选择较小值。

(3)展宽角β与成形角α一样,是楔横轧模具设计中最重要、最基本工艺设计参数。

展宽角β对轧件的旋转条件、疏松条件、缩颈条件以及轧制压力与力矩都有显著的影响。一般情况下,β角越大,旋转条件越差,容易产生螺旋缩颈,轧制压力与力矩增加,但中心疏松条件改善。根据理论与实践,展宽角大多在以下范围内选择:4≤β≤12°

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为了减少模具的长度,在模具设计时在允许的条件下应尽可能选取较大的β角。

断面收缩率ψ对展宽角β的影响比较复杂,一般情况是:当ψ>70%时,应该选择较小的β值,否则容易产生缩颈;当ψ<35%时,也应该选择较小的β值,否则容易产生疏松。

需要指出,对于塑性较差的材料,以及工艺上需要较低温度轧制的碳钢或低合金钢,轧制较小直径的轧件,由于温降快,塑性较差时,在选择展宽角时,应选择较小数值。

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