应变分布可控的环件径向轧制方法

文档序号:9387641阅读:427来源:国知局
应变分布可控的环件径向轧制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种环件径向乳制方法,具体涉及一种应变分布可控的环件径向乳制 方法,该方法能大幅度提高乳制环件的内部组织均匀性,适用于稳定地大批量生产性能优 异、寿命长的环形零件。
【背景技术】
[0002] 在我国大量使用的乳环机结构简单,主要通过电动机和减速箱带动驱动辊匀速旋 转运动,通过液压或气压推动驱动辊直线进给运动,芯辊随动。当驱动辊带动环件毛坯连续 通过驱动辊和芯辊构成的孔型时,环件毛坯产生厚度变小、直径长大的变形。这种乳环机结 构简单、制造容易、价格便宜,相应的环件乳制工艺控制参数较少。
[0003] 目前,由于芯辊在乳制过程中是随动的,即芯辊的转动是因为与环件内表面的摩 擦产生的,可能会因驱动辊的进给量和旋转速度的不同组合,造成芯辊不同的随动状态和 旋转速度,因此其旋转速度具有较大的随意性而不可控。这种状况使环件毛坯变形区受力 处于不稳定的状态,乳制成形的环件产品表层和厚度中间层的应变相差2-3倍甚至以上, 因此造成环件产品形状虽然满足要求,但是环件产品的内部组织因为应变分布严重不均, 引起的内部晶粒和硬质相的不均匀分布,从而使环件产品的质量保持性差、寿命短。因此急 需通过改进环件乳制设备和工艺,增强对环件乳制设备和工艺过程的匹配和控制,提供更 稳定的塑性变形方法,使材料基体原生晶粒更加细小致密、次生硬质相更加均匀弥散、晶界 与晶粒成分更加均匀一致,这是得到轴承圈合理晶粒流线,达到基体综合强韧性要求,从而 填补从高纯度材料制备到高精度机械加工之间缺失的重要工艺环节的唯一途径。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的是提供一种应变分布可控的环件径向乳制方法,该方法采用主动旋 转驱动的芯辊,通过匹配驱动辊和芯辊的转速控制环件的应变分布,形成有益于塑性变形 均匀性的受力状态,从而大幅度提高乳制环件的内部组织均匀性,适用于稳定地大批量生 产性能优异、寿命长的环形零件。
[0005] 本发明所采用的技术方案是:
[0006] -种应变分布可控的环件径向乳制方法,该方法通过驱动辊和主动旋转的芯辊对 环件进行径向乳制,该方法包括如下步骤:A.根据环件产品尺寸及预期应变量,确定环件 车L制比,从而得到环件毛坯尺寸;B.根据驱动辊转速和乳制进给速度确定芯辊转速曲线; C.按照设定的驱动辊转速和乳制进给速度以及芯辊转速曲线上相应的芯辊转速进行乳制。
[0007] 进一步地,所述毛还尺寸的计算方法是:
[0008] A.首先根据材料的塑性变形能力选取乳制比X,对于热态乳制加工材料A选取 1. 5-3,对于冷态乳制加工材料A选取1. 3-1. 6 ;
[0009] B.根据环件锻件尺寸,通过下式确定环件毛坯的尺寸,
[0011] 式中,D,d为环件锻件的外径和内径,D。,d。为环件毛坯的外径和内径。
[0012] 进一步地,所述的确定芯辑转速曲线的计算方法是:
[0013] A.采用给定设备条件下,环件乳制的每转进给量计算如下,
[0015] 式中,Ahp为每转进给量,P为乳制设备的乳制力,〇 s为乳制温度下环件材料的屈 服强度,b为环件轴向高度,D,d为环件锻件的外径和内径,D1,D2分别为驱动辊和芯辊的工 作外径,n为系数,其值为3-6 ;
[0016] B.根据环件毛坯尺寸和每转进给量确定乳制进给速度,
[0018] 式中,叫为驱动辊转速,D。为环件毛坯的外径;
[0019] C.根据乳制进给速度和驱动辊转速,确定与之匹配的芯辊转动速度计算如下,
[0021] 式中,t是乳制时间变量,I为速度系数。
[0022] 进一步地,所述I的优选范围为0? 1-0. 4。
[0023] 进一步地,当I多1时,采用本方法乳制的环件内外表面比中间部位的应变大 100% -240%;当I= 0. 1时,采用本方法乳制的环件应变分布的径向不均匀度小于20%, 轴向不均匀度小于10%;当I=0.4时,采用本方法乳制的环件应变分布的径向不均匀度 小于50%,轴向不均匀度小于20%。
[0024] 本发明的有益效果是:
[0025] 该方法通过驱动辊和主动旋转的芯辊对环件进行径向乳制,环件在驱动辊转矩T1 和芯辊转矩T2# 0的共同作用下,连续转动并产生塑性变形,环件的内外表面分别受到芯 辊转矩T2和驱动辊转矩T1的作用,环件的内外表面受力相反变形区被"拉长",形成有益 于塑性变形均匀性的受力状态,因驱动辊和芯辊与环件接触表面线速度不相等(n2<nD, 如图1和图2所示,乳制时驱动辊侧的中性点(A2)移动到靠近变形区出口处(A1),而芯 辊因与驱动辊的速度差,使得芯辊侧的中性点(B3)向变形区入口侧(B4)移动,两侧中性 点之间的区域(A2B2B3A3)因两侧接触界面摩擦力反向被称为搓乳区,靠近出口处的区域 (A1B1B2A2)因两侧接触界面质点运动速度比驱动辊和芯辊大被称为前滑区,靠近入口处的 区域(A3B3B4A4)因两侧接触界面质点运动速度比驱动辊和芯辊小被称为后滑区,这样就 形成了由前滑区、搓乳区和后滑区组成的变形区,搓乳区面积的变大(拉长)改变了环件变 形区的变形条件,通过匹配控制驱动辊和芯辊的转速,可以控制变形区的受力情况(应力 分布),使之均匀受力从而均匀的变形;芯辊转速曲线由驱动辊转速和乳制进给速度确定 得到,确定了驱动辊转速和乳制进给速度即可通过芯辊转速曲线得到与之相匹配的芯辊转 速,从而实现了环件径向乳制时的应变分布控制。
【附图说明】
[0026] 图1是环件在芯辊主动旋转驱动乳制时变形区金属质点的受力分析图。
[0027] 图2是图1中A处的放大图。
[0028] 图3是采用本方法乳制的环件在不同速度系数下上端面的径向应变分布图。
[0029] 图4是采用本方法乳制的环件在不同速度系数下中部的径向应变分布图。
[0030] 图5是采用本方法乳制的环件在不同速度系数下下端面的径向应变分布图。
[0031] 图中:1_前滑区;2-搓乳区;3-后滑区。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0033] -种应变分布可控的环件径向乳制方法,该方法通过驱动辊和主动旋转的芯辊对 环件进行径向乳制,该方法包括如下步骤:A.根据环件产品尺寸及预期应变量,确定环件 车L制比,从而得到环件毛坯尺寸;B.根据驱动辊转速和乳制进给速度确定芯辊转速曲线; C.按照设定的驱动辊转速和乳制进给速度以及
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