热轧轴类毛坯件新技术—楔横轧制

楔横轧是本世纪六十年代发展起来的,适应机械加工中少切、无切削要求的一种新型轴类(毛坯)轧制新工艺。淮阴市冶金工业公司根据市场对经济断面钢材的需求,从当地实际情况出发,与北京钢铁学院合作,兴建楔横轧生产流水线精密轧制轴类毛坯。拟将为地方冶金企业挖掘自身潜力、进行产品延伸探索出一条新路。本文就楔横轧技术作一简单介绍。 1.“楔横轧制”简介 1.1.楔横轧原理:楔横轧也称楔形模横轧。它是在2～3个互相平行布置的轧辊     

淮阴特种轧钢厂建成H1000楔横轧专业车间

楔横轧是一种生产轴类零件的新工艺、新技术。它是现代化轧钢技术的新发展,即高效率的轧制技术代替锻造、铸造和切削的方法,生产某些批量大的轴类零件,实现冶金产品的深度加工。淮阴特种轧钢厂H1000楔横轧车间项目,经冶金部科技司批准,由北京科技大学和淮阴冶金公司合作,于1986年5月开始研制,1988年6月建成完工,经一年多的研制与试生产,已生产出各种轴类另件毛坯五万件,1990年4月14日通过冶金和机电工业部的部级鉴定,初步建成华东地区楔横轧轴类专业工厂。     

楔横轧蜗杆轴毛坯成形技术研究

针对蜗杆轴应用范围广、需求量大,目前加工效率低的难题,提出了楔横轧蜗杆轴轧制方法.介绍了楔横轧蜗杆轴设计思想及成形基本原理,采用有限元模拟蜗杆轴轧制过程并在楔横轧机上对相同工况进行实验验证,得到轧件质量较好,与模拟结果基本相同.研究结果表明,楔横轧轧制蜗杆轴毛坯技术是一种高效、可行的轧制技术,它对于楔横轧技术的研究、推广以及蜗杆轴工业生产自动化发展具有重要的现实意义.     

三辊楔横轧的研究

1972年以来,对楔横轧进行了从二辊到三辊、从小型到大型、从设备到工艺的全面研究,为楔横轧的推广应用提供了一定的理论根据和技术资料。在二辊楔横轧研究过程中,试轧出小型拖拉机尾轴,并对其它产品进行了实验研究。轧制出的产品轴向阶梯尺寸及形状精确,表面无螺旋痕迹,可以实现少、无切削加工,并且生产效率高,设备简单。但是轧件轴心出现疏松及孔腔,严重影响着产品质量。理论分析表明,在二辊楔横轧中,轧件在两个轧辊作用下自由表面大,出现明显的横向扩展及椭圆化趋势,使轧件横断面承受交变应力的作用,导致轴心疏松和孔腔,因此,对轧件材质的纯净程度和轧制的力学条件有着严格地要求。此外,     

楔横轧内直角小台阶精确轧齐曲线

内直角台阶的轧齐一直是楔横轧的关键技术之一,一般内直角台阶的轧齐曲线公式和算法不适合小台阶的生产应用。为了解决这一问题,通过改进几何模型,针对内直角小台阶的螺旋体体积提出一种新的计算方法。根据楔横轧工艺的特点,比较轧件初始半径与对应辅助圆半径的大小关系,指出了二辊轧齐过程中内直角小台阶的判断条件。根据轧件大端半径与旋转角度的关系,将轧齐过程分成了三个阶段。通过对小台阶螺旋体的分块,将其近似成三个规则体积的组合,推导出了轧齐过程中各个阶段的体积公式。依据体积平衡原理和楔横轧模具特点,得到了二辊楔横轧内直角小台阶随轧件旋转角度变化的轧齐曲线。最后采用刚塑性有限元软件Deform-3D对一定断面收缩率范围内的轴类件进行楔横轧数值模拟,验证了本文所提出的轧齐曲线计算方法的适用性。同时通过对比分析,发现在小断面收缩率轴类件直角台阶成形时展宽角应尽量取小。      

楔横轧特大型轴类件变形特征研究

通过有限元Ansys/Ls-Dyna分析软件,对特大型轴类件和小轴类件分别进行楔横轧数值模拟,分析特大型轴类件的应力应变规律,并与小轴类件比较,阐明楔横轧特大型轴类件变形特征研究,为合理选择模具工艺参数,实现特大型轴类件楔横轧精确成形提供重要的理论依据.     

两辊楔横轧等内径空心轴产生椭圆原因的数值模拟研究

针对两辊楔横轧等内径空心轴轧件易产生椭圆的问题,采用有限元数值模拟方法,研究了两辊楔横轧等内径空心轴的轧制成形过程及应力应变情况.结果表明成形过程中轧件的径向压缩和轴向流动不匹配,造成金属切向流动显著、圆周长大,这是椭圆形成的主要原因.      

楔横轧轧制微观组织演变规律的研究现状与发展

火车车轴、汽车半轴等长轴类零件需求量与日俱增,采用多楔楔横轧精密成形技术生产长轴类零件将是今后其成形的主要趋势。其产品不但应保证基本形状,且要有良好的综合力学性能。因此,研究楔横轧多楔轧制微观组织演变规律,控制产品的最终组织结构,具有重要的理论意义和工程价值。     

三辊楔横轧的曼内斯曼效应

用有限元软件模拟了二辊与三辊楔横轧的轧制过程。根据二辊与三辊楔横轧的曼内斯曼效应不同的分布规律,通过对轧件内部不同单元的应力应变曲线的比较,发现第一主应力和负静水压力是曼内斯曼效应的主要影响因素。然后利用上述结论比较了三辊楔横轧与二辊楔横轧轧件的心部质量。最后分析了工艺参数对三辊楔横轧曼内斯曼效应的影响。     

楔横轧技术在汽车工业中的推广和应用

楔横轧技术是最近几十年发展起来的一种先进的机械零件的现代精轧技术。它是利用两个装在同向旋转轧辊上的楔形模具，使坯料产生连续局部变形。最终轧制成楔形孔型的各种台阶轴。楔横轧技术与传统的锻造切剂工艺生产某些轴类零件相比。因具有有效地提高材料使用率、减少加工道次、降低生产成本、提高劳动生产率等特点而广泛应用于各种带旋转体类零件的生产。     

楔横轧成形25CrMo4厚壁空心轴件的不圆度分析

机械结构轻量化的主要途径是在结构上采用空心轴.近年来, 采用楔横轧带芯棒轧制空心轴类件的工艺得到了较广泛的关注.厚壁空心轴类件在楔横轧轧制过程中易发生“失圆”现象.本文通过热压缩实验研究了25CrMo4合金钢在楔横轧变形条件下热变形行为, 获得其真应力-应变曲线.在此基础上, 基于Deform-3D有限元软件, 建立25CrMo4厚壁空心轴楔横轧有限元仿真模型, 分析厚壁空心轴楔横轧成形机理, 研究得出断面收缩率、成形角、展宽角对轧件不圆度的影响规律: 断面收缩率增大, 不圆度减小; 成形角增大不圆度减小, 轧制温度越高减小趋势越明显; 展宽角增大不圆度增大, 提高轧制温度抑制增大趋势.选取部分工艺参数进行楔横轧验证实验, 对比了有限元仿真结果和实验结果, 表明有限元仿真模型预测精度较高.      

楔横轧反楔堆轧改善空心零件过渡轴肩的壁厚减薄

楔横轧随形轧制空心零件在过渡轴肩位置会产生壁厚减薄,降低零件的力学强度,改善轴肩的壁厚状况是必须解决的问题.本文基于有限元模拟方法,揭示空心零件成形时壁厚减薄的产生原因,提出采用楔横轧反楔堆轧改善轴肩壁厚的成形方法,分析反楔堆轧增加轴肩壁厚的主要影响因素,从而获得轴肩壁厚增厚的成形方法和最佳条件,实现了楔横轧随形轧制空心零件轴肩位置的显著增厚.通过轧制试验,验证了有限元模拟分析模型的可靠性.      

金属回转成形技术

给出了金属回转成形的定、义特点及分类方法，并简要地介绍了斜轧成形(孔型斜轧和仿形斜轧)、横轧成形(楔横轧和齿轮轧制)、辊锻，摆动辗压、旋压及其它回转成形工艺的工作原理、特点及其应用。指出大力推广和发展金属回转成形技术具有重要意义。     

轴类零件轧制技术及其在山东省的推广应用

介绍了轴类零件轧制技术的工作原理和主要特点,简述了国内外轴类零件轧制技术发展情况。北京科技大学在山东省推广20余条零件轧制技术生产线,主要有楔横轧凸轮轴和空心零件、斜轧内燃机的摇臂等。     

DS200三辊楔横轧机的设计研究

楔横轧是实现少、无切削加工的新工艺。本文从结构上阐述了DS200三辊楔横轧机的优点,对楔横轧的原理作了详细的介绍,并从金属学角度对轧件的质量进行了分析。     

楔横轧单双楔端面移动量变化规律的实验研究

为了弄清楔横轧多楔端面移动量的变化规律,合理设计多楔模具,实现多楔长轴类汽车等零件的经济化生产,对单楔与双楔楔横轧端面移动量规律进行测试,得到端面移动量随工艺参数的变化规律,单楔与双楔端面移动量的对应关系,研究结果为设计多楔模具提供理论基础。     

楔横轧20CrMnTiH圆钢中心缺陷分析

本文针对楔横轧工艺生产的20CrMnTiH钢细长多阶梯锥形轴零件尾部中心疏松、孔洞缺陷进行了分析,结果表明,成分设计、楔横轧工艺参数以及原料的中心疏松三种因素的耦合作用是造成该工件尾部中心缺陷的原因。在确保原料的冶炼轧制全过程产品质量控制的基础上,采用了优化的产品成分设计及楔横轧复合轧制工艺,取得良好的效果。     

质量缩放技术在楔横轧有限元模拟中的应用

基于ANSYS/LS-DYNA显式动力学有限元法,运用质量缩放技术对楔横轧轧制过程进行有限元模拟计算,并进行可行性分析.结果表明,运用质量缩放技术模拟楔横轧问题,不影响计算结果,而且可以大大节省计算时间,能达到效率和精度的统一,为大规模系统研究楔横轧理论提供高效的计算方法.     

修正的J-C和Z-A模型对LZ50钢高温流变应力预测

楔横轧技术在成形轴类零件时具有广阔的应用前景，为实现高铁车轴材料LZ50钢楔横轧成形，需构建能准确描述LZ50钢高温流变行为的本构模型。修正的Johnson-Cook和Zerilli-Armstrong模型对金属流变应力的预测较为精确，可建立LZ50钢关于这2种模型的流变应力本构方程，同时为精确分析LZ50钢在大型轴类件楔横轧成形过程中的变形行为，需进一步分析2种模型在不同温度的平均相对误差E_AR、相关系数R以及均方差R_MSE,从而判断模型的适用性，为楔横轧在线生产提供理论依据。通过Gleeble-3800热模拟试验机在不同压缩温度(900、1 000、1 100℃)、不同应变速率(0.1、1、10 s^-1)条件下对LZ50钢进行热压缩试验；以1 000℃和0.1 s^-1作为参考温度和参考应变速率，并通过修正的Johnson-Cook和Zerilli-Armstrong模型构建了2种高温流变应力本构方程，对比在0.3～0.8应变范围内2种模型预测流动应力与实测流动应力的平均相对误差E_AR<...     

芯棒直径对楔横轧5Cr21Mn9Ni4 N空心气门壁厚均匀性的影响规律

楔横轧空心轴类件存在壁厚分布不均问题,特别是在小直径大长径比空心件楔横轧成形中更为突出.本文在Gleeble-1500D热模拟实验机上进行了5Cr21Mn9Ni4N耐热钢的热压缩实验,得到了5Cr21Mn9Ni4N的热变形本构方程.通过改变芯棒直径,采用有限元仿真和实验相结合的方法,研究了楔横轧轧制空心气门过程中的壁厚变化规律.研究结果表明,带芯棒轧制时,芯棒直径存在临界值,在该值下进行轧制,空心气门预制坯壁厚均匀性最优;楔横轧空心件时,金属轴向均匀流动是壁厚均匀的必要条件;轧件轴向拉应变减小,径向压应变变大,周向应变在0附近且为拉应变时,壁厚较为均匀.