专利名称：一种中高频感应加热轴向进给滚轧成形螺纹件的方法
技术领域：
本发明属于先进材料成形技术领域，具体涉及ー种中高频感应加热轴向进给滚轧成形螺纹件的方法。
背景技术：
螺纹件是机械制造业中关键的联接以及传动零件，在航天机械、机床、仪器仪表，汽车以及各种车辆应用非常广泛。通常，需要加工螺纹的零件占整机零件数量的60%以上。螺纹零件的加工，普遍存在劳动强度大、生产效率低、成本高和产品精度低等问题。随着航空、航天、汽车及机械エ业的迅速发展，各类螺纹零件的需求量日益増加，不断出现在高速、大负荷、动载条件下工作的需求，这对螺纹件的強度、精度提出了更高的要求。传统的切削加工方法不仅效率低，而且由于切断金属纤维，降低了零件的质量，难以适用这种需要。螺纹滚轧加工方法是ー种优质、高效、低成本的先进的无屑エ艺方法，对高生产效率·以及高机械性能要求的精密螺纹零件，显示出极大的优越性。然而目前的螺纹冷滚轧方法对成形材料硬度和延伸率有严格的要求，难以成形材料硬度大于HRC37、延伸率小于8%的螺纹件；对于材料延伸率在89Γ12%之间的材料，难以成滚轧成形高质量的螺纹件。并且对于室温下变形抗カ大的材料，其螺纹冷滚轧成形过程不仅成形载荷大、材料流动困难，而且成形设备传动系统和整体刚度也面临极大的挑战。温成形集中了冷成形和热成形エ艺的优点，不仅可有效降低变形抗力、降低材料硬度，提高金属材料塑性成形能力；并且避免了热成形能耗大，易产生过热、氧化、脱碳，以及加工余量大等缺点；能够获得较好的产品表面质量和较高的尺寸精度。目前，由于温成形的诸多优点，众多学者对该エ艺开展了广泛的研究，应用到很多生产场合并取得了满意的效果，例如温拉深成形、温挤压成形、温锻精密成形等，但还没有将温成形技术应用于轴向进给滚轧成形螺纹件的塑性加工エ艺中。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供ー种中高频感应加热轴向进给滚轧成形螺纹件的方法，螺纹件成形载荷小，材料流动性能好，能够加工材料变形抗力大、硬度大和细长轴类螺纹件，具有成形精度和表面质量高、生产效率高、加工范围广、通用性强的优点。为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为ー种中高频感应加热轴向进给滚轧成形螺纹件的方法，包括如下步骤步骤1，装夹エ件2，エ件2由前顶尖I及后顶尖3夹紧，使エ件2的轴线同两个滚轧模具5的轴线在同一水平面上，两个滚轧模具5轴线平行，对称分布在エ件2两侧；步骤2，エ件2上成形螺纹段端部区域表面局部加热，具体为2. I、エ件2向滚轧模具5方向进给，エ件2上成形螺纹段进入中高频感应加热器4内，中高频感应加热器4配置在滚轧模具5和エ件2装夹位置之间，エ件2上成形螺纹段靠近滚轧模具5 —端同中高频感应加热器4靠近滚轧模具5 —端对齐，加热区域长度为中高频感应加热器4加热段a的长度为La，中高频感应加热器4靠近滚轧模具5 —端同相邻的滚轧模具5端面之间空隙段b的长度为Lb,滚轧模具5滚轧螺纹段c的长度为L。，长度LaLb和L。满足公式La = Lb〈L。(I)；2. 2、中高频感应加热器4开始工作，エ件2上成形螺纹段在加热段a内的表面加热层深度Λ应满足公式Δ = 4 ^+0-5-2.5)(^-^)；式中dz为坯料螺纹区域滚轧前坯料直径吨为成形螺纹小径；d为成形螺纹大径;2. 3、加热段a内エ件的表面加热层深度Λ内的温度达到预定的成形温度Τ，其加热时间为t，成形温度T是在变形材料蓝脆区温度以上，充分进行再结晶的温度以下的温成形 温度；或是在充分进行再结晶的温度以上的热成形温度；加热时间t依据锻造生产中采用电磁感应加热时确定最短加热时间的方法确定，其中加热段a内エ件中心温度和表面层温度差AT在200°C (T_50°C)范围内选择；步骤3，エ件2已加热段进入中高频感应加热器4和滚轧模具5之间空隙段b，エ件2已加热段靠近滚轧模具5 —端同滚轧模具5端面对齐；步骤4，连续的中高频感应加热和轴向进给，由滚轧模具5完成エ件2上螺纹的滚轧成形，当エ件2上成形螺纹段全部脱离中高频感应加热器4后，中高频感应加热器4停止工作；两个滚轧模具5同步同向转动，两个滚轧模具5同时作径向进给，当滚轧模具5完成径向总进给量S吋，滚轧模具5停止径向进给，仅作旋转运动；加热段a内的表面加热层深度Λ应满足公式Δ =ち一名+(1-5 2.5)(ゴ一J )エ
2
2轴向进给速度Va应满足公式Va = I ;
I式中Λ L为エ件2每转轴向进给量，Δ L由滚轧模具5表面的螺纹升角和被成形螺纹件的螺纹升角的差值以及滚轧模具5转速确定，滚轧模具5径向进给速度υ r应满足
Λ' I.
公式一<2 ;
ヮa步骤5，エ件2由前顶尖I及后顶尖3夹紧同时反向退出，卸料。本发明将中高频感应加热与轴向进给滚轧成形螺纹有机结合，实现轴向进给滚轧成形高強度、高硬度材料的长螺纹件；中高频感应加热器在滚轧成形模具和エ件装夹位置之间，仅对即将开始滚轧变形的部分成形区域进行加热；滚轧成形模具表面螺纹升角同被滚轧零件的螺纹件螺纹升角不同，滚轧成形エ件轴向进给；エ件轴向进给运动下，进入中高频感应加热器的成形区域连续加热；中高频感应加热器仅对将发生塑性变形的表面局部区域加热；減少热量损失，节省能源；可降低材料变形抗力，提高金属塑性变形能力；可加工材料变形抗カ大、硬度大和细长轴类螺纹件。
图I为本发明的流程图。图2为本发明所用装置连接示意图。图3为本发明的中高频感应加热器和滚轧模具区域的前视图。图4为本发明的エ件2和滚轧模具5布局及运动示意。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。实施例本实施例采用エ件2的材料为42CrMo高强度钢，室温25° C下的屈服强度为1320MPa，抗拉强度为 1510MPa。參照图1，ー种中高频感应加热轴向进给滚轧成形螺纹件的方法，包括如下步骤步骤1，装夹エ件2，エ件2由前顶尖I及后顶尖3夹紧，使エ件2的轴线同两个滚轧模具5的轴线在同一水平面上，两个滚轧模具5轴线平行，对称分布在エ件2两侧；步骤2，エ件2上成形螺纹段端部区域表面局部加热，具体为2. I、エ件2向滚轧模具5方向进给，エ件2上成形螺纹段进入中高频感应加热器4内，參照图2，中高频感应加热器4配置在滚轧模具5和エ件2装夹位置之间，エ件2上成形螺纹段靠近滚轧模具5 —端同中高频感应加热器4靠近滚轧模具5 —端对齐，參照图3，加热区域长度为中高频感应加热器4加热段a的长度为La，中高频感应加热器4靠近滚轧模具5 —端同相邻的滚轧模具5端面之间空隙段b的长度为Lb，滚轧模具5滚轧螺纹段c的长度为L。，长度La、Lb和L。满足公式La = Lb〈L。；2. 2、中高频感应加热器开始工作；エ件上成形螺纹段在加热段a内的表面加热层
深度Δ应满足公式
权利要求
1.一种中高频感应加热轴向进给滚轧成形螺纹件的方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤1，装夹工件(2)，工件(2)由前顶尖(I)及后顶尖(3)夹紧，使工件(2)的轴线同两个滚轧模具(5)的轴线在同一水平面上，两个滚轧模具(5)轴线平行，对称分布在工件(2)两侧； 步骤2，工件(2)上成形螺纹段端部区域表面局部加热，具体为 .2.I、工件(2)向滚轧模具(5)方向进给，工件(2)上成形螺纹段进入中高频感应加热器(4)内，中高频感应加热器(4)配置在滚轧模具(5)和工件(2 )装夹位置之间，工件(2 )上成形螺纹段靠近滚轧模具(5) —端同中高频感应加热器(4)靠近滚轧模具(5) —端对齐， 加热区域长度为中高频感应加热器(4)加热段a的长度为La，中高频感应加热器(4)靠近滚轧模具(5) —端同相邻的滚轧模具(5)端面之间空隙段b的长度为Lb，滚轧模具(5)滚轧螺纹段c的长度为L。，长度La、Lb和L。满足公式La = Lb〈L。； . 2.2、中高频感应加热器(4)开始工作，工件(2)上成形螺纹段在加热段a内的表面加热层深度Λ应满足公式
全文摘要
一种中高频感应加热轴向进给滚轧成形螺纹件的方法，先装夹工件，对工件上成形螺纹段端部区域表面进行加热，滚轧成形模具对先加热段进行滚轧成形，滚轧成形模具表面螺纹升角同被滚轧零件的螺纹件螺纹升角不同，滚轧成形工件轴向进给，轴向进给滚轧成形开始后，轴向进给运动下进入中高频感应加热器的成形区域连续加热，由滚轧模具完成工件上螺纹的滚轧成形，中高频感应加热器在滚轧成形模具和工件装夹位置之间，中高频感应加热器仅对即将开始滚轧变形的部分成形区域内将发生塑性变形的表面局部区域加热，本发明具有螺纹成形力小、热量损失少、节省能源等优点。
文档编号B21H3/04GK102814436SQ20121030357
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者张大伟, 赵升吨, 李泳峄, 范淑琴 申请人:西安交通大学