一种楔横轧反楔增加空心轴过渡轴肩壁厚的方法
【专利摘要】本发明提供了一种楔横轧反楔增加空心轴过渡轴肩壁厚的方法，技术方案为圆形空心坯料加热到轧制温度，通过轴向推料装置将其送入两个具有反楔和正楔组合的模具之间。轧件在模具的作用下轧制成形，每圈完成一个空心零件的生产。反楔和正楔组合的模具，其中反楔部分用于实现过渡轴肩壁厚的增加，要求反楔的另一侧轴向无展宽；正楔部分实现空心零件其余台阶的成形。本发明的技术方案获得的轧件轴肩位置的壁厚能在不增加轧件整体厚度的前提下,局部增厚,满足使用要求，并且生产效率高、材料利用率高、机加工余量小、废品率低、生产环境好。
【专利说明】一种楔横轧反楔增加空心轴过渡轴肩壁厚的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属塑性成形【技术领域】，特别提供了一种楔横轧随形轧制空心零件反楔增加过渡轴肩位置壁厚的方法，适用于解决楔横轧随形轧制空心零件时由大直径向小直径过渡位置轴肩壁厚的减薄问题，适用于空心零件的成形和整体空心车轴的成形。
技术背景
[0002]随着汽车轻量化的发展，零件薄壁化、中空化是实现汽车轻量化的途径之一，空心轴类件的成形工艺也得到广泛的关注。
[0003]楔横轧具有高效、节材，生产环境好等优点，在随形轧制空心轴上已经有了部分应用，但是当轧制如图1所示的空心轴类零件时，采用通常的正向轧制方法(简称正轧)，模具楔由轧件大直径位置向两侧逐渐展宽，如图2，3所示，轧件直径压缩，轴向向两侧延伸，在直径过渡的轴肩位置出现了壁厚减薄现象，如图4所示M处，显著降低了轧件的抗弯和抗扭能力，从而限制了楔横轧随形轧制空心零件的应用。整体增加零件壁厚来提高零件的强度，会显著增加零件重量，提高材料成本。采用轴肩局部壁厚增加的方法，使过渡轴肩在外径减小时，保证足够的抗弯和抗扭截面系数，是更经济的解决方法。为了充分发挥楔横轧高效，节材，近净成形的优势，本发明通过改善楔横轧的成形工艺，解决轴肩壁厚减薄的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种楔横轧反楔随形轧制空心轴增加过渡轴肩壁厚的成形方法.该方法包括:
步骤一、将圆形空心钢坯加热到900?1100°C ；
步骤二、将步骤一加热后的钢坯通过轴向推料装置将其送入上下具有反楔和正楔组合的两个模具之间；
步骤三、钢坯在两个模具作用下做回转运动，轧制成轧件；
步骤四、所述轧件由轴向推料装置从所述两个模具之间推出，得到空心轴类零件。
[0005]进一步，所述步骤二中上下具有反楔和正楔组合的模具中，所述模具前段反楔的
成形角Cl|取值范围是20?60°，展宽角P1取值范围是3?6°，模具后段正楔的成形角%取值范围是20?35°，展宽角P2取值范围是3?7°。
[0006]进一步,步骤二中使用的所述两个具有反楔和正楔组合的模具，反楔部分反楔的另一侧轴向无展宽，实现过渡轴肩壁厚的增加；正楔部分实现空心零件其余台阶的成形。
[0007]本发明是一种楔横轧随形轧制空心轴反楔增加过渡轴肩壁厚的成形方法，其实现原理如下:
1.在轧件轴肩过渡段容易发生壁厚减薄的位置附近，采用反楔轧制的方法，迫使材料向轧件轴肩位置流动，同时为了保证金属的流动方向，反楔的另一侧轴向无展宽。可达到较好的增厚效果，壁厚h1相对于原始壁厚h0能增加15~25%。
[0008]2.反楔轧制完成，轴肩位置的壁厚增加，在此基础上采用正楔轧制继续实现空心零件其余台阶的成形。
[0009]本发明的技术方案适用于楔横轧对称空心轴类零件，如整体空心车轴的成形。采用这种楔横轧工艺生产随形对称的空心轴类零件，获得的轧件能得到精确的台阶形状与尺寸，轴肩位置的壁厚能在不增加轧件整体厚度的前提下，局部增厚，满足使用要求，并且生产效率高、材料利用率高、机加工余量小、废品率低、生产环境好。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为空心零件。
[0011]图2为正轧空心零件模具展开图。
[0012]图3为正轧空心零件模具槽形图。
[0013]图4为正轧得到的轴肩壁厚减薄的空心零件图。
[0014]图5为本发明中楔横轧反轧和正轧组合的模具楔形图。
[0015]图6为本发明楔横轧反轧和正轧组合的模具槽形图。
[0016]图7为本发明楔横轧模具和轧件的三维图。
[0017]图8为本发明楔横轧成形的轴肩壁厚增厚的空心零件图。
[0018]图中:
1、模具，2是轧件。
【具体实施方式】
[0019]本发明是利用楔横轧工艺与设备，通过反楔和正楔组合工艺轧制空心零件，并实现轴肩壁厚增厚的成形方法。
[0020]实施例1
采用楔横轧反楔和正楔组合工艺完成空心零件的轧制，并实现过渡轴肩壁厚增加。将钢管坯料加热到1000°c，通过轴向推料装置将其送入两个模具之间。空心坯料在模具作用下做回转运动，轧件2被轧制成形，如图7所示。成形结束后，轧件2由轴向推料装置从两个模具之间推出，得到图8所示的空心零件毛坯，N处壁厚增加。整个过程在一台楔横轧机、一副1旲具上完成。
[0021]图5、图6是楔横轧成形轴肩壁厚增加的空心零件实施实例的模具展开图和槽形图。模具顶圆直径R为1200mm，该模具采用正楔和反楔组合的设计，前段的成形角和展宽角为%爲,后段的成形角和展宽角为%,爲。本实施例中，成形角泛丨=40° ,?= 25。，展
宽角A= 4。，爲=5。;还料外径 g为120mm,内径 g为70mm,轧件反楔位置轧后
直径J 为邪?1。
[0022]实施例2
采用楔横轧反楔和正楔组合工艺完成空心零件的轧制，并实现过渡轴肩壁厚增加。将钢管坯料加热到900°C，通过轴向推料装置将其送入两个模具之间。空心坯料在模具作用下做回转运动，轧件2被轧制成形，如图7所示。成形结束后，轧件2由轴向推料装置从两个模具之间推出，得到图8所示的空心零件毛坯，N处壁厚增加。整个过程在一台楔横轧机、一副1旲具上完成。
[0023]图5、图6是楔横轧成形轴肩壁厚增加的空心零件实施实例的模具展开图和槽形图。模具顶圆直径D为1000mm，该模具采用正楔和反楔组合的设计，前段的成形角和展宽角为％爲 ，后段的成形角和展宽角为本实施例中，成形角Ofj= 20。 ，％=20。，展
宽角3 = 3 'B = 3° ;还料外径 S为90_，内径 S为65mm，乳件反楔位置乳后
直径/T 为75mm。
[0024]实施例3
采用楔横轧反楔和正楔组合工艺完成空心零件的轧制，并实现过渡轴肩壁厚增加。将钢管坯料加热到1100°C，通过轴向推料装置将其送入两个模具之间。空心坯料在模具作用下做回转运动，轧件2被轧制成形，如图7所示。成形结束后，轧件2由轴向推料装置从两个模具之间推出，得到图8所示的空心零件毛坯，，N处壁厚增加。整个过程在一台楔横轧机、一副模具上完成。
[0025]图5、图6是楔横轧成形轴肩壁厚增加的空心零件实施实例的模具展开图和槽形图。模具顶圆直径R为800mm，该模具采用正楔和反楔组合的设计，前段的成形角和展宽角
后段的成形角和展宽角为本实施例中，成形角&1= 60° ,a2= 35。，展
宽角i? = 6° 'β =1° ;坯料外径 S为60mm，内径 δ为33mm,轧件反楔位置轧后直径为50mm。
`[0026]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
【权利要求】
1.一种楔横轧反楔增加空心轴过渡轴肩壁厚的方法，其特征在于: 步骤一、将圆形空心钢坯加热到900?1100°C ； 步骤二、将步骤一加热后的钢坯通过轴向推料装置将其送入上下具有反楔和正楔组合的两个模具之间； 步骤三、钢坯在两个模具作用下做回转运动，轧制成轧件； 步骤四、所述轧件由轴向推料装置从所述两个模具之间推出，得到空心轴类零件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤二中 上下具有反楔和正楔组合的模具中，所述模具前段反楔的成形角兩取值范围是20?60°，展宽角名取值范围是3?6°，模具后段正楔的成形角％取值范围是20?35°，展宽角巧取值范围是3?7°。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤二中使用的所述两个具有反楔和正楔组合的模具，反楔部分反楔的另一侧轴向无展宽，实现过渡轴肩壁厚的增加；正楔部分实现空心零件其余台阶的成形。
【文档编号】B21H8/00GK103878274SQ201410104453
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】杨翠苹, 胡正寰, 张康生, 王宝雨, 刘晋平, 贡乾坤, 郑振华 申请人:北京科技大学