楔橫軋工作原理及特點
楔橫軋工藝的基本原理是,將加熱后的棒材送入兩個同向旋轉的帶有楔性凸起的模具中間,棒材在模具的帶動下,作與模具反向的回轉運動,同時材料發生徑向壓縮變形和軸向延伸變形,從而成形階梯軸類零件。
圖1 楔橫軋原理
楔橫軋機類型有輥式、板式和單輥弧式楔橫軋機。三種類型的楔橫軋機相比,板式楔橫軋機模具制造較為簡單,模具的調整比較容易,因而軋件的精度較高,并且工藝可靠,軋制時毛坯的位置固定,因此不需設置側向支撐毛坯的導向尺?傊,它適用于軋制復雜外形結構,精度要求高,零件品種變換很多的情況。但其行程大小受到限制,所以,變形程度也受到影響,同時,板式軋機有空行程,故影響到生產率和變形程度都不能很大。而輥式軋機生產率可以很高,有的可達到2000-4000 件/小時甚至更高,易于實現自動化生產?傊,輥式軋機適用于對產品精度要求不高,且同時軋制一個或幾個零件的情況。輥式軋機是三種類型中運用最多的一種。圓弧式軋機適用于大批量的為以后鍛造供坯的生產情況。
應用楔橫軋技術可完成各種臺階軸類零件預鍛初加工。其中臺階形狀為直角臺階、斜臺階、圓弧臺階(包括凸圓弧臺階和凹圓弧臺階)和窄凹檔臺階等。既可以是單臺階也可以是組合臺階,產品如圖 所示。實際生產中,考慮楔橫軋模具設計和制造復雜性及成本等因素,楔橫軋技術適用于軋制長度小于
楔橫軋既能生產軸類零件也能給模鍛工藝提供體積分配精度高的預制坯,進行小飛邊和無飛邊的精密模鍛,節約大量原材料。楔橫軋這種零件成形工藝以其連續、局部的成形方式,在階梯軸和回轉體類件的制造方面顯示出特殊的優勢:
(1) 生產效率高。我國用鍛造、切削工藝制造軸類零件的速度是每分鐘1~2件,國外的最快速度是每分鐘4~5件。而楔橫軋機軋制軸類零件的速度是每分鐘6~20件,是切削方法的3~10倍,鍛造方法的3~5倍。
(2) 產品精度高,偏差小。熱軋件徑向尺寸公差可以控制在0.2mm~0.5mm之間,
長度尺寸公差可以控制在0.1mm~1mm之間。采用高剛度軋機和冷軋機尺寸精度還可以提高,甚至可以達到無切削加工,節材率與切削方法相比提高20%-40%,與鍛造方法相比提高10%~20%。
(3) 產品質量好。楔橫軋產品由于金屬纖維連續,晶粒細化,產品的晶相組織好,綜合機械性能可以提高20%左右。
(4) 節省原材料。由于楔橫軋成形軸類零件時無飛邊,因此,材料的利用率較傳統的鍛造工藝高10%~30%。另外,楔橫軋制坯可使金屬分配適合成形工藝的需要,為精密鍛造提供毛坯。
(5) 設備投資省,模具壽命長。楔橫軋是局部變形過程,工作載荷小,因此設備重量輕,體積小,投資省。由于加工沖擊小,模具服役時間長,一次使用壽命可達到10 萬件以上,容易實現自動化生產,適合大批量生產。
(6) 工作環境好,勞動條件得到改善。軋制過程是一個短時間的連續性小變形,無沖擊,低噪音(一般小于70db),符合現代制造業的環保要求。
當然,楔橫軋技術也有其自身的一些問題。它的工藝與設備特殊,通用性差,模具非常復雜,設計、加工難度大,因此只適合于大批量生產。