变薄旋压

1 成形特征
强力旋压又称变薄旋压，是在普通旋压的基础上发展起来的，其成形过程为：芯模带动坯料旋转，旋轮做进给运动，使毛坯连续地逐点变薄，并贴靠芯模而成为所需要的工件。旋轮的运动轨迹同样由靠模或计算机程序控制。
变薄旋压有剪切旋压和流动旋压两大类。剪切旋压成形异形件，流动旋压成形筒形件，如图6-6所示。

变薄旋压工件因外形不同，可分为锥形件、筒形件及复合件。复合旋压件由锥形段和筒形段组成。锥形件强力旋压采用板坯或预制空心毛坯。筒形件强力旋压采用短而厚、内径基本不变的筒形毛坯。
变薄旋压特点为：
（1)材料利用率高。与机加工相比，材料利用率可提高约10倍，加工工时降低近40%.
（2)产品质量好。旋压后工件组织致密、纤维连续、晶粒细化、产品综合性能高。
（3)由于工件是经旋轮逐点连续接触旋压成形，因此金属具有更高、更好的工艺塑性，成形性好。
（4)对设备吨位要求较小，生产成本低，适用于中小批量的生产。
（5)模具磨损小、寿命长、费用低。与拉深成形同类制件相比，旋压的模具费仅为拉深模具费的1/10左右。
变薄旋压过程遵循体积不变原理，筒形件变薄旋压时，变形前后的体积相等，公式表示为：
(Dm+δ0)δ0l0=(Dm+δf)δ0flf        （6-1)
式中
Dm-芯模直径，mm;
δ0,δf－变形前后的壁厚，mm;
L0,Lf－变形前后的长度，mm.
为计算简化，式6-1可简写为：δ0L0=δfLf
锥形变薄旋压即剪切旋压，如图6-6(a)所示，变形遵循正弦规律。
在平板旋压时：
δf=δosina            （6-2)
在预制坯旋压时：
δ1/sinα1=δ2/sina2    （6-3)
式中
δo一坯料壁厚，同变形前的壁厚；

δ-成品壁厚或变形后的壁厚；
α-芯模半锥角；
δ1-预制坯壁厚；
α1-预制坯半锥角；
δ2-工件壁厚；
α2-工件预制坯半锥角。
2 工艺分类
变薄旋压可从变形性质、工件形状、旋轮与坯料相对运动方向、旋轮形状与数量和旋压温度等分类主要类别如下。
按变形性质和工件形状，变薄旋压可分为锥形剪切旋压和筒形流动旋压。
按旋轮进给方向与坯料流动方向的异同，变薄旋压可分为正向旋压（正旋）与反向旋压（反旋）。正旋指坯料的延伸方向与旋轮进给方向相同；反旋指坯料的延伸方向与旋轮进给方向相反。
按旋压时加热与否，变薄旋压可分为冷旋和热旋。按旋轮及芯模与毛坯的相对位置，变薄旋压可分为外旋和内旋。内旋是管坯外有模环，旋轮置于管坯之内，旋轮与管坯相对转动，相当于外旋时旋轮与坯料位置的相对调换，如图6-7所示。

按旋压工具不同，变薄旋压又可分为旋轮旋压和滚珠旋压。滚珠旋压如图6-8所示。
按旋轮数量不同，变薄旋压可分为单轮旋压和多轮旋压。

管材旋压时可进行张力旋压，即工件轴向的自由端施一张应力，张应力小于变形材料屈服强度。该工艺适宜长管旋压，可消除变形失稳，提高管材平直度。

3 变形过程
变薄旋压的变形过程可分为起旋、稳定旋压和终旋三个阶段。
起旋阶段是从旋轮接触毛坯旋至达到所要求的壁厚变薄率。该阶段壁厚变薄率逐渐增大，旋压力相应递增，直至达到极大值。
旋轮旋压毛坯达到所要求的壁厚变薄率后，旋压变形进入稳定阶段。该阶段的旋压力和变形区的应力状态基本保持不变。
终旋阶段是从距毛坯末端5倍毛坯厚度处开始至旋压终了。该阶段毛坯刚性显著下降，旋压件内径扩大，旋压力逐渐下降。
筒形件三个阶段的旋压状态如图6-9(a)所示，旋压力变化曲线如图6-9(b)所示。
锥形件起旋阶段工艺参数选择不当易产生局部弯曲，坯料凸缘产生褶皱。终旋阶段旋轮靠近坯料边缘时，凸缘易产生弯曲和倾斜，外层材料局部受拉应力易裂开。
4 变形区域
筒形件变薄旋压分三个区域，即未成形区、成形区和已成形区。成形区即为变形区。三个区域如图6-10(a)和图6-10(b)所示。

锥形件剪切旋压变形区域与筒形件变薄旋压略有不同，板坯旋压时，未成形区是法兰凸缘，如图6-10(c)所示。锥形件剪切旋压多为正向旋压，成形区由抗弯区和主变形区组成，如图6-10(d)所示。

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