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旋压工艺-筒形旋压

时间:2022-07-20   访问量:1214

1 旋压坯料
筒形件旋压坯料要有较高的尺寸精度,坯料内径与芯模配合的间隙值应以变形时金属塑流稳定为目的。如坯料与芯模直径的间隙小,则有利于对中。为了便于装模,中小件的直径间隙为0.10~0.2mm,大件则达0.30~0.60mm.坯料筒壁壁厚差应不大于0.1~0.2mm,直线度误差应不大于0.05~0.10mm.粗糙度R.一般为3.2~6.4μm.常见筒形旋压件坯料内径与芯模的直径间隙见表6-10.

坯料内径与芯模的直径间隙 

变薄旋压坯料尺寸计算原则依据体积不变规律。变薄旋压时,坯料内径与工件内径大致相同,坯料与工件尺寸应符合式6-1.
对于壁厚变化的筒形件,坯料体积的计算应逐段求出工件的体积后,进行叠加。也可进行简化由纵向截面积叠加,求出坯料尺寸。筒形件变薄旋压的坯料为管坯,其壁厚大则长度短,机械加工方便;要以旋压力不过大,中间热处理道次不过多为宜。
管坯的质量要求包括管坯的内外表面应光滑,不得有裂纹、擦伤、起皮等缺陷存在。管坯的显微组织不得有过烧。微观组织不得有夹层、缩尾、气泡、气孔等。
厚壁坯料起旋处形状应与旋轮工作部分形状相吻合。坯料带厚底时,起旋处宜越过底部,如图6-42所示。在首道次旋压时,终旋点位置应距坯料尾端(1.5~6)8.以上,随后道次则宜距前一道次终点1~3mm以上。
带厚法兰的筒形件,在法兰与旋压段之间要设卸荷段;运动段不小于3~8mm,非运动段不小于2~3mm,如图6-43所示。

终旋卸荷段 

2 正反旋压
正旋压适用面较宽,旋压力较小,直径精度优于反旋压。反旋压的芯模及行程较短,其应用限于不带底的工件。
对于不带底的筒形件也可以采用正旋压,但需增加适当工装,如图6-44所示。

不带底正旋压 

3 减薄率与道次
变薄旋压减薄率反映工件的变形程度,计算公式与异形件旋压中式6-4相同,即Ψδn = (δn-1-δn)/δn-1,Ψon为工件的道次减薄率(%);s=(80-85)/80,4s为工件的总减薄率(%)。
变薄旋压道次减薄率对工件内径的胀缩量及尺寸精度的影响较大,在总减薄率确定后,根据工艺条件和工件尺寸精度要求,分成若干道次进行变薄旋压。道次减薄率过大会造成工件塑性流动失稳堆积,表面易出现起皮。道次减薄率过小会引起工件厚度变形不均,工件内壁变形不充分而出现裂纹。通常最佳道次变薄率选择范围为20%~30%.旋压道次减薄率主要以工件壁厚为选择依据,为使壁厚变形均匀,壁厚偏厚取上限,壁厚偏薄取下限;还应考虑减薄量与旋轮压下台阶的关系,即减薄量Δ8小于压下台阶h多道次旋压采用中间热处理的过程中,热处理后的旋压累计变形量决定工件的综合性能,旋压减薄率和旋压道次要根据工件性能要求确定。
同一种材料进行筒形变薄旋压的总减薄率略大于锥形剪切旋压的总减薄率,并远大于球形剪切旋压的总减薄率。筒形变薄旋压的道次减薄率太小,坯料内表面材料不流动,并产生分层。一道次减薄率的理论值计算为:

减薄率 

式中
α-旋轮工作角,(°)
多道次旋压时的总减薄率大于一道次旋压的极限减薄率,一般可达75%,个别达90%.当总减薄率不超过极限值时,通常不加中间退火。
4 进给率与转速
进给率为芯模每转旋轮沿工件母线的进给量。
变薄旋压时,进给率对工件直径的胀缩和工件质量均有影响。进给率适量增大有助于缩径,减小进给率易扩径,但表面质量较好。过大的进给率易造成旋轮前材料的堆积和起皮。
筒形件变薄旋压的进给率在0.5~3.0mm/r的范围选取,常用的进给率是0.5~1.5mm/r.在多道次变薄旋压厚壁管坯时,前期道次受设备能力限制,进给率不宜很大;进给率小易造成工件有一定的扩径量,在随后的道次,进给率增加可以减径,提高工件尺寸精度。
在有中间热处理的旋压过程中,热处理后的进给率是控制工件直径,获取高精度旋压件的重要工艺因素。成品前的旋压道次采用大的进给率,可使工件贴模。在成品旋压时,道次进给率较小可使工件略为扩径,有助于脱模和提高表面质量。
在旋轮轴向进给速度一定时,转速高则进给率下降,转速低则进给率上升。转速过高易引起机床振动,变形热量增加,需要大量冷却。转速过低,为保持一定的进给率需用低进给速度配合,机床易出现爬行。
进给率是最活跃的工艺参数,与变薄率、旋轮结构参数关系密切,是控制工件直径与壁厚的关键参数。一定范围内调整进给比可有效控制壁厚尺寸精度。例如在一定工艺条件下,进给比为1.0mm/r,壁厚为公差上限,进给比降低为0.8mm/r,其壁厚将减小0.03~0.05mm,进入壁厚公差中下限。
为有效控制工件直径,常以工件贴模保证尺寸精度为原则,当旋轮工作角不同时,进给比要相应变化。例如在相同变薄率时,旋轮工作角为25°,其进给比为2.5mm/r,直径尺寸控制良好;旋轮工作角为30°时,进给比选1.5mm/r,可以达到相同效果。



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