自由锻和辗环工艺总结

自由锻和辗环工艺

齿圈和齿轮毛坯的锻造工艺主要有一下几个工序：墩粗、拔长、冲孔、扩孔。自由锻和辗环工艺的区别主要在扩孔这个工序上。自由一般采用马杠扩孔，辗环主要采用辗压扩孔。

自由锻时扩孔主要是采用马杠扩孔。马杠扩孔的应力应变情况近似拔长，与长轴拔长又有区别，它是环形坯料沿圆周方向的拔长，是局部加载，整体受力。马杠扩孔时变形区金属沿切向和宽度方向流动。马杠扩孔时变形区金属主要沿切向流动，并增大内、外径。马杠上扩孔的锻件一般壁较薄，故对外端变形区金属切向流动的阻力远小宽度方向，马杠与锻件的接触面呈弧形，有利于金属沿切向流动。因此马杠扩孔时锻件尺寸变化是壁厚减薄，内、外径扩大，宽度（高度）方向稍有增加。因此，马杠上扩孔可以锻制薄壁的锻件。

辗环（亦称环件轧制、环件辗扩、扩孔、轧环）是借助辗环机（亦称轧环机、环轧机、扩孔机）使环件产生连续局部塑性变形，进而实现壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。辗压扩孔时的应力应变和变形流动情况与芯轴扩孔相同。其特点是：工具是旋转的，变形是连续的，即环形坯料的轧制。辗压扩孔时一般压下量较小，故具有表面变形的特征。辗环是连续局部塑形成型工艺，是轧制技术和机械制造技术的交叉与结合，与传统的自由锻造工艺、模锻工艺、火焰切割工艺等相比，具有显著的技术和经济特点：

（1）环形精度高、加工余量少，材料利用率高。热轧成形的环件几何精度与模锻件相当，制坯冲孔连皮小，而且无飞边材料消耗。与环件自由锻工艺相比，辗环件精度大为提高、加工余量大为减少，而且环面件表面不存在自由锻与马杠扩孔的多棱形。

（2）环件组织性能好。辗环件内部组织致密、晶粒细小、纤维沿圆周方向排列，流线

分布合理，其机械强度、耐磨性和疲劳寿命明显高于其他锻造和机械加工生产的环件。

（3）设备吨位小、投资少、加工范围大。辗环是通过局部变形的积累而实现环件成型的。与整体模锻变形相比，辗压变形力大幅减小，因而设备吨位大幅降低，设备投资大幅减少。一般的辗环设备加工的环件尺寸范围大，所加工的环件最大直径与最小直径相差3——6倍，最大质量和最小质量相差数十倍。

（4）生产效率高。辗环设备的辗制速度通常为1——2mm/s，辗环周期一般为10s左右。最小周期已达3.6s，最大生产率已达到1000件/h以上，大大高于环件的自由锻，也高于模锻生产率。

（5）生产成本低。辗环具有材料利用率高、加工工时少，生产能耗低，辗制孔型寿命长等等综合有点，因而生产成本较低。

（6）劳动条件好。环件辗制类似静压轧制，基本无冲击、振动，噪声低，易于操作，机械化、自动化程度高，工人劳动强度大幅降低。

辗环工艺适于生产各种形状尺寸、各种材料的坏形零件或者毛坯。在机械、汽车、火车、船舶、石油化工、航空航天、能源动力等许多工业领域中日益得到广泛的应用。目前辗制环形件的直径为Φ20——10000mm，高度为10——4000mm，最小壁厚为2——48mm，环件质量为0.1——82000kg。环件的材料通常为碳钢、合金钢、铝合金、铜合金、钛合金、钴合金、镍合金等。常见的辗环产品有轴承环、齿轮环、法兰环、火车车轮及轮箍、燃气轮机环、集电环、高压开关、风电塔体等。最大的辗环直径是Φ10000mm、高度4000mm核反应堆容器环件。现在辗环技术已经成为环形机械零件生产的高效、先进和主要工艺方法之一，并向着冷精密辗环技术、大型复杂环件辗制技术、柔性环件辗制

技术等方向迅速发展。