CN103111564B

CN103111564B - 一种双金属筒形件的精密轧制成形方法

Info

Publication number: CN103111564B
Application number: CN201310047547.2A
Authority: CN
Inventors: 韩星会; 华林; 周光华
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: CN103111564A

Abstract

本发明涉及一种双金属筒形件的精密轧制成形方法，包括以下步骤：S1，获得外环件毛坯和内环件毛坯；S2，组装外环件毛坯和内环件毛坯；S3，将芯辊置于内环件毛坯内部；S4，将驱动辊置于外环件毛坯外部；S5，通过驱动装置带动驱动辊旋转，并带动芯辊沿径向作直线进给运动，外环件毛坯和内环件毛坯始终紧密贴合，产生壁厚减小、内外直径扩大、轴向拉伸的连续局部塑性变形；S6，芯辊停止进给并返回。本发明通过连续局部塑性变形一次整体成形双金属筒形件，双金属筒形件几何尺寸容易控制，具有显著的节能节材、降低生产成本、提高生产率的效果。双金属筒形件界面接触质量好，连接强度高，可以满足高性能双金属筒形件服役性能和使用寿命的要求。

Description

一种双金属筒形件的精密轧制成形方法

技术领域

本发明涉及筒形件精密轧制成形方法，更具体地说，涉及一种双金属筒形件的精密轧制成形方法。

背景技术

双金属筒形件是由两种不同金属构成的复合筒形件。和单金属筒形件相比,双金属筒形件可以充分发挥两种金属各自的最佳性能，不仅具有优良的物理、化学、力学等综合性能，还可以节省大量贵重金属，降低生产成本，因而双金属筒形件被广泛应用于机械、汽车、火车、船舶、冶金、化工、能源、航空航天等工业领域。目前双金属筒形件主要有两种制造方法。一是旋压成形，即用双金属管坯直接旋压成形双金属筒形件。但该方法只能加工壁厚较小的双金属筒形件，对于壁厚较大的双金属筒形件就无能为力了。二是通过双金属板轧制、卷型、焊接等复合工艺制造。这种方法工序多，生产效率低，且双金属筒形件界面接触质量差，连接强度低，不能满足高性能双金属筒形件服役性能和使用寿命的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种双金属筒形件的精密轧制成形方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双金属筒形件的精密轧制成形方法，包括以下步骤：

S1，获得环形的外环件毛坯和内环件毛坯；

S2，组装外环件毛坯和内环件毛坯，外环件毛坯和内环件毛坯同心放置，内环件毛坯的外壁贴合外环件毛坯的内壁，外环件毛坯和内环件毛坯的两端平齐；

S3，将环形驱动辊置于外环件毛坯外部，外环件毛坯外径小于驱动辊内径，外环件毛坯的外壁与驱动辊的内表面局部贴合；

S4，将芯辊置于内环件毛坯内部，芯辊为圆柱体，其直径小于内环件毛坯内径，芯辊的外表面与内环件毛坯的内表面局部贴合；

S5，通过驱动装置带动驱动辊旋转，并带动芯辊沿径向作直线进给运动，外环件毛坯和内环件毛坯始终紧密贴合，产生壁厚减小、内外直径扩大、轴向拉伸的连续局部塑性变形；

S6，当外环件毛坯和内环件毛坯的轴向高度达到双金属筒形件高度的预定值时，芯辊停止进给并返回，轧制过程结束。

在本发明所述的双金属筒形件的精密轧制成形方法中，在所述步骤S1中，所述外环件毛坯和内环件毛坯通过镦粗、冲孔、冲连皮、平端面、车削的方法制得。

在本发明所述的双金属筒形件的精密轧制成形方法中，所述外环件毛坯的外径外环件毛坯的高度内环件毛坯的外径

d_{01} = D_{02} = \sqrt{{(\frac{D_{1}}{K_{1}})}^{2} - ({D_{1}}^{2} - {d_{2}}^{2}) K_{2}},

内环件毛坯的内径

d_{02} = \sqrt{{(\frac{D_{1}}{K_{1}})}^{2} - ({D_{1}}^{2} - {d_{2}}^{2}) K_{2}};

其中，B为双金属筒形件的高度，K₁为径向轧制比，K₂为轴向轧制比，D₁为双金属筒形件的外环件的外径，D₀₂为外环件毛坯的内径，D₂为双金属筒形件的外环件的内径，d₁为双金属筒形件的内环件的外径，d₂为双金属筒形件的内环件的内径。

在本发明所述的双金属筒形件的精密轧制成形方法中，在所述步骤S6中，通过挤出模具将制得的双金属筒形件挤出，挤出模具为圆柱形，其外径等于驱动辊的内径。

实施本发明的双金属筒形件的精密轧制成形方法，具有以下有益效果：

(1)、通过连续局部塑性变形一次整体成形壁厚较大的双金属筒形件，具有显著的节能节材、降低生产成本、提高生产率的效果。

(2)、轧制成形的双金属筒形件表面质量好，几何精度高，而且获得了细密的晶粒组织和完整的金属流线，显著地改善了双金属筒形件内部组织和力学性能。

(3)、轧制过程中外环件和内环件的接触界面发生多道次大塑性变形，使得轧制成形的双金属筒形件界面接触质量好，连接强度高，可以满足高性能双金属筒形件服役性能和使用寿命的要求。

(4)轧制成形结束时，双金属筒形件的外表面与驱动辊的内表面紧密贴合，因此制得的双金属筒形件几何尺寸容易控制。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是外环件毛坯和内环件毛坯的截面示意图；

图2是双金属筒形件的截面示意图；

图3a-图3e是本发明双金属筒形件精密轧制方法流程示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-图3e所示，本发明的双金属筒形件的精密轧制成形方法包括以下步骤：

S1，获得外环件毛坯4和内环件毛坯3，外环件毛坯4和内环件毛坯3通过镦粗、冲孔、冲连皮、平端面、车削的方法制得。外环件毛坯4和内环件毛坯3高度外环件毛坯4的外径内环件毛坯3的外径

d_{01} = D_{02} = \sqrt{{(\frac{D_{1}}{K_{1}})}^{2} - ({D_{1}}^{2} - {d_{2}}^{2}) K_{2}},

内环件毛坯3的内径

d_{02} = \sqrt{{(\frac{D_{1}}{K_{1}})}^{2} - ({D_{1}}^{2} - {d_{2}}^{2}) K_{2}};

其中，B为双金属筒形件的高度，K₁为径向轧制比，K₂为轴向轧制比，D₁为双金属筒形件的外环件6的外径，D₀₂为外环件毛坯4的内径，D₂为双金属筒形件的外环件6的内径，d₁为双金属筒形件的内环件7的外径，d₂为双金属筒形件的内环件7的内径。

在本发明的一个优选的实施例中，双金属筒形件的尺寸如下：D₁＝60mm，d₁＝D₂＝50mm，d₂＝44mm，B＝70mm，选取轧制比K₁＝1.2，K₂＝1.4，因此外环件毛坯4和内环件毛坯3的尺寸如下：D₀₁＝50mm，d₀₁＝D₀₂＝30.98mm，d₀₂＝13.05mm，B₀＝50mm。外环件毛坯4和内环件毛坯3可通过镦粗、冲孔、冲连皮、平端面、车削等工艺制得。

S2，组装外环件毛坯4和内环件毛坯3，外环件毛坯4和内环件毛坯3同心放置，内环件毛坯3的外壁贴合外环件毛坯4的内壁，外环件毛坯4和内环件毛坯3的两端平齐。

S3，将环形驱动辊2置于外环件毛坯4外部，外环件毛坯4外径小于驱动辊2内径，外环件毛坯4的外壁与驱动辊2的内表面局部贴合。驱动辊2的内径等于制得的双金属环件的外径D₁。

S4，将芯辊1置于内环件毛坯3内部，芯辊1为圆柱体，其直径小于内环件毛坯3内径，芯辊1的外表面与内环件毛坯3的内表面局部贴合。

S5，通过驱动装置带动驱动辊2旋转，如图3a中n所示，毛坯随驱动辊2一起旋转，芯辊1沿径向作直线进给运动，如图3a中v所示。驱动辊2可以通过电机、马达等旋转驱动装置直接驱动。例如可以将驱动辊2固定在平台上，然后通过电机带动平台转动。由于没有复杂的传动和定位结构，驱动辊2在转动的过程中不会左右晃动，成形精度高，并且制得的双金属筒形件质量好。外环件毛坯4和内环件毛坯3始终紧密贴合，产生壁厚减小、内外直径扩大、轴向拉伸的连续局部塑性变形。

S6，当外环件毛坯4和内环件毛坯3的轴向高度达到双金属筒形件高度的预定值时，芯辊1停止进给并返回，往中轴线方向移动，驱动辊2也停止转动，取出制得的双金属筒形件，轧制过程结束。如图3e所示，在本实施例中通过挤出模具5挤出制得的双金属筒形件，挤出模具5为圆柱形，其外径等于驱动辊2的内径。

本发明通过连续局部塑性变形一次整体成形双金属筒形件，具有显著的节能节材、降低生产成本、提高生产率的效果。轧制成形的双金属筒形件表面质量好，几何精度高，而且获得了细密的晶粒组织和完整的金属流线，显著地改善了双金属筒形件内部组织和力学性能。轧制过程中外环件6和内环件7的接触界面发生多道次大塑性变形，使得轧制成形的双金属筒形件界面接触质量好，连接强度高，可以满足高性能双金属筒形件服役性能和使用寿命的要求。轧制成形结束时，双金属筒形件的外表面与驱动辊2的内表面紧密贴合，因此制得的双金属筒形件几何尺寸容易控制。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种双金属筒形件的精密轧制成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，获得环形的外环件毛坯和内环件毛坯；

2.根据权利要求1所述的双金属筒形件的精密轧制成形方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述外环件毛坯和内环件毛坯通过镦粗、冲孔、冲连皮、平端面、车削的方法制得。

3.根据权利要求1所述的双金属筒形件的精密轧制成形方法，其特征在于，所述外环件毛坯的外径外环件毛坯的高度内环件毛坯的外径内环件毛坯的内径

d_{02} = \sqrt{{(\frac{D_{1}}{K_{1}})}^{2} - ({D_{1}}^{2} - {d_{2}}^{2}) K_{2}};

其中，B为双金属筒形件的高度，K₁为径向轧制比，K₂为轴向轧制比，D₁为双金属筒形件的外环件的外径，D₀₂为外环件毛坯的内径，d₁为双金属筒形件的内环件的外径，d₂为双金属筒形件的内环件的内径。

4.根据权利要求1所述的双金属筒形件的精密轧制成形方法，其特征在于，在所述步骤S6中，通过挤出模具将制得的双金属筒形件挤出，挤出模具为圆柱形，其外径等于驱动辊的内径。