辊锻技术的发展现状与展望_黄良驹

图 ! 辊锻变形原理
设备除了热模锻压力机外，近些年还建成多条辊锻制坯 —液压锤模锻生产线，所生产的轿车连杆精度优于德国 ，质量公差可控制在 (% 以 +,-#*". 的 / 级（即精密级） 下。辊锻制坯0摩擦压力机模锻工艺也颇具特色，由于 投资低廉，因而发展较快。生产的品种包括连杆、车门 铰链、汽车多向弯曲类锻件，如左右弯臂、上下调节臂 等。 复杂模锻件的成形辊锻可以说是我国的创新，极具特 色。如内燃机连杆是形状复杂、质量要求高、需求量大的 典型锻件，过去曾因生产能力不足而严重制约了整机生产， 出现过飞机空运连杆装机的现象。"$ 世纪 .$ 年代连杆辊锻 工艺的研制成功，解决了诸如突变截面轮廓成形、多道次 变形匹配、型槽约束区内金属前滑规律、成形辊锻中不产 生干涉的条件及临界包容角、临界前壁角的计算等一系列
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该特征决定了辊锻工艺具有如下特点： （!）生产效率高 一个辊锻周期通常只需十几秒甚 至几秒，适合大批量生产要求。 （"）省力 由于辊锻是连续局部成形过程，模具与 坯料接触面积小，因此所需变形力较小，与整体模锻相 比，可减小设备吨位 #$% & ’$% 。 （(）劳动环境好 由于辊锻是静压变形过程，冲 击、振动及噪声小，所以符合环境保护要求。 （)）容易与其他模锻设备组成机械化、自动化的生 产线。 （*）受变形特点的限制，对于复杂锻件，可能产生 局部充填不良、尺寸精度较低的现象。 辊锻工艺适用于减小坯料截面的锻造过程，如杆件 的拔长、板坯的辗片以及沿杆件轴向分配金属体积的变
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正时轧件整体向一个导板靠紧，而轴向错位则使轧件一 端贴一个导板，另一端贴另一个导板。在不对称的径向 力作用下，轧件弯成 ! 形，影响轧件的旋转。轴向错位 所引起的另一个问题是中间两尖楔错位，造成轧件歪斜， 严重时轧件不旋转。因此，为避免这种现象的产生，除 了精心调整轴向错位外，还应反楔尖角修成角形。 （"）工艺流程 楔横轧专业工厂的主要工艺流程如 下：长棒料!定尺下料 ! 加热 ! 轧制 ! 空冷 ! 正火 ! 抛丸处理!校直!检验。 （#）楔横轧机设备 楔横轧技术除包括楔横轧工艺 外，还包括楔横轧设备，楔横轧设备一般有辊式和板式 之分。辊式楔横轧机有分体式与整体式两种，板式楔横 轧机分立式与卧式两种形式。 辊式楔横轧机的模具是扇形的，机加工和热处理比 较困难，工作时一定要加导板。对于细长件容易产生卡 料，因此辊式楔横轧机比较适合于轧制较粗大的各种台 阶轴类件。板式楔横轧机不用导板，以模具加工制造容 易（铣刨加工直线，长的楔面可能分段镶嵌） 、可以整 体淬火、工艺稳定、轧制精度高、寿命高以及机器造价
办辊锻技术培训班以及开展技术咨询服务活动等。 $" 科研工作 大力加强辊锻技术的科学研究工作，在以下几方面 开展科学研究： （’）辊锻变形机理的研究。 （$）辊锻工艺与模具最优化设计方法。 （,）辊锻模具高效、节能加工技术研究。 （*）辊锻过程中摩擦、磨损机理及提高模具寿命的 研究。 （"）通用辊锻机械手及专用辊锻机的开发研究。 （#）辊锻生产中节能与减少公害的研究。 （)）建立与完善辊锻技术标准。 综上所述，辊锻作为一种高效、节能的加工技术， 在我国取得了长足的发展，但任重道远。我们坚信，在 广大锻压行业人员的共同努力下，辊锻技术一定会得到 更大的发展和提高，为振兴我国锻压工业作出积极贡 献。
百万或千万计。由于辊锻工艺具有生产率高的特点，在 工具行业得到广泛的应用。例如板钳工具中的扳手柄、 钳柄可用辊锻工艺来拔长；大中型麻花钻可用辊锻方法 辊锻出直槽和刃部，然后在扭转机上扭成麻花状，这样 不仅可节省大量贵重的合金工具钢，而且还提高了钻头 的耐用度；医用镊子采用冷辊锻成形，与热锻相比可提 高效率 (" 倍，节省材料 *&01$ ，降低成本 %"$ ，而且 产品组织致密、弹性更好；宝剑、餐具中的刀、叉、勺 也普遍采用了冷辊锻或热辊锻；各类剪刀的剪子股全部 采用辊锻工艺进行拔长。 叶片是气轮机、透平压缩机及涡轮增压器等动力机 械中的主要零件。以前，叶片常用方钢或锻坯经多次切 削加工来生产，但加工周期长、材料利用率不足 #"$ ， 浪费了大量贵重的合金钢。如 %&23 涡轮增压器叶片，可 采用无余量辊锻，生产效率提高 ( 4 * 倍，材料利用率可 提高到 &"$ ；又如型线长为 +""55 的气轮机叶片，可采 用精密辊锻加模锻的复合工艺，加工余量可控制在 "0% 4 "0&55 范围内，比单纯模锻工艺的设备吨位降低 1"$ ； 某些小型航空压气机叶片采用挤压冷辊工艺，叶身的表 面粗糙度可达 "0* 5，型面无余量。 ! 此外，长度达数米、重量达数百多斤的铁路道叉尖 轨、叉车货叉等，用其他方法很难加工或生产率极低， 现在都成功地应用辊锻工艺进行批量生产。 随着辊锻技术的不断发展和广泛应用，与之配套的相 关技术也得到相应发展。例如，我国六七十年代，各厂大 多采用自制的简易型辊锻机。!" 年代以后，辊锻机生产逐 步实现了标准化、系列化和专业化。目前，我国生产的辊 锻机有两大类：一是按我国标准 67) 8(*"%0#—#++9 生产的 悬臂式、双支承式及复合式辊锻机；二是根据引进图样生 产的带辊锻机械手的自动辊锻机组。 和其他工艺一样，计算机技术在辊锻中也得到广泛 应用。目前，已开发出连杆、前轴、变截面板簧 ,-. ) ,-/ ) ,-: 软件系统。只要输入成品锻件数据，即可自 动生成辊锻毛坯，进行工序优化，设计出中间毛坯形 状、模具三维型腔和二维模具图，并可输出电极 ;, 加 工数据文件，极大地提高了设计效率与质量。 与全国机械行业同步，目前我国已制定、颁布了两 项辊锻技术标准，即 67%9*(—#+!*《钢质辊锻件通用技 术条件》和 67*((#—#+!9《辊锻件结构要素》 。 （下转第 11 页）
低等特点，在国外得到广泛的应用。
四、楔横轧技术的发展趋势及展望
!" 发展趋势 楔横轧技术具有生产率高、材料利用率高、产品质 量好等优点，但目前楔横轧技术局限于轴类件的轧制生 产，且轧件变形简单；对于非轴类件和几何外形复杂的 轴类件相对困难。因此发展趋势是：在优化楔横轧技术 的基础上，融合其他传统机械加工方法，使其适用于非 轴类和几何外形较复杂的轴类件的生产，从而拓宽楔横 轧的应用领域。 #" 展望 楔横轧作为高效的成形工艺在国外发达国家已应用 较多，国内正处于研究阶段。轴类件作为常见零件，需 求量很大，特别是伴随着汽车工业的发展，汽车已经开 始步入寻常百姓家，这就需要越来越多的汽车零部件。 这种大规模的需求，将极大地促进汽车工业的发展，同 时也为楔横轧技术的广泛使用，奠定了良好的基础，楔 横轧技术在我国将有更广阔的市场前景。
栏目主持
张淑杰
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辊锻技术的发展现状与展望
吉林大学辊锻工艺研究所
（长春
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黄良驹
刘化民
李
义
一、辊锻变形的原理与特点
辊锻变形的原理如图 ! 所示，坯料被辊锻模咬入 后，高度方向受到压缩，少部分金属宽展，大部分金属 沿长度方向流动，其特征表现为连续局部塑性变形。所 谓“局部”是指某一瞬间变形区为整体锻件的某个局部 区域， “连续”是指整个锻件的成形是由局部变形连续 依次叠加而成的。
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关键技术问题，辊锻出了十几种符合要求的柴油机连杆。 !" 年代又在山东淄博建成我国第一条连杆辊锻自动线，年 生产能力（两班制）可达 !" 万件，节省材料 #"$ 、劳动生 产率提高两倍、单位成本降低 %&$ 、产品质量为优等品， 初显辊锻专业化生产的优越性。 汽车前轴属于形状复杂、质量大的锻件，而万吨锻 压机生产线的数量有限，不能满足其生产要求，前轴的 成形辊锻工艺和精密辊锻’螺旋压力机模锻复合工艺在 这种情况下应运而生。 （#）前轴成形辊锻工艺 锻件形状完全由辊锻实 现，因而设备投资最少，生产成本低，适于多品种中等 批量生产，但容易产生局部充填不足的现象。 （(）精密辊锻’螺旋压力机模锻复合工艺 前轴的 工字型和弹簧座由辊锻成形到位，仅两端弯头部分在螺 旋压力机上模锻成形，这种复合工艺与整体模锻相比， 设备吨位降低 % ) *，投资降低 !&$ ，适于多品种大、中 批量生产。 汽车变截面钢板弹簧是传统叠板弹簧更新换代产 品。变截面弹簧片虽然形状不算复杂，但长而薄，很难 用其他方法加工。在 +" 年代中期，我们开展了变截面 板簧片精密辊锻工艺及其模具 ,-. ) ,-/、辊锻自动化 装置等方面的研究，很快在全国推广应用，推广程度达 &%$ ，并建立了两个专业化变截面板簧生产厂。 我国作为农业大国，农机具的需求量大面广。农机 具中许多锻件采用辊锻工艺来制坯或成形。例如垦锄， 锄板部分采用 * 道次辗宽和拔长，产品质量优良，远销 许多国家和地区。园艺锹、镐头、钢叉及犁刀等部分形 状也可采用辊锻工艺成形。 机引犁铧以前除个别品种采用周期轧制毛坯的方法 制造外，多数品种则采用胎模锻的方法生产，生产率 低、能耗大、劳动条件差。!" 年代中期，机引犁铧成形 辊锻工艺的研制成功，解决了横向不对称工件辊锻时产 生侧弯、板片类工件展宽与延伸变形协调等技术难题， 并建成了多条犁铧辊锻生产线用于生产。 联合收割机护刃器以前多用铸件，!" 年代中期研制 成功了辊锻制坯—摩擦压力机模锻复合工艺，用于钢质 护刃器的大批量生产。除满足国内需求外，还向多个国 家出口。以辊锻代替模锻生产拖拉机中的履带节及履带 板，解决了大吨位锻压设备不足、设备投资和模具费用 高等问题，在生产中取得良好效果。 工具行业的特点是同一品种的产品数量巨大，常以 1* !""# 年 第 $$ 期 机械工人