轧制成形技术及发展趋势研究

轧制成形技术及发展趋势研究

1 引言

零件轧制成形技术是先进成形制造技术的重要组成部分，零件轧制成形技术是指用轧制的方法成形机器零件与制品件的技术，与传统的冶金轧制同属轧制范畴，该技术又称为回转成形，即零件是在回转中成形的。零件轧制技术是冶金轧制技术与机械加工技术的交叉、延伸与发展，可代替切削、锻造工艺生产回转体零件或毛坯，具有显著提高生产效率、材料利用率、产品质量，降低产品成本以及改善劳动条件等优点，因而日益受到人们的重视，被认为是先进成形制造技术的重要组成部分。

2 轧制成形技术研究

2.1轧制技术简介

我国的轴类零件轧制技术起始于20世纪中期，经过50多年的发展，已广泛应用于成形轴类零件、球类零件及模锻制坯件等。由于轴类零件轧制技术的特殊性和复杂性，目前只有少数国家全面掌握。我国的轴类零件轧制技术在总体上处于国际先进水平，在某些方面处于国际领先地位。用轧制方法成形轴类零件的技术称为轴类零件轧制技术，其方法有很多种，包括辊锻、楔横轧、斜轧、辗环、摆辗、旋压等，但应用最多、发展前途最大的有楔横轧与斜轧两种。

2.1.1 楔横轧技术简介

楔横轧的工作原理是由两个带楔形模具的轧辊，以相同方向旋转，带动轧件反方向旋转，轧件在楔形模具作用下，直径压缩长度延伸，轧制成所需的阶梯轴零件。20世纪60年代初，前捷克首先将楔横轧技术用于工业生产，成为国际上轴类零件成形新技术，但由于技术复杂等原因，至今只为少数国家全面掌握。我国在20世纪60---70年代开始楔横轧的研究工作，至今北京科技大学一直从事楔横轧的研究与推广工作。我国在这项技术掌握与应用上，总体达到国际先进水平，在某些方面达到世界领先水平。

2.1.2 斜轧技术简介

斜轧的工作原理是由两个带螺旋孔型模具的轧辊相互交叉配置，以相同方向旋转，带动轧件反方向旋转并前进，轧件在螺旋孔型作用下，直径压缩长度延伸，

轧制成所需的回转体零件。20世纪50年代，前苏联首先将斜轧技术应用于钢球、轴承座圈等的生产。但半个世纪以来进展不大。我国20世纪50年代末起开始进行斜轧技术的研究工作，至今只有北京科技大学仍在进行。我国在这项技术掌握与应用上，总体达到国际先进水平，在某些方面达到世界领先水平

2.2 轧制技术的特点

横轧与斜轧都属于连续局部成形，变形机理特殊复杂，这是它技术工艺难于掌握主要原因之一。轴类零件轧制技术与传统的切削、锻造成形技术比较，具有生产效率提高3～10倍、节约材料10％～30％、生产环境好等优点，符合国家提倡“资源节约、环境友好”的政策。

轧制零件与锻压零件相比，其优点是:由于轧制是局部成形，工作载荷只有整体模锻的几十分之一，因此设备小得多，造价低得多，模具寿命高得多;由于轧制是连续成形的，所以生产效率高，工作噪音小，进出料容易实现机械化、自动化操作，属无公害生产。其缺点是:模具复杂，尺寸大;设备通用性差，工艺调整难度大等。其优点与缺点决定了零件轧制技术适合批量大的零件生产与专业化工厂生产，是机械加工创新性发展的方向。

3 我国轧制成形技术及机械工程发展趋势

我国零件轧制成形技术虽然起步较晚，但进入21世纪以来，由于我国钢铁生产能力连续大幅度增长，各个企业出于竞争的需要，加大了技术开发的投入，与高校。未来轧制的技术与理论方面，将向高精度轧制、高速轧制、无头轧制、柔性轧制，轧制过程中的形变、相变与析出的综合控制理论与技术发展。在轧制设备方面将向大型化、高刚度化、高效率以及更加灵活精确的板形、板厚和板宽控制方式、设备的紧凑化、灵活方便的换辊系统开发等发展。总之，为了满足经济持续发展的需要，不断进行技术创新和设备改进，并开发具有高强度甚至超高强度、优良耐蚀性能、成形性能和高表面质量等性能的产品，节约能源、节省合金元素、减少工序、降低成本，仍是未来轧制技术的重要研发方向和发展趋势。

我国现代机械工业已经有了较大发展，并且一直呈现平稳较快发展。制造技术的发展总趋势是基于资源节约和环境保护基础上的数字网络化、智能集成化、高效精确化及制造极端化技术。面对严峻的挑战和机遇新技术革命的挑战、信息时代的挑战、有限资源与日益增长的环保压力的挑战、消费观念变革的挑战等等。

未来的机械工程发展趋势是向柔性化、智能化、集成化、全球化、敏捷化、绿色化等方向发展。另外，长期以来中国机械工业在生产性制造导向下将重点放在制造和装配，忽视更具附加值产品后端的服务技术发展，未来几十年年中国机械工业将由生产型制造向服务型制造转变。机械工程科学领域虽然已经取得了长足的进展，但与国际先进水平仍然存在很大差距，我们必须保持清醒的头脑，高瞻远瞩，尽快制定机械工程领域的长远发展规划。

参考文献：

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[2] 胡正寰，许协和，沙德元.斜轧与楔横轧原理、工艺及设备[M].北京：冶金工业出版社，1985.

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