旋轉鍛造

旋轉鍛造，又稱徑向鍛造，是長軸類軋件成形工藝。以高頻率的徑嚮往復運動打擊工件，工件作旋轉與軸向移動，在錘頭的打擊下工件實現徑向壓縮、長度延伸變形。廣泛套用於汽車、拖拉機、工具機、機車等各種機器的台階軸生產。

基本介紹

• 中文名：旋轉鍛造
• 外文名：rotary swaging                        
• 別稱：徑向鍛造
• 類別：軸類精密鍛造(精鍛)工藝
• 套用：飛機、工具機的台階軸生產
• 學科：材料科學

工作原理

旋轉鍛造又稱徑向鍛造，是長軸類軋件成形工藝。其工作原理如圖1所示，工件徑向對稱布置兩個以上的錘頭，它以高頻率的徑嚮往復運動打擊工件，工件作旋轉與軸向移動，在錘頭的打擊下工件實現徑向壓縮、長度延伸變形。旋轉鍛造由於是打擊成形，不同於軋制連續成形，但它又不同於傳統的鍛造成形，它打擊的次數非常多，而每次打擊的面很類似軋制，所以人們還是把它歸於軋製成形中。

如上圖所示，在固定不動的鼓輪1與心軸6之間，裝配有用保持器3同定位置而成偶數的圓柱滾子7。鍛模4與調節墊板5都固定在滑塊2上，將它們嵌入心軸端部的徑向滑槽中，並可以隨著心軸同時旋轉。當心軸作旋轉運動時，由於離心力的作用，使得滑塊與鍛模沿著滑槽向外運動處於張開狀態。

當心軸帶著滑塊旋轉到與滾子相接觸的位置時，便迫使滑塊帶著鍛模向中心運動，以打擊胚料8使之產生壓縮變形。在全工藝過程中，鍛模對鍛件的打擊是連續不斷的。

特點及套用

旋轉鍛造兼有脈衝載入和多向鍛打兩個特點，這有利於金屬均勻變形和提高塑性。因此此工藝不僅適用於一般鋼材，而且也適用於高強度低塑性的高合金，尤其難熔金屬如鎢、鉬、鈮等及其合金的開坯和鍛造。旋轉鍛造具有鍛件質量高、尺寸精度高、生產效率高和自動化程度高等特點。旋轉鍛造的鍛件尺寸範圍較廣，但其設備結構複雜，專用性強。

旋轉鍛造廣泛套用於汽車、拖拉機、工具機、機車等各種機器的台階軸生產，包括直角台階與帶錐度的軸類件；帶台階的空心軸及內壁異形材；各種氣瓶、炮彈殼的收口等。

旋鍛兼有脈衝載入和多向鍛打兩個特點，打擊頻率很高，可達每分鐘180～1700次，摩擦力小，金屬變形均勻。由於採用多錘頭鍛打，使金屬在三向壓應力下變形，有利於金屬塑性的提高。旋鍛不僅適用與一般塑性較好的金屬材料鋼材，也適用於高強度低塑性材料，尤其是被廣泛用於鍛造塑性小的高溫難熔粉末燒結材料和拉拔黏膜嚴重的鎢、鉬、鉭、鈮、鋯、鉿等稀有金屬，以及鋁管包覆鋁鎳粉末之類強度極低的噴塗材料。

工藝參數

旋轉鍛造主要工藝參數除變形程度、變形溫度外，還有毛坯轉速、徑向進給速度、軸向送進速度和徑向壓下量等。熱鍛時坯料的加熱溫度比其他模鍛工藝低50～150℃。旋轉鍛造時毛坯隨夾頭旋轉而旋轉，所以毛坯在鍛打時的轉速實際是夾頭的轉速。進錘速度指單位時間內錘頭在毛坯徑向送進量，又稱徑向進給速度。軸向送進速度指單位時間夾頭移動的距離。軸向送進速度越大，生產率越高，但工件表面質量下降。徑向壓下量指錘頭一次打擊中毛坯徑向尺寸的減縮量。

分類與鍛造過程

旋轉鍛造按其鍛造溫度可分為冷鍛、溫鍛和熱鍛3種。空心件的鍛造可分為無芯棒鍛造和有芯棒鍛造。

旋轉鍛造過程可分為逐級鍛造和連續鍛造。前者可在徑向送進不可調節的鍛機上進行，鍛件的外形由閉合狀錘頭來保證。目前廣泛採用的是連續鍛造。它是在徑向送進量可調的鍛機上進行的，鍛件的外形由改變錘頭鍛打的行程和毛坯的軸向送進量來保證。這種方法適用於鍛造截面較大、長度較長的多台階鍛件。

鍛打方式

旋轉鍛造的鍛打方式按夾頭相對於錘頭的運動方向不同分為推打和拉打兩種。毛坯拉打變形時，夾頭逐漸遠離錘頭；推打變形時，夾頭則逐漸靠近錘頭。旋轉鍛造的工具主要有錘頭、夾頭和芯棒等。機械仿形鍛機上還有仿形板。

鍛造設備

旋轉鍛造設備有輪轉鍛機(滾柱式旋轉鍛機)和徑向精密鍛(軸)機兩類。輪轉鍛機有滾柱圈固定而主軸旋轉式和主軸固定而滾柱圈旋轉式等形式，但多為前者。徑向精密鍛(軸)機可分為立式和臥式兩種。立式精密鍛機鍛造時，鍛件沿著垂直方向送進，錘頭在水平方向對工件進行錘擊。臥式精鍛機鍛造時，鍛件沿水平方向送進，易實現自動上下料並適於鍛造長軸類件。目前多採用臥式精鍛機。

一台或兩台精鍛機可同多機架型鋼連軋機配合用於合金鋼鍛軋結合的連鍛連軋加工線上，用90～130mm連鑄方坯生產φ28～70mm的圓鋼。

旋鍛設備基本上可分為兩種：鍛模旋轉式和鍛模不旋轉式。從坯料的溫度又可將旋鍛機分為熱旋鍛機和冷旋鍛機兩種。鍛模旋轉式的旋鍛機，主要用於鍛打直徑150 mm以下的棒料和320 mm以下的管料。鍛模不旋轉式的旋鍛機，由於鍛模只在主軸槽中往復運動來鍛壓製件，因此，它不僅可以鍛制對稱斷面的製品，而且還可以鍛制不對稱斷面的製品。

徑向精密鍛造機也是一種鍛模不旋轉的旋鍛機，錘頭由曲拐連桿機構驅動，通過調整曲拐的偏心距離可以精確控制鍛件的尺寸。在徑向精鍛機上可以鍛造直徑400 mm的實心軸和600mm的空心軸，長度可達6 m。採用徑向精鍛可以製造各種實心台階軸、錐形軸、空心軸、帶膛線的槍管和炮管、深孑L螺母以及各種薄壁筒形件的縮口和縮徑等。按旋鍛機丁作機構的運動型式分為3類：

(1)心軸式旋鍛機

該類機器的心軸作旋轉運動，而在其端面滑槽中的滑塊與鍛模丁：作部件，則是周期性地對鍛件打擊使之產生塑性變形。
(2)輪圈式旋鍛機

該類機器藉助於圍繞著不動的心軸作旋轉運動的鼓輪與套環等1：作部件，推動滑塊帶著鍛模對鍛件打擊。
(3)滾筒式旋鍛機

該類機器藉助於分別從兩端傳動，並作相反方向旋轉的內、外心軸，通過滾子等從而推動滑塊與鍛模對鍛件打擊。