[发明专利]大型外轮廓激变环件径-轴向多辊协同近净轧制成形方法

权利要求书

1.一种大型外轮廓激变环件径-轴向多辊协同近净轧制成形方法，其特征在于：包括步骤，

步骤一、外轮廓成形阶段：对镦粗冲孔后的矩形截面环坯进行多辊协同约束轧制，获得的预成形环坯用于后续扩孔轧制，参与协同约束轧制的孔型包括驱动辊与芯辊构成的径向孔型、上下锥辊构成的轴向孔型以及位于径向孔型出口侧的导辊，过程中，驱动辊做慢速旋转运动带动矩形截面环坯转动，芯辊做低速进给运动保证环坯稳定轧制，导辊位置固定限制矩形截面环坯外径增长，相对于驱动辊旋转，锥辊做低速旋转运动，使环坯向锥辊出口侧的导辊方向偏移，当环坯截面轮廓填充完成后，得到与锻件形状相似的预成形环坯；

步骤二、扩孔阶段：改变轧辊运动方式，对截面轮廓填充完整的预成形环坯进行多辊协同扩孔轧制，过程中，驱动辊做旋转运动带动预成形环坯转动，导辊随预成形环坯外径增大做随动运动，提高锥辊转速，使锥辊转速与驱动辊线速度匹配，位于预成形环坯中的芯辊做快速进给运动，对预成形环坯进行扩孔轧制，当预成形环坯外径达到目标尺寸后得到锻件。

2.如权利要求1所述的大型外轮廓激变环件径-轴向多辊协同近净轧制成形方法，其特征在于：在步骤一中，在多辊运动协同调控下，矩形截面环坯受到径向孔型、轴向孔型和导辊三点约束作用，能有效限制环坯外径扩大，促使金属沿轴向流动成形突变轮廓，外轮廓成形阶段环坯直径较小、壁厚较厚，环件刚度好，能避免约束轧制导致环件发生塑性失稳现象，环坯外径基本不变，外轮廓逐渐成形，当环件外表面全部与驱动辊工作面贴合后，得到与锻件形状相似的预成形环坯；在步骤二中，当预成形环坯外径尺寸接近目标尺寸时，芯辊慢速进给，对预成形环坯进给整形轧制，整个扩孔轧制过程中，预成形环坯壁厚减薄，内、外径扩大，高度基本不变，当预成形环坯外径达到目标尺寸后得到锻件。

3.如权利要求1所述的大型外轮廓激变环件径-轴向多辊协同近净轧制成形方法，其特征在于：外轮廓成形阶段得到的预成形环坯尺寸为：

其中，R、l、r分别为预成形环坯的凹槽半径、凸台长度和内半径，B、B₁、B₂分别为预成形环坯的总高度、凸台高度和凹槽高度；K为轧制比；R_f、l_f、r_f分别为锻件的凹槽半径、凸台长度和内半径，B_f、B_f1、B_f2分别为锻件的总高度、凸台高度和凹槽高度，V_f为锻件体积，

V_f＝2π(R_f+l_f-r_f)²B_f1+π(R_f-r_f)²B_f2

其中，r_f为锻件内半径；

矩形截面环坯尺寸为：

其中，R₀、B₀和r₀为矩形截面环坯的外半径、高度和内半径，V为预成形环坯体积，V＝V_f。

4.如权利要求1所述的大型外轮廓激变环件径-轴向多辊协同近净轧制成形方法，其特征在于：在大型外轮廓激变环件径-轴向多辊协同近净轧制成形过程中，导辊初始位置在径向孔型出口侧，且与驱动辊之间的夹角为90°。

5.如权利要求1所述的大型外轮廓激变环件径-轴向多辊协同近净轧制成形方法，其特征在于：锥辊各阶段转速为：

在外轮廓成形阶段中，锥辊低速旋转，其转速为：n₂＝k_nn，k_n为锥辊转速调节系数，一般取0.1～0.5，

其中，n₁为驱动辊转速，R_d为驱动辊半径，R₁为环坯上端外半径，L为锥辊顶点到速度匹配点的距离，α为锥辊锥角的一半；

在扩孔阶段，锥辊转速为匹配转速，转速为n₃＝n。