[其他]冷轧成形环形件的方法和装置

说明书

本发明涉及一种冷轧成形环形件的方法和装置，用以把环形件轧成所需要的形状，特别是用于轧制铝制车轮辋。

已知的冷轧环形件的装置，特别是轮辋成形用的装置包括两个呈回转体的工具，所述的两个工具从相对的两侧作用在工件上，并且所述的两个工具之间距离可以变化。在加工成形一个轮辋的时候，首先将工件边缘部分夹持在上下两个工具之间，通过减小两个工具之间的距离对夹持在两个工具之间的轮辋边缘产生成形压力。具有轮辋形状的工件在相互压在一起的辊子之间回转，其中一个辊子作用在轮辋的外面，而另一个辊子作用在轮辋的里面。这种装置的缺点是，作用在轮辋外面的表面压力几乎要比作用在轮辋里面的表面压力大三倍。

图1所示的是这种大家已知的冷轧轮辋的装置的示意图，从这个图中可以看出这一点。图中参考数字1表示上面的辊子形工具，2表示下面的辊子形工具，而3表示工件。两个（辊子）工具1和2用压力P作用在工件3上。用Pa代表工件3外面的比压，用Pi代表工件3里面的比压。上辊、下辊和工件的半径分别用γa、γi和γw代表。为了计算工件外面和里面的比压，采用Herz的公式;

P = 0.42· P ·Eγm ·L]]>

式中γm代表具有半径γ₁和γ₂的两个辊子的辊身平均半径，L代表辊身的长度，而E代表弹性模数，另外，还必须考虑到下列的条件：

1/(γm) ＝ 1/(γ₁) ＋ 1/(γ₂)

用这些方程式本领域的技术人员可以得到这样的结果，即下列式子是真实的：

P_a＝P_i·2.77

这就是说，工件外面的比压要比工件里面的比压大2.77倍。

在制造钢制轮辋时，这个缺点是可以接受的，因为钢制轮辋可以在连续三个冷轧成形工序中进行成形。但是，在制造轻质合金，比如铝的环形件时，条件就困难了，在这种情况下，上述这个缺点将是不可接受的，因为软铝对于这种不均匀的表面比压的反应是非常不利的

因此，由于这些原因，制造铝质轮辋是特别困难和昂贵的。通常是采用下列方法来制造铝质轮辋：把具有所要求尺寸的铝板弯曲成筒状，用焊接方法将其两端接连起来形成筒状。接着，用具有回转体形状的工具对上述筒状工件进行几道工序的加工。

这种制造方法有一些重要的缺点。第一，这种铝质环形件在其焊接的边缘部分的晶粒组织结构改变了;这里产生了合金那样的组织，从而使焊缝区的强度大大降低了。试验已经证明，尤其是它的疲劳强度显著降低了，以致按上述这种方法制造的轮辋容易断裂，而这将引起严重的后果。

此外，不均匀的表面压力也产生很大的缺点。同钢相比，软铝对于不均匀表面压力的反应要强烈得多，因此，象振动这类外部影响很容易使轮辋产生变形。

本发明的目的就是要克服上述的这些缺点并提出一种制造所要求形状的环形工件的方法和装置，尤其是用来制造铝质轮辋的方法，使所述铝质轮辋具有大大增加了的强度。

所以说，本发明提供的是一种用于冷轧成形环形工件的方法，特别是用于制造铝质轮辋的方法，使所述环形工件（或铝质轮辋）得到所要求的形状。根据本发明，提供一个无缝管形坯料并将所述无缝管形坯料切割成单个的环形件，环形件的宽度与所要加工的相应的环形件宽度相符。接着，加工处理所述环形件，在所述环形件圆周上支撑，使其自由悬挂着并被带动作转运动。最后，在这个支撑的位置上对这个环形件进行冷轧成形，环形件内表面和外表面上的比压相同。

管形坯料的制造方法可以通过将熔化的铝浇入相应的金属模中或在高压下将熔化的铝注入模中来实现。

为了使环形件里外的比压力达到一致，冷轧成形是在第一内部工具的凸出的外表面与第二外部工具下凹内表面之间进行的，这两个工具都具有回转体的形状，同时在所述支撑位置作用在工件上。

实现本发明方法的装置包括一个具有内成形表面的外部工具，所述这个外部工具是一个回转的环形体，它是一个整体，松动地围绕在所要成形工件的外面。成形装置还包括一个具有外成形表面的内部工具，并且所述的内部工具处于上述外部工具的里面，所述内部工具是一个辊子，它的直径小于所要成形工件的直径。