[发明专利]一种球阀阀体复合轧环成形方法

摘要

本发明涉及一种球阀阀体复合轧环成形方法，其特征在于包括如下步骤：1)环坯设计，根据锻件尺寸，计算环坯体积，设计轧比，确定环坯尺寸；2)孔型设计，结合复合轧环稳定变形条件和轧制设备结构要求，根据锻件和环坯尺寸，确定主轧辊、芯辊和副轧辊工作面形状尺寸；3)轧制成形，通过控制主轧辊进给速度和副轧辊工作位置，按表面横轧、轧环和整形三个阶段对环坯进行轧制成形。本发明具有能源和材料消耗低、生产效率高、生产成本低的技术经济优点。

主权项

一种球阀阀体复合轧环成形方法，其特征在于包括如下步骤：1)环坯设计环坯为矩形截面，其尺寸按如下步骤确定：(1)确定环坯体积首先按下式计算锻件体积V=πBRs2-πB312-πBr2,]]>其中，Rs、B、r分别为锻件的球面半径、高度和内孔半径；依据塑性变形体积不变原理，考虑环坯加热氧化烧损，取烧损系数α为3％～5％，确定环坯体积为V0＝(1+α)V；(2)确定轧比轧比k是指环坯截面积与锻件截面积之比，即k＝s0/s，其中s0为环坯截面积，s0＝(R0‑r0)B0，式中R0、B0、r0分别为环坯的外半径、高度和环坯内半径；s为锻件截面积，k取1.2～3；(3)确定环坯尺寸由于采用闭式孔型，取环坯高度与锻件高度相等，即B0＝B；根据环坯体积、高度和轧比，确定环坯内半径r0=V02πks-ks2B0]]>则环坯外半径R0=V02πks+ks2B0;]]>2)轧制孔型设计复合轧环过程包含表面横轧和普通轧环两阶段；表面横轧阶段，轧制孔型由主轧辊和两个副轧辊工作面组成；普通轧环阶段，轧制孔型是由主轧辊和芯辊工作面组成；主轧辊、芯辊和两个副轧辊工作面分别按如下设计：(1)主轧辊工作面主轧辊采用闭式结构，其工作面为球面；主轧辊球面半径Rsm＝Rs主轧辊工作面高度Bm＝B+Δ1，其中Δ1＝1～4，单位为mm主轧辊线速度vm取1.0～1.2m/s，根据主轧辊线速度确定其最大工作面半径Rm2=vm2πnm]]>其中，电机转速n，传动比η，主轧辊转速主轧辊最小工作面半径Rm1=Rm2-(Rsm-Rsm2-Bm24)]]>通过在主轧辊上设计上下侧壁形成闭式孔型，侧壁径向宽度不能大于锻件端面壁厚，即Lmu<Rs2-B24-r]]>取Lmu为主轧辊侧壁径向宽度；主轧辊下侧壁宽度Lml＝Lmu，Bmu＝Bml＝(0.1～0.3)B；Bmu为主轧辊上侧壁高度，Bml为下侧壁高度；(2)芯辊工作面芯辊工作面高度Bi＝B+Δ2，其中Δ2＝20～80，单位为mm芯辊工作面半径Ri需满足：Ri≥Rm1(R0-r0)17.5βRm1-(R0-r0)]]>其中，摩擦角β＝arctanμ，μ为摩擦系数；芯辊半径Ri还需满足：Ri≤r0‑10；(3)副轧辊工作面副轧辊型腔球面半径Rsc＝Rs副轧辊型腔高度Bc＝Bm+Δ3，其中Δ3＝1～4，单位为mm副轧辊最小工作面半径Rc1＝(0.3～0.7)Rm1副轧辊上下腔宽度取Lcu＝Lcl＝(1.5～3)Lmu，副轧辊上、下侧壁高度取Bcu＝Bcl＝(0.1～0.3)B；两个副轧辊分别布置于芯辊下方左右两侧，其圆心与芯辊圆心的连线与竖直线夹角θ1和θ2为50°～70°；轧制过程中，针对不同阶段变形特点，左、右副轧辊位置布置不同；表面横轧阶段，两个副轧辊对称布置于芯辊左右两侧，其角度θ1、θ2均为60°；普通轧环阶段，右副轧辊角度θ2略大于左副轧辊，右副轧辊角度θ2取65°～70°，左副轧辊角度θ1取50°～55°；3)轧制成形按上述方法设计加工环坯和轧制孔型，将轧制孔型安装于轧制设备内，将环坯放置于芯辊上，通过控制左、右副轧辊位置和主轧辊进给速度，按表面横轧、轧环和整形三个阶段对环坯进行轧制成形；第一阶段：控制左、右副轧辊位置呈不对称分布，使环坯进入主轧辊和左、右副轧辊构成的轧制孔型，对环坯进行表面横轧，控制主轧辊慢速进给，消除环坯初始壁厚差和椭圆度，使其表面轮廓充型；第二阶段，当环坯表面轮廓充满轧辊型腔后，控制左、右副轧辊位置呈对称分布，使环坯进入主轧辊和芯辊构成的轧制孔型，对其进行轧环，控制主轧辊快速进给速度，使环件产生整体变形而扩大直径；第三阶段，当环坯外表面即将贴合副轧辊型腔内表面时，控制主轧辊以较低速进给，对环坯进行整形轧制，消除环坯变形产生的壁厚差，降低环坯变形速度，直至其与副轧辊型腔完全贴合后，停止进给，轧制过程结束；步骤3)中，第一阶段：慢速进给速度第二阶段：快速进给速度v2＝(1.5～3)v1第三阶段：较低速进给速度v3＝0.1～0.5，单位为mm/s。