鍛（roll forging）是回轉(zhuǎn)鍛造（rotary forging）的一種。這是近幾十年將縱向軋制引入鍛造業(yè)并經(jīng)不斷發(fā)展形成鍛造新工藝，屬于回旋壓縮成形類的范疇。
介紹
它比模鍛具有更高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，其特點為，所需工作載荷較小，生產(chǎn)效率高，材料消耗少，質(zhì)量優(yōu)越，勞動條件好。
輥鍛是材料在一對反向旋轉(zhuǎn)模具的作用下產(chǎn)生塑性變形得到所需鍛件或鍛坯的塑性成形工藝。它是成形軋制(縱軋)的一種特殊形式。
輥鍛可用于生產(chǎn)連桿﹑麻花鉆頭﹑扳手﹑道釘﹑鋤﹑鎬和透平葉片等。輥鍛工藝?yán)密堉瞥尚卧碇鸩降厥姑髯冃惟o與普通模鍛相比﹐具有設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡單﹑生產(chǎn)平穩(wěn)﹑振動和噪音小﹐便于實現(xiàn)自動化﹑生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。
分類
輥鍛分為制坯輥鍛和成形輥鍛兩類。制坯輥鍛是為模鍛準(zhǔn)備所需形狀尺寸的毛坯﹔成形輥鍛能直接制出符合形狀尺寸要求的鍛件。
輥鍛變形的實質(zhì)是坯料的軋制延伸﹐坯料部分截面變小而面的幅度增加。當(dāng)截面變形較大時﹐需要經(jīng)多次輥軋完成。其工藝設(shè)計主要是合理地決定各工步輥鍛地壓下量﹑展寬量和延伸變形量。它們?nèi)Q于輥徑的大小﹑孔型的形狀尺寸﹑毛坯的溫度和冷卻潤滑等變形條件。坯料的一端用夾鉗夾緊﹐在扇形模的第一道孔型的輥壓下變形(初成形)并退出﹔然后在下道孔型的無模空間處送進(jìn)﹐再次輥壓變形(預(yù)成形)并退出﹔根據(jù)變形的需要﹐經(jīng)多道輥壓而逐漸成形﹐得到所需的成形工件(終成形)。是最常用的反向輥鍛方式。當(dāng)送料方向沿輥輪旋轉(zhuǎn)方向送進(jìn)時則稱為正向輥鍛﹐工件咬入后夾鉗立即松開。最常用的輥鍛機(jī)是兩側(cè)有機(jī)架支承的雙支承式輥鍛機(jī)﹐它具有較大的剛度﹐可得到高精度的鍛件﹐其輥徑有250～1250毫米多種規(guī)格﹐相應(yīng)的輥鍛力為400～4000千牛。有的雙支承輥鍛機(jī)在一端有輥軸伸出﹐這是懸臂式和雙支承式結(jié)合的復(fù)合型輥鍛機(jī)﹐它既能實現(xiàn)縱向輥鍛又能在懸臂端完成橫向展寬成形。在大批量輥鍛生產(chǎn)中﹐廣泛采用機(jī)械手傳送工件﹐實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化﹐提高生產(chǎn)率﹐減輕勞動強(qiáng)度。
變形特點
輥鍛是材料在一對反向旋轉(zhuǎn)模具的作用下產(chǎn)生塑性變形得到所需鍛件或鍛坯的塑性成形工藝。輥鍛變形原理如圖1所示。輥鍛變形是復(fù)雜的三維變形。大部分變形材料沿著長度方向流動使坯料長度增加，少部分材料橫向流動使坯料寬度增加。輥鍛過程中坯料根截面面積不斷減小。輥鍛適用于軸類件拔長，板坯輾片及沿長度方向分配材料等變形過程。
基本原理
(1)坯料的咬入只有坯料被輥鍛模咬入才能建立起輥鍛過程，在實際生產(chǎn)中有端都自然咬入和中間咬入兩種咬入方式，如圖2所示。在端部自然咬入進(jìn)，模具與坯料之間的摩擦力是咬入的主動力，而坯料受到的壓力p的分力是咬入的阻力，圖中α稱咬入角。提高摩擦系數(shù)，減少咬入角有利于實現(xiàn)咬入條件，提高摩擦系數(shù)可用模具表面粗糙化來實現(xiàn)，減少咬入角可用減少絕對壓下量來實現(xiàn)。中間咬入是由輥鍛模上的突出部位直接壓入坯料而強(qiáng)行將坯料拽入變形區(qū)，咬入時不受摩擦影響，咬入角可以加大。為了減少輥鍛道次，增加每道次的壓下量采用中間咬入是必需的。端部自然咬入時咬入角不大于25o，中間咬入時可達(dá)：32o～37o。
(2)前滑輥鍛過程中，每一時刻流入變形區(qū)與流出變形區(qū)的材料體積相等，而變形區(qū)的高度是變化的，因此材料沿輥鍛方向運動速度也是變化的，在變形區(qū)出口處材料運動速度大于鍛輥線速度。這一現(xiàn)象稱為前滑。由于輥鍛件的長度由出口處運動速度決定，因此計算前滑有重要意義，計算前滑的芬克公式為
S=(R/H1/2)r2
r=(α/2)×（1-α/2β)
式中S——前滑值；
R——輥鍛模半徑；
α——咬入角；
β——摩擦角；
h——變形區(qū)出口處高度。
芬克公式是在忽略寬民的條件下導(dǎo)出的，是計算簡單變形的近似公式。對于受型槽約束的縱向變斷面輥鍛，其前滑值較簡單輥鍛小。
(3)寬展材料經(jīng)過輥鍛在橫向上流動形成了寬展。影響寬展的因素主要有：的絕對壓下量，輥鍛模直徑、坯料原始寬度與摩擦系數(shù)等。絕對壓下量增加，輥鍛模直徑增加、摩擦系數(shù)增加、原始坯料寬度減小，都使寬展加大。理論上計算展寬的公式較多，但都是在某一特定條件下提出的，在計算復(fù)雜型槽輥鍛時誤差較大。目前采用相應(yīng)矩形法，即把型槽折算成矩形，借用平輥軋制時的公式，然后進(jìn)行修正。
模具設(shè)計要點
1)對于制坯輥鍛，應(yīng)按照計算毛坯圖的要求選擇坯料，根據(jù)最大變形程度計算出輥鍛道次，選擇型槽系統(tǒng)，合理分配道次變形量。根據(jù)變形規(guī)律計算出每道次的坯料截面尺寸，使各道次變形相適應(yīng)，合理選擇型槽系是關(guān)鍵。型槽系方案圖4所示，表2列出了常用型槽系。在選擇型槽系時，除合理分配變形量外，尚需考慮輥鍛時的穩(wěn)定性。要注意型槽形狀與坯料之間的配合關(guān)系，還要考慮到增大變形量受到穩(wěn)定性條件的限制。
2)對于成形輥鍛型槽，除考慮制壞輥鍛設(shè)計的要點外，還要考慮成形性及尺寸精度的要求。由圖3所示，輥鍛時后滑區(qū)占據(jù)變形區(qū)的大部分，因此型槽后壁易成形而前壁難成形。可通過轉(zhuǎn)換輥鍛方向的方式使前后壁各處于一次易成形區(qū)，從而使型槽充滿良好。準(zhǔn)確計算前滑值可保證長度方向的尺寸精度。除了在理論上計算外，參考已有實測數(shù)據(jù)的實例也很重要。
設(shè)備
目前常用的輥鍛機(jī)可分為雙支撐式、懸臂式和復(fù)合式三種類型。早期出現(xiàn)的類似軋鋼機(jī)式的分壁式輥鍛機(jī)已很少見到。在輥鍛制坯生產(chǎn)線上常見的是自動輥鍛機(jī)。這種輥鍛機(jī)是把雙支撐輥鍛機(jī)與自動化機(jī)械手聯(lián)接在一起，實現(xiàn)了多道次輥鍛的全部自動化。自動輥鍛機(jī)已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。
發(fā)展重要領(lǐng)域
其一是精密輥鍛技術(shù)，包括冷精輥技術(shù)。在板片類零件的精密成形上有良好的發(fā)展前景，如在葉片成形與變截面鋼板彈簧上均有優(yōu)勢。其二是在長軸類鍛件生產(chǎn)上實現(xiàn)體積分配與預(yù)成形，減少最終成形負(fù)荷，組成精輥精鍛復(fù)合生產(chǎn)線，用較少投資大批量生產(chǎn)復(fù)雜鍛件。載貨汽車前軸精輥精鍛生產(chǎn)線是一個成功的范例。這種生產(chǎn)線投資只有傳統(tǒng)的萬噸壓力機(jī)生產(chǎn)線的1/5～l/8，而產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)能力相當(dāng)。輥鍛成形技術(shù)的發(fā)展將在以上兩方面推動我國鍛造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步
參考資料 >