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闭式楔横轧成形轴端关键技术研究

位杰  
【摘要】:随着铁路和汽车行业对轴类件的需求日渐增大,对轴件材料利用率、产品质量与性能要求也愈来愈高。目前,楔横轧因具有高效节能节材优点而广泛应用于轴类件的成形,然而在楔横轧过程中出现端部凹心而需置料头,导致材料利用率最高达到85%而难以再提高,成为其工艺发展的瓶颈。由此,本文提出了闭式楔横轧成形轴端新工艺,用于解决端部凹心问题。本文采用了从后往前的研究顺序,先对具有轴端的轴件进行开式轧制,通过Deform-3D有限元软件分析轧制轴端成形过程中应力场、应变场、及轧制力、轧制力矩的变化,阐明轴端成形过程金属流动规律及工艺参数对力能参数的影响规律,同时对轴端长度、台阶长度、台阶倾角、断面收缩率等主要影响因素进行了交互试验,得到了各工艺参数对轴件端部质量的影响主次,通过回归得到了轴端长度和工艺参数的理论关系,最后进行了相应轧制实验验证,实验结果与模拟结果基本一致。在此基础上进行了闭式成形具有轴端的轴件研究,根据闭式楔横轧成形轴件机理,设计了变挡楔角挡楔作用轴端端部,避免了端部金属被挤进心部造成疏松,并对整个闭式轧制过程进行了应力场、应变场的分析,阐明了闭式轧制成形轴端的金属流动规律。针对闭式轧制时存在的轴向凸起问题,本文在挡板设计上进行了创新,把矩形挡板改成了为了更加准确成形轴件外圆面的滚子挡板,有效地解决了轧件轴向凸起。最后在提高轴件轴端质量问题上提出了“平端-闭开联合轧制”与“异形端-闭开联合轧制”两种新方法,对“异形端-闭开联合轧制”成形机理进行了研究,并进行了相应的轧制实验,进一步验证了该方法的可行性。本文的研究成果为解决轴件端部凹心提供了可靠的理论依据,丰富了可轧轴件的多样性,提高了轧件的材料利用率,为实际生产提供了理论指导。


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