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旋壓工藝-筒形旋壓

時間:2022-07-20   訪問量:1318

1 旋壓坯料
筒形件旋壓坯料要有較高的尺寸精度,坯料內徑與芯模配合的間隙值應以變形時金屬塑流穩定為目的。如坯料與芯模直徑的間隙小,則有利于對中。為了便于裝模,中小件的直徑間隙為0.10~0.2mm,大件則達0.30~0.60mm.坯料筒壁壁厚差應不大于0.1~0.2mm,直線度誤差應不大于0.05~0.10mm.粗糙度R.一般為3.2~6.4μm.常見筒形旋壓件坯料內徑與芯模的直徑間隙見表6-10.

坯料內徑與芯模的直徑間隙 

變薄旋壓坯料尺寸計算原則依據體積不變規律。變薄旋壓時,坯料內徑與工件內徑大致相同,坯料與工件尺寸應符合式6-1.
對于壁厚變化的筒形件,坯料體積的計算應逐段求出工件的體積后,進行疊加。也可進行簡化由縱向截面積疊加,求出坯料尺寸。筒形件變薄旋壓的坯料為管坯,其壁厚大則長度短,機械加工方便;要以旋壓力不過大,中間熱處理道次不過多為宜。
管坯的質量要求包括管坯的內外表面應光滑,不得有裂紋、擦傷、起皮等缺陷存在。管坯的顯微組織不得有過燒。微觀組織不得有夾層、縮尾、氣泡、氣孔等。
厚壁坯料起旋處形狀應與旋輪工作部分形狀相吻合。坯料帶厚底時,起旋處宜越過底部,如圖6-42所示。在首道次旋壓時,終旋點位置應距坯料尾端(1.5~6)8.以上,隨后道次則宜距前一道次終點1~3mm以上。
帶厚法蘭的筒形件,在法蘭與旋壓段之間要設卸荷段;運動段不小于3~8mm,非運動段不小于2~3mm,如圖6-43所示。

終旋卸荷段 

2 正反旋壓
正旋壓適用面較寬,旋壓力較小,直徑精度優于反旋壓。反旋壓的芯模及行程較短,其應用限于不帶底的工件。
對于不帶底的筒形件也可以采用正旋壓,但需增加適當工裝,如圖6-44所示。

不帶底正旋壓 

3 減薄率與道次
變薄旋壓減薄率反映工件的變形程度,計算公式與異形件旋壓中式6-4相同,即Ψδn = (δn-1-δn)/δn-1,Ψon為工件的道次減薄率(%);s=(80-85)/80,4s為工件的總減薄率(%)。
變薄旋壓道次減薄率對工件內徑的脹縮量及尺寸精度的影響較大,在總減薄率確定后,根據工藝條件和工件尺寸精度要求,分成若干道次進行變薄旋壓。道次減薄率過大會造成工件塑性流動失穩堆積,表面易出現起皮。道次減薄率過小會引起工件厚度變形不均,工件內壁變形不充分而出現裂紋。通常最佳道次變薄率選擇范圍為20%~30%.旋壓道次減薄率主要以工件壁厚為選擇依據,為使壁厚變形均勻,壁厚偏厚取上限,壁厚偏薄取下限;還應考慮減薄量與旋輪壓下臺階的關系,即減薄量Δ8小于壓下臺階h多道次旋壓采用中間熱處理的過程中,熱處理后的旋壓累計變形量決定工件的綜合性能,旋壓減薄率和旋壓道次要根據工件性能要求確定。
同一種材料進行筒形變薄旋壓的總減薄率略大于錐形剪切旋壓的總減薄率,并遠大于球形剪切旋壓的總減薄率。筒形變薄旋壓的道次減薄率太小,坯料內表面材料不流動,并產生分層。一道次減薄率的理論值計算為:

減薄率 

式中
α-旋輪工作角,(°)
多道次旋壓時的總減薄率大于一道次旋壓的極限減薄率,一般可達75%,個別達90%.當總減薄率不超過極限值時,通常不加中間退火。
4 進給率與轉速
進給率為芯模每轉旋輪沿工件母線的進給量。
變薄旋壓時,進給率對工件直徑的脹縮和工件質量均有影響。進給率適量增大有助于縮徑,減小進給率易擴徑,但表面質量較好。過大的進給率易造成旋輪前材料的堆積和起皮。
筒形件變薄旋壓的進給率在0.5~3.0mm/r的范圍選取,常用的進給率是0.5~1.5mm/r.在多道次變薄旋壓厚壁管坯時,前期道次受設備能力限制,進給率不宜很大;進給率小易造成工件有一定的擴徑量,在隨后的道次,進給率增加可以減徑,提高工件尺寸精度。
在有中間熱處理的旋壓過程中,熱處理后的進給率是控制工件直徑,獲取高精度旋壓件的重要工藝因素。成品前的旋壓道次采用大的進給率,可使工件貼模。在成品旋壓時,道次進給率較小可使工件略為擴徑,有助于脫模和提高表面質量。
在旋輪軸向進給速度一定時,轉速高則進給率下降,轉速低則進給率上升。轉速過高易引起機床振動,變形熱量增加,需要大量冷卻。轉速過低,為保持一定的進給率需用低進給速度配合,機床易出現爬行。
進給率是最活躍的工藝參數,與變薄率、旋輪結構參數關系密切,是控制工件直徑與壁厚的關鍵參數。一定范圍內調整進給比可有效控制壁厚尺寸精度。例如在一定工藝條件下,進給比為1.0mm/r,壁厚為公差上限,進給比降低為0.8mm/r,其壁厚將減小0.03~0.05mm,進入壁厚公差中下限。
為有效控制工件直徑,常以工件貼模保證尺寸精度為原則,當旋輪工作角不同時,進給比要相應變化。例如在相同變薄率時,旋輪工作角為25°,其進給比為2.5mm/r,直徑尺寸控制良好;旋輪工作角為30°時,進給比選1.5mm/r,可以達到相同效果。



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