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旋壓成(chéng)形——神(shén)奇的金屬成形技術

發布時間:2014-8-21

旋壓成形——神奇的金屬成形技術

資(zī)料圖:德國研製(zhì)的大型數旋壓機床

旋壓成形——神奇(qí)的金屬成形技術

旋壓成形屬於金屬塑性成形的特殊方式,旋壓(yā)成形的原理就是將毛坯固(gù)定(dìng)在(zài)模具上,模具連同毛坯一起高速旋轉,外側的旋輪對毛坯施加很大的壓力,使得金屬毛(máo)坯,最後成形出與模具形狀一致的零件。

 

旋壓分為普通旋壓和(hé)強力旋壓。普通(tōng)旋壓是指在(zài)成形(xíng)的過程中毛坯的形狀發生變化,毛坯(pī)的厚(hòu)度(dù)不發生變化。普通旋壓起源很早(zǎo),在民用領域應用最(zuì)廣泛(fàn),如器皿、餐具以及一些精度要求不高的(de)零件;強力旋壓是指金屬在成(chéng)形過程中不但毛坯的形狀發生變化,厚度也同時變化(huà),一般是變薄,在旋壓過程(chéng)中毛坯體積不變,減(jiǎn)薄的(de)毛坯材料增加了零件的高度(dù)。強力旋壓屬於無切削加工,在加工(gōng)過(guò)程中材料沒有任何(hé)損失。

                        

強力旋(xuán)壓作為近代塑性加(jiā)工中的一種新工藝,在國防工業各領域應(yīng)用(yòng)最多、最為廣泛。強力旋壓在生產薄壁高精度回轉體(tǐ)零(líng)件方麵具有明顯優勢:

 

強力旋壓後(hòu)材(cái)料的強度和硬度比母材提高了約35%~45%,因此在航空航(háng)天領域,強力(lì)旋壓能(néng)有效地減小零件的設計壁厚、減輕重量,其疲勞性能也能顯著提高(gāo);強力旋壓對厚壁毛坯逐點施加很高的壓力使其減薄變形,材料的金屬(shǔ)纖維流向得到保護,使得零件(jiàn)的疲勞性能得到提高(gāo);強力旋壓屬於整(zhěng)體成形技術(shù),成形(xíng)的零(líng)件沒有母線焊縫,因此零件整體性能(néng)提高,尤(yóu)其是疲勞壽命(mìng)能顯著提高;強(qiáng)力旋壓的無切削加工和簡易的成形模具降低了生產成本,縮短了零件製造周期短;強力(lì)旋壓在一次成形過程中可以讓毛坯減薄60%甚至更多,由於減薄率較大,強力旋壓能有效地檢驗母(mǔ)材中(zhōng)的冶(yě)金缺陷;用強力旋壓能生產加工超寬板材;強力旋壓零(líng)件的尺寸(cùn)公差和形位公差較小,精度(dù)很高,甚至高於機械加工(gōng)。

 

基於上述優點(diǎn),強力旋壓技術在化學工業、核工業、船舶工業、兵(bīng)器、航空航天,特(tè)別是飛機及(jí)飛機發動機的零(líng)部件製造中得到廣泛應用。如常見的一些(xiē)化工、船舶、鍋(guō)爐用大型壓力容器,由(yóu)於存在母線焊縫,對內部壓力有一定要求。如(rú)果用旋壓成形工(gōng)藝成形中間圓筒段,可以取消壓力容器最薄弱的環節——直(zhí)線焊縫。如果采(cǎi)用強力旋壓成形,筒形部分的整體(tǐ)強度比母材提高12%~25%,大大提高了這類(lèi)壓力(lì)容器的安全性和可靠性,且模具製造簡單,製造周期短,加工(gōng)成本低。而這種提高壓力(lì)容器承壓壓力的方法是其(qí)它任何一種加工工藝無法做到。如果這類壓力容器用在(zài)航空航天領域,在(zài)相同壓力下可以大(dà)大減輕容器的壁厚,從而減輕零部件的重量,達到減少油(yóu)耗、增大射程的目(mù)的。

 

強力旋壓成形的材料除了(le)碳鋼(gāng)、鋁及其合金、銅及其合金、不鏽鋼這些傳統的金屬材料以外,還包括近年來又開(kāi)發出的一些特殊材料的旋壓如高強度鋼(gāng)、超高強度鋼、鈦及鈦合金、高溫合金、鎢、鉬、铌及其合金的(de)旋壓,可以說,在金屬塑性成形領域,可旋壓成形的金屬材(cái)料種類最為廣泛。

 

飛機、飛機發動機上越來越多的構件使用鈦合金及高溫合金等難變形材料。這些構件(jiàn)有的(de)型麵複雜(zá),如外形為(wéi)雙曲線、拋物線、雙錐形件,並且對壁厚公差、直徑公差(chà)、圓度、直線度要求都很高。對於這些零件,目前主(zhǔ)要工藝是鍛造後機械加工成形。材料的利用率有的隻能達到3%,大量貴重的材料都變成鐵屑,並且破壞了金屬本身的纖維流(liú)向。而采用強力旋壓技術(shù),可以使旋壓成形後零件材料(liào)晶粒細化,強度、抗疲勞性能得到提高,從而使構件的壁厚減小,零部件的可靠性大大提高。

 

旋壓技(jì)術的(de)應用越來越廣泛,對旋壓機床的要求越來越高,尤其是大(dà)回轉直徑、大推力、高精度、自動化程度高的旋壓設備。國外強力旋壓設備已經係列(liè)化並且不斷向大型化、多用途和和自動化程度高的方向發展。隨著計算機技術的(de)發展,旋壓機床控製係(xì)統也(yě)不斷發展。旋(xuán)輪進給完全發展到數控,主軸變速由(yóu)有級(jí)發展到無級,並發展到多旋輪回轉架旋壓機。加工大(dà)直徑零件所(suǒ)需的電視監控係(xì)統和(hé)壁厚超聲波自動測量裝置在旋壓(yā)機床上也得到了應用。

 

就旋壓工藝技術水(shuǐ)平來講,我國與國外先進技術差踞不大。盡(jìn)管旋壓設備的(de)自動化(huà)程度、可靠性與國外先進(jìn)技(jì)術(shù)存在差距,但這個(gè)差距越來越小。近幾年,我國在大型旋壓設備(bèi)的研發上也取得突破。作為最早的研究單位,中航工業製造所研製旋壓工藝與旋壓設備有(yǒu)近50年的(de)曆史。在旋壓工藝的開(kāi)發(fā)、在(zài)異形零件、特殊(shū)材料的旋壓方麵(miàn)該所一直處(chù)於國內領先。

 

最近,製(zhì)造所為航天某企(qǐ)業研製的(de)亞洲最大的數控立(lì)式旋壓機(jī)床已(yǐ)經完成工藝驗收。該設備為立式三旋(xuán)輪結構,設備本身(shēn)重量達600噸,單(dān)個旋輪推力為100噸,機床回轉直徑2.6,能旋壓直徑2.6、高度為3.5米(mǐ)的大型筒形零件,能夠(gòu)將厚度為35毫米的超高強度鋼旋壓碾薄到2毫米,旋(xuán)壓後的筒體壁厚精度(dù)達到一個頭發絲,精度高於機械加工。該設備具有三個旋壓力(lì)自(zì)調節自平衡(héng)、具有同步進刀錯距旋壓等獨(dú)特(tè)功能,具有智能旋壓的特(tè)點,總(zǒng)體技術(shù)達到了國際先(xiān)進水平。

 

旋壓成形的應用越來(lái)越廣泛。旋壓技(jì)術能解決(jué)製約我國(guó)製造業、軍工行業的重大瓶頸問題;體現(xiàn)軍民結合、寓軍於民,對保障國家安全和增強綜合國力具有重大(dà)戰略意義。隨著我國國民(mín)經濟和軍工事業的發展,旋壓成形這個傳統工藝必將煥發青春,發揮越來越重要的作用。

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