辗环机
环件轧制(亦称辗环、环件辗扩、扩孔、轧环)是借助辗环机(亦称轧环机、环轧机、扩孔机)使环件产生连续局部塑性变形,进而实现壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。该工艺适用于生产各种形状和尺寸的环形机械零件,如轴承环、齿圈、法兰、轮毂、薄壁筒形件、风电法兰、高颈法兰等各类无缝环形锻件。环件产品广泛应用于机械、汽车、火车、船舶、石油化工、航空航天、原子能、风力发电等众多工业领域。环件的材料通常为碳钢、合金钢、不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、钴合金、镍基合金、高温合金等。
辗环工艺特点:
①设备吨位小,加工范围大。辗环成形过程是局部加压连续小变形的累计,工件与模具的接触面积小,因此需要的变形力小,设备吨位小。
②材料利用率高。环件轧制的截面形状更接近于成品,加工余量小。
③产品质量好。轧制环件的金属纤维沿圆周方向连续分布,与零件使用时的受力及磨损相适应。多数情况下,轧制环件内部组织致密、晶粒细小,综合机械性能明显高于其它方法加工的环件。
④劳动条件好,生产率高。环件轧制类似静压轧制,基本无冲击、振动,噪声低,易于操作,机械化、自动化程度高,工人劳动强度大幅降低。
⑤生产成本低。与自由锻相比,材料消耗低,能源消耗低,综合生产成本低,具有较好的经济效益。
按设备型式,可分为径向轧制与径-轴向双向轧制(径-轴向轧制,国内设备代号D53K系列)。其中径向轧制又可分为立式径向轧制(国内设备代号D51系列)与卧式径向轧制(国内设备代号D52系列)。
按成形工艺(环件轧制时的温度),可分为冷辗压、温辗压与热辗压。
本世纪初,一批高科技技术企业的涌现,极大地推动了D53K系列径-轴向数控辗环机工艺、设备及自动化控制的发展进步。某公司专门致力于D53K系列数控辗环机的轧制工艺、设备大型重载化、电气系统自动化控制等领域的研究与开发,其研发的国内首台D53K-6300数控辗环机,2008年在张家港市某公司试机合格,顺利投入生产。该机为目前国内首台轧制能力最大的热辗环设备,是国产机型中,轧制风电法兰等大截面、大尺寸环件的最佳解决方案。该机器具有以下特点:
1.动力配置大。最大辗压力为径向4000kN/轴向3150kN,轧制最大成品直径6300mm,最大成品高度900mm(中碳钢热锻条件下)。
2. 轧制能力强。加工成品外径6300mm、重量20000kg的环件,预制坯料外径2500mm以内、单边壁厚800mm、高度方向轧制量200mm以上,加热环坯一次上机即可完成轧制。
3. 锥辊(轴向轧辊)国内独家采用目前国际最先进的30度锥角设计结构(与德国瓦格纳公司同步)。有效减小模具磨损,发挥更大的轧制能力。
4. 自动化控制水平及轧制环件下机热态精度等技术指标,达到或部分超过本世纪初国际先进水平。轧制环件端面平整、精度高,可完全替代进口机型。
5. 全新三维优化设计的机器结构,更有利于机器轧制能力的发挥,机器使用、维护、更换模具等更为方便。
6.机器关键部位采用进口元器件,极大地提高整机稳定性与可靠性。
7.自主研发的CACS计算机辅助控制系统,以硬件环境为基础,较国外机型更适应国内坯料及加热一般条件。
2009年4月,相同轧制力的机型在山东某重工公司投产,为全球风力发电设备制造业的巨擘维斯塔斯(Vestas)、歌美飒(Gamesa)、苏斯兰(Suzlon)、GE等公司提供环件产品。
国产D53K系列径-轴向数控辗环机的主要技术参数见下表。
D53K系列
D53K-800
D53K-1600
D53K-2000
D53K-2500
D53K-3500
D53K-5000
D53K-6300
D53K-8000
径向轧制力kN
1250
1250
1600
2000
2000
2500
4000
5000
轴向轧制力kN
1000
1000
1250
1250
1600
2000
3150
4000
径向电机 kW
280
280
2×180
2×250
2×280
2×400
2×560
2×670
轴向电机 kW
2×160
2×160
2×180
2×220
2×280
2×355
2×500
2×630
辗环外径 mm
400~800
400~1600
500~2000
600~2500
700~3500
800~5000
1000~6300
1200~8000
锥辊间距 mm
60~350
70~400
80~550
80~550
80~750
90~800
100~1000
100~1200
最大环件高度 mm
300
350
500
500
500
650
900
1000
最大环件重量 kg
1500
2000
2500
2500
4500
8000
20000
30000
毛坯最大壁厚mm
200
200
400
330
450
600
800
950
成品最大壁厚mm
120
120
200
170
250
360
450
580