辊轧锻造变形特点

辊锻是材料在一对反向旋转模具的作用下产生塑性变形得到所需锻件或锻坯的塑性成形工艺。辊锻变形是复杂的三维变形。大部分变形材料沿着长度方向流动使坯料长度增加，少部分材料横向流动使坯料宽度增加。辊锻过程中坯料根截面面积不断减小。辊锻适用于轴类件拔长，板坯辗片及沿长度方向分配材料等变形过程。

辊锻变形的实质是坯料的轧制延伸，坯料部分截面变小而面的幅度增加。当截面变形较大时，需要经多次辊轧完成。其工艺设计主要是合理的决定各工步辊锻的压下量﹑展宽量和延伸变形量。它们取决于辊径的大小、孔型的形状尺寸、毛坯的温度和冷却润滑等变形条件。坯料的一端用夹钳夹紧，在扇形模的第一道孔型的辊压下变形(初成形)并退出;然后在下道孔型的无模空间处送进，再次辊压变形(预成形)并退出;根据变形的需要，经多道辊压而逐渐成形，得到所需的成形工件(终成形)。是最常用的反向辊锻方式。当送料方向沿辊轮旋转方向送进时则称为正向辊锻，工件咬入后夹钳立即松开。最常用的辊锻机是两侧有机架支承的双支承式辊锻机，它具有较大的刚度，可得到高精度的锻件，其辊径有250~1250毫米多种规格，相应的辊锻力为400~4000千牛。有的双支承辊锻机在一端有辊轴伸出，这是悬臂式和双支承式结合的复合型辊锻机，它既能实现纵向辊锻又能在悬臂端完成横向展宽成形。在大批量辊锻生产中，广泛采用机械手传送工件，实现生产过程的自动化，提高生产率，减轻劳动强度。

(1)坯料的咬入只有坯料被辊锻模咬入才能建立起辊锻过程，在实际生产中有端都自然咬入和中间咬入两种咬入方式。在端部自然咬入进，模具与坯料之词的摩擦力是咬入的主动力，而坯料受到的压力p的分力是咬入的阻力。提高摩擦系数，减少咬入角有利于实现咬入条件，提高摩擦系数可用模具表面粗糙化来实现，减少咬入角可用减少绝对压下量来实现。中间咬入是由辊锻模上的突出部位直接压入坯料而强行将坯料拽入变形区，咬入时不受摩擦影响，咬入角可以加大。为了减少辊锻道次，增加每道次的压下量采用中间咬入是必需的。端部自然咬入时咬入角不大于25º，中间咬入时可达:32º~37º。

(2)前滑辊锻过程中，每一时刻流入变形区与流出变形区的材料体积相等，而变形区的高度是变化的，因此材料沿辊锻方向运动速度也是变化的，在变形区出口处材料运动速度大于锻辊线速度。这一现象称为前滑。由于辊锻件的长度由出口处运动速度决定，因此计算前滑有重要意义，计算前滑的芬克公式为

S=(R/h-1/2)r2

r=(α/2)×(1-α/2β)

式中S--前滑值;

R--辊锻模半径;

α--咬入角;

β--摩擦角;

h--变形区出口处高度(见图3)。

芬克公式是在忽略宽民的条件下导出的，是计算简单变形的近似公式。对于受型槽约束的纵向变断面辊锻，其前滑值较简单辊锻小。

(3)宽展材料经过辊锻在横向上流动形成了宽展。影响宽展的因素主要有:绝对压下量，辊锻模直径、坯料原始宽度与摩擦系数等。绝对压下量增加，辊锻模直径增加、摩擦系数增加、原始坯料宽度减小，都使宽展加大。理论上计算展宽的公式较多，但都是在某一特定条件下提出的，在计算复杂型槽辊锻时误差较大。采用相应矩形法，即把型槽折算成矩形，借用平辊轧制时的公式，然后进行修正。