零件的轧制

2.4.1　零件的轧制

轧制（rolling）是金属材料（或非金属材料）在两个回转轧辊的孔隙中受压，产生连续塑性变形，获得要求的截面形状并改变其性能的成形方法。坯料在轧制过程中，靠摩擦力得以连续通过轧辊孔隙而受压变形，导致坯料的截面减小、长度增加，如图2-72所示。轧制生产所用坯料主要是金属锭，根据轧辊上所设计的各种不同孔型（与产品截面轮廓相似），便可轧制出不同截面的原材料，如图2-73所示的钢板、型材、无缝管材等，也可直接轧制出零件。零件的轧制具有生产率高、质量好、成本低，大量降低材料消耗等优点，在机械制造业中得到越来越广泛的应用。

图2-72　轧制示意图

1—轧辊　2—坯料

图2-73　轧制产品

轧制按轧辊的形状、轴线配置等的不同而进行分类，主要有纵轧、横轧、斜轧和楔横轧等几种。

2.4.1.1　纵轧

纵轧（longitudinal rolling）是一对轧辊轴线相平行，转向相反的轧制方法。

1.辊锻

辊锻（roll forging）是用一对相向旋转的扇形模具使坯料产生塑性变形，从而获得所需锻件或锻坯的锻造工艺，如图2-74所示。辊锻变形是一个连续的静压过程，它以连续局部塑性变形代替坯料的整体变形，主要变形是坯料的延伸。辊锻类似于轧钢，是介于锻造与轧制之间的工艺方法。辊锻工艺按其作用不同分为：

图2-74　辊锻

1—上锻辊　2，4—辊锻模　3—毛坯　5—下锻辊

（1）制坯辊锻　为长轴类锻件模锻提供锻坯的辊锻工艺称为制坯辊锻。它可代替锤上模锻的拔长、滚压工序，也可用来拔细毛坯端部。

（2）成形辊锻　在辊锻机上实现锻件最终成形的锻造过程称为成形辊锻。辊锻工艺主要应用于生产扁断面的长杆件（如扳手、链环等）、带有不变形头部而沿长度方向横截面面积递减的锻件（如汽轮机叶片等）、连杆成形等。辊锻所需设备的吨位小，结构简单，对厂房、地基要求低，生产率高（一般为锤上模锻的2～3倍），易于实现机械化、自动化。

2.4.1.2　横轧

轧辊轴线与轧件轴线平行且轧辊与轧件作相对转动的轧制方法称为横轧（cross rolling），它主要应用于齿轮轧制。

齿轮轧制是一种少无切削加工齿轮的先进工艺。直齿轮和斜齿轮都能采用热轧制造。在轧制前将坯料外层加热，然后将带齿的轧轮做径向进给，迫使轧轮与坯料对辗，如图2-75所示。在对辗过程中，坯料上一部分金属受压形成齿谷，相邻部分金属被轧轮齿部反挤而上升形成齿顶。横轧适合各种模数较小齿轮零件的大批量生产。

图2-75　齿轮轧制示意图

1—坯料　2—轧轮

2.4.1.3　斜轧

轧辊相互倾斜配置，以相同方向旋转，轧件在轧辊的作用下反向旋转，同时还作轴向运动即螺旋运动。这种轧制称为斜轧（skew rolling），亦称为螺旋轧制或横向螺旋轧制。

1.仿形斜轧

呈三角形配置的三个锥形（或蘑菇形）轧辊，相互倾斜配置同方向旋转，轧件在轧辊的作用下作螺旋运动，仿形板与轧件同步轴向移动。通过仿形板控制三轧辊缝开合而轧制成断面回转件的成形方法称为仿形斜轧，如图2-76所示。仿形斜轧可用来轧制各种阶梯轴。

图2-76　仿形斜轧示意图

1—工件　2—轧轮　3—仿形板

图2-77　孔形斜轧示意图

2.孔形斜轧

两个或三个带有相同的螺旋孔形（形槽）的轧辊，相互倾斜，同方向旋转。棒料在孔形的作用下作螺旋运动，并被连续轧制成若干件变断面回转件的成形方法称为孔形斜轧，此法可用来轧制钢球、滚子、丝杠及轴承环等，如图2-77所示。