CN104722578A - 杆件锻造坯料的轧制装置及该杆件的成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于杆件锻造坯料的轧制装置及该杆件的成型方法，轧制装置包括机架及机架上设置辊芯彼此平行布置的上、下轧辊，驱动机构驱动所述的上、下轧辊同向转动，上、下轧辊的辊身上凸出状设置有与待轧制棒料周面吻合的轧制面，轧制面按平面展开后的周边围成的区域为三角形，其中顶角位于轧辊中部，处于轧制初始位置时的上、下轧辊上的顶角的上下位置对应、顶角指向向反，构成顶角的两边在轧辊辊面上沿轴向向两端且沿圆周方向延伸，轧制面在圆周方向的由头至尾的弧长相同，位于顶角所示方向的前部旁侧的下轧辊上设置待轧制棒料的限位凸块；利用上述轧制装置锻造该杆件，工序简单、成本低、成型质量高。

Description

杆件锻造坯料的轧制装置及该杆件的成型方法

技术领域

本发明涉及金属塑性成型技术领域，特别涉及一种用于杆件锻造坯料的轧制装置及该杆件的成型方法。

背景技术

用于机械设备上的一些零部件，往往需要要求该零部件具备较高的强度及硬度，以增强零部件耐磨性及提高使用寿命。譬如用于农机用的耙齿部件，由于其自身在使用的过程中，需要与农作物或者地面频繁的接触，因此需要要求该耙齿部件具备较强的耐磨性及较高的使用寿命，上述的零部件大多采用高温锻造的方式成型，以增加上述零部件金属致密度，进而增加该类零部件的硬度及强度。结合图1所示，该耙齿整体呈销柱状，耙齿的首端齿尖a小、尾端大布置，其首端齿尖a为工作端，其尾端与机架固定，首端齿尖a整体呈圆锥状，首端齿尖a与中间段b连接，中间段b自首端到的尾端呈直径逐渐增大的杆状，中间段b的尾端与圆锥台过渡段c的大头端连接，圆锥台过渡段c的小头端与圆柱安装端d连接。

现有技术中，生产该类耙齿大都采用分段锻造的方式，结合图2所示，图中示出了该耙齿的生产工序及每一个生产工序对应的耙齿部件的形状。首先对圆柱状钢锭进行高温加热，加热完毕后的红钢锭导入辊锻机锻造并拉伸出耙齿的中间段b，该次成型后的坯料形状一端细、一端粗，初次成型后，继续对坯料进行高温加热，利用胎膜自由锻的方式加工出耙齿尾端的圆锥台过渡段c，圆锥台过渡段c加工出来后，再对该坯料进行高温加热，再利用模锻的方式将首端齿尖a部分加工完成，最后利用机加工的方式进行切边处理，最终生产出符合规格的耙齿。上述方式存在一定的缺陷：首先，整个部件加工的过程中，需要经历三次加热并锻造，这样一方面增加了加热成本，另一方面也使得坯料表面的氧化层加厚，严重影响了零件的表面质量；其次，使用胎膜在生产圆锥台过渡段c时，后续的车削螺纹的余量大、跳动大，容易造成刀具损坏；加之，多种锻造方式的协作完成，造成最后锻造齿尖时无法准确定位，产品的长度尺寸不精确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种杆件锻造坯料的轧制装置，可使得加热的红钢锭能够轧制出初步的锻造耙齿用的坯料，只需通过一次模锻方式即可得到成型产品，简化耙齿类杆件的生产工序。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种杆件锻造坯料的轧制装置，包括机架及机架上设置辊芯彼此平行布置的上、下轧辊，驱动机构驱动所述的上、下轧辊同向转动，上、下轧辊的辊身上凸出状设置有与待轧制棒料周面吻合的轧制面，轧制面按平面展开后的周边围成的区域为三角形，其中顶角位于轧辊中部，处于轧制初始位置时的上、下轧辊上的顶角的上下位置对应、顶角指向向反，构成顶角的两边在轧辊辊面上沿轴向向两端且沿圆周方向延伸，轧制面在圆周方向的由头至尾的弧长相同，位于顶角所示方向的前部旁侧的下轧辊上设置待轧制棒料的限位凸块。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：利用两个同向转动的轧辊，在上、下轧辊的辊身上设置凸出状的轧制面，上、下轧辊的轧制面的顶角位置对应且指向相反，将待轧制的杆件导入上、下轧辊之间形成的轧制口内，驱动机构驱动上、下轧辊转动的过程中，凸出的轧制面相互配合可使得杆状的棒料由中间向两端挤压变形，杆状的棒料的中间变细、两端逐渐变粗，从而可将钢锭坯料初步轧制成可以锻造耙齿的坯料，在下轧辊轧制面的顶角前部旁侧设置限位凸块，从而可将杆状的钢锭坯料准确定位，确保上下轧辊的轧制面的顶角处在棒材的中间位置处，由棒料的中间位置向两端挤压。

本发明的另外一个目的在于提供一种杆件的成型方法，其成型工序简单。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

a)、下料，将制作杆件的线棒材原料切割成小段的钢锭坯料；

b)、对钢锭坯料进行高温加热，加热成便于轧制的红钢状态；

c)、将加热后的红钢锭导入轧制装置，轧制出待成型杆件的锻造坯料；

d)、将轧制出的待成型杆件的锻造坯料导入模锻机内的模腔内，模锻机工作并对模腔内的锻造坯料进行压制；

e)、将模锻腔内压制后的坯料取出进行切边处理，并最终得到成平杆件。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：利用上述的轧制装置，将加热后的红钢锭轧制呈待成型的杆状锻造坯料，该杆状的锻造坯料导入模锻机的模腔内，利用模锻机将杆状的锻造坯料一步压制成成品的物料，对成品物料去毛刺及余料处理，从而得到成品的耙齿零件。简化耙齿的生产工序，确保耙齿的质量，降低生产成本。

附图说明

图1是本发明中耙齿的结构示意图；

图2是现有技术中耙齿生产工序及每一个生产工序后对应的坯料的的形状；

图3是本发明的耙齿的生产工序及每一个生产工序后对应的坯料的形状；

图4是本发明中轧制装置的结构示意图；

图5是从图4的另一侧面的结构示意图；

图6是本发明中上轧辊的轧制面的平面展开图；

图7是图6的I-I剖视图；

图8是本发明中轧制装置的侧向视图；

图9是本发明中轧制装置的主视图。

具体实施方式

结合图1至图9对本发明做进一步地说明：

首先，对本发明中轧制装置的结构进行详细的说明，一种杆件锻造坯料的轧制装置，包括机架及机架上设置辊芯彼此平行布置的上、下轧辊10、20，驱动机构驱动所述的上、下轧辊10、20同向转动，上、下轧辊10、20的辊身上凸出状设置有与待轧制棒料周面吻合的轧制面11、21，轧制面11、21按平面展开后的周边围成的区域为三角形，其中顶角111、211位于轧辊中部，处于轧制初始位置时的上、下轧辊10、20上的顶角111、211的上下位置对应、顶角指向向反，构成顶角111、211的两边在轧辊辊面上沿轴向向两端且沿圆周方向延伸，轧制面11、21在圆周方向的由头至尾的弧长相同，位于顶角211所示方向的前部旁侧的下轧辊20上设置待轧制棒料的限位凸块22。

利用两个同向转动的轧辊10、20，在上、下轧辊10、20的辊身上设置凸出状的轧制面11、21，上、下轧辊10、20的轧制面11、21的顶角111、211位置对应且指向相反，将待轧制的杆件导入上、下轧辊10、20之间形成的轧制口内，驱动机构驱动上、下轧辊10、20转动的过程中，凸出的轧制面11、21相互配合可使得杆状的棒料由中间向两端挤压变形，杆状的棒料的中间变细、两端逐渐变粗，从而可将钢锭坯料初步轧制成可以锻造耙齿的坯料，在下轧辊20轧制面21的顶角211前部旁侧设置限位凸块22，从而可将杆状的钢锭坯料准确定位，确保上、下轧辊10、20的轧制面11、21的顶角111、211处在棒材的中间位置处，由棒料的中间位置向两端挤压，将轧制面11、21设置呈与待轧制的棒料，也就是本发明中的耙齿的吻合，从而可使得杆状钢锭初步压制成可以用来锻造耙齿的坯料，该轧制面11、21结构巧妙，方便杆件的轧制，减少轧辊承受的冲击力，使得棒料由中间一点逐渐向两端挤压，确保棒料轧制效果的同时，提升轧辊挤压面的使用寿命。

进一步地，所述的轧制面11、21设置在弧面板10A、20A的表面上，上、下轧辊10、20辊身上依次布置若干弧面板10A、20A。根据待轧制杆件的直径及成型要求，可设置不同数量的弧面板10A、20A，沿着上、下轧辊10、20的辊身周面设置，便于对轧制面11、21的更换及对辊轧机的维护。

结合图4、图5和图6所示，其中，轧制面11、21的前段轮廓面11a、21a与待轧制棒料的中段杆身的截面轮廓相符，所述的轧制面11、21中后段轮廓面11b、21b与待轧制棒料的两端杆身的截面轮廓相符。随着上、下轧辊10、20的同向转动，轧制面11、21的前端轮廓面11a、21a相互配合从而可将棒料的中段杆身挤压成型，随着上、下轧辊10、20进一步地转动，轧制面11、21的中后段轮廓面11b、21b相互配合可将棒料的两端挤压成型。

由于轧制面11、21为强度硬度极强的钢材制成，轧制面11、21的制作成本极高，为了节省一定的材料成本，所述轧制面11、21的前段轮廓面11a、21a为一整体的板面，该板面的轮廓面与待轧制棒料的中段杆身的界面轮廓相符，该整体板面的轮廓面11a、21a可确保棒料的中间段能够压制成型，结合图4、图5、图6，轧制面11、21中后段轮廓面11b、21b沿上下轧辊10、20周向方向并向轴向两端延伸，轧制面11、21中后段轮廓面11b、21b之间为空缺区域B，该空缺区域B还可理解为：轧制面11、21中后段轮廓面11b、21b由前段轮廓面11a、21a尾端周向顺延呈两条板或者凸条状，两条板或者凸条状的中后段轮廓面11b、21b之间间隔设置，使得轧制面11、21的中后段轮廓面11b、21b为两个间隔设置的凸筋，两凸筋之间为无需加设高强度的钢板，一般的45号钢即可，这样可最大程度节约成本。

更进一步地，为避免待轧制棒料从上、下轧辊10、20之间形成的轧口掉落，上、下轧辊10、20辊芯连线的垂直方向的两侧各设置有限位板30，两侧限位板30的尾端各固定设置在机架上，两侧限位板30的首端向上、下轧辊10、20之间形成的轧制口延伸，两侧限位板30的首端下方与下轧辊20的辊面间隔设置，且该间距尺寸大于待轧制杆件最终成型的最大外径。完全轧制后的棒材可由限位板30与下轧辊20下方的间隙掉落下来。

进一步地，轧制面11、21设置有用于增大与待轧制棒料摩擦力的防滑刻痕112、212，防滑刻痕112、212沿着轧制面11、21周向顺延，防滑刻痕112、212与待轧制杆件的较小杆径端对应设置。

对于耙齿部件来说，由于其整体呈现由齿尖到尾端整体呈现逐渐变大的销柱状，因此将构成轧制面11、21顶角111、211的两边与待轧制棒料的两端杆身的截面轮廓相符，且一边高、一边低设置，防滑刻痕112、212位于轧制面11、21较低边上设置。结合图7所示，图示中的尺寸a为轧制面11、21较高一边距离轧辊辊芯的距离，图示中的尺寸b为轧制面11、21较低一边距离轧辊辊芯的距离，轧辊10、20转动的过程中，位于较高一边的轧制面11、21的线速度大于较高一边的轧制面11、21的线速度，因此，棒材在轧制的过程中，处在线速度较快的一侧转速过快，使得棒材呈现一定的扭转趋势，在实际的轧制过程中经常出现偏斜的现象，因此，在较高边上设置防滑刻痕112、212，可增大轧制面11、21与棒材的摩擦力，从而防止棒材在轧制过程中的扭转现象，防滑刻痕112、212为滚花面或者防滑沟槽，这样就可以使得两侧轧制过程中受力均匀，克服坯料扭转的问题，最终顺利出坯。

更进一步地，所述弧面板10A、20A的边缘轮廓包括两条平行的直边段及两条弧边段，弧面板10A、20A的直边段与上、下轧辊10、20的轴芯线平行且贴合设置，弧面板10A、20A的弧边段圆周方向连嵌顺延布置。

弧面板10A、20A的两端且位于轧制面11、21的外侧设置有安装孔，所述的上、下轧辊10、20上对应开设有安装槽12、23，所述安装槽12、23的槽长方向与轧辊10、20的辊长方向平行，安装槽12、23为收口状的T形槽，安装孔上穿设有安装螺栓，安装螺栓的端头部伸入安装槽12、23的大端的槽底且与槽底内的螺母固定。

下面对本发明中制作该耙齿的方法进行介绍：

一种如权利要求1所述杆件的成型方法，其包括以下步骤：

a)、下料，将制作杆件的线棒材原料切割成小段的钢锭坯料；

b)、对钢锭坯料进行高温加热，加热成便于轧制的红钢状态；

c)、将加热后的红钢锭导入轧制装置，轧制出待成型杆件的锻造坯料；

d)、将轧制出的待成型杆件的锻造坯料导入模锻机内的模腔内，模锻机工作并对模腔内的锻造坯料进行压制；

e)、将模锻腔内压制后的坯料取出进行切边处理，并最终得到成平杆件。

利用上述的轧制装置，将加热后的红钢锭轧制呈待成型的杆状锻造坯料，该杆状的锻造坯料导入模锻机的模腔内，利用模锻机将杆状的锻造坯料一步压制成成品的物料，对成品物料去毛刺及余料处理，从而得到成品的耙齿零件。简化耙齿的生产工序，确保耙齿的质量，降低生产成本。

所述切割的钢锭坯料为圆柱状，钢锭坯料的长度为345mm、直径为42mm；

所述钢锭坯料的加热温度为1000℃～1100℃，加热时间35s～45s。优选地，加热温度为1050℃，加热时间为40s；

所述加热后的红钢锭导入轧制装置施加的挤压力155T～165T，挤压时间2s～2.2s。优选地，导入轧制装置施加的挤压力为160T，挤压时间为2.1s，可通过调制轧辊的驱动机构的驱动速度，进而调节轧辊的速度，轧制速率快、效果好。

Claims (10)

1.一种杆件锻造坯料的轧制装置，包括机架及机架上设置辊芯彼此平行布置的上、下轧辊(10、20)，其特征在于：驱动机构驱动所述的上、下轧辊(10、20)同向转动，上、下轧辊(10、20)的辊身上凸出状设置有与待轧制棒料周面吻合的轧制面(11、21)，轧制面(11、21)按平面展开后的周边围成的区域为三角形，其中顶角(111、211)位于轧辊中部，处于轧制初始位置时的上、下轧辊(10、20)上的顶角(111、211)的上下位置对应、顶角指向向反，构成顶角(111、211)的两边在轧辊辊面上沿轴向向两端且沿圆周方向延伸，轧制面(11、21)在圆周方向的由头至尾的弧长相同，位于顶角(211)所示方向的前部旁侧的下轧辊(20)上设置待轧制棒料的限位凸块(22)。

2.根据权利要求1所述的杆件锻造坯料的轧制装置，其特征在于：所述的轧制面(11、21)设置在弧面板(10A、20A)的表面上，上、下轧辊(10、20)辊身上依次布置若干弧面板(10A、20A)。

3.根据权利要求1或2所述的杆件锻造坯料的轧制装置，其特征在于：轧制面(11、21)的前段轮廓面(11a、21a)与待轧制棒料的中段杆身的截面轮廓相符，所述的轧制面(11、21)中后段轮廓面(11b、21b)与待轧制棒料的两端杆身的截面轮廓相符。

4.根据权利要求3所述的杆件锻造坯料的轧制装置，其特征在于：所述轧制面(11、21)的前段轮廓面(11a、21a)为一整体的板面，该板面的轮廓面与待轧制棒料的中段杆身的截面轮廓相符，轧制面(11、21)中后段轮廓面(11b、21b)沿上下轧辊(10、20)周向方向并向轴向两端延伸，轧制面(11、21)中后段轮廓面(11b、21b)之间为空缺区域(B)。

5.根据权利要求1或2所述的杆件锻造坯料的轧制装置，其特征在于：上、下轧辊(10、20)辊芯连线的垂直方向的两侧各设置有限位板(30)，两侧限位板(30)的尾端各固定设置在机架上，两侧限位板(30)的首端向上、下轧辊(10、20)之间形成的轧制口延伸，两侧限位板(30)的首端下方与下轧辊(20)的辊面间隔设置，且该间距尺寸大于待轧制杆件最终成型的最大外径。

6.根据权利要求4所述的杆件锻造坯料的轧制装置，其特征在于：轧制面(11、21)设置有用于增大与待轧制棒料摩擦力的防滑刻痕(112、212)，防滑刻痕(112、212)沿着轧制面(11、21)周向顺延，防滑刻痕(112、212)与待轧制杆件的较小杆径端对应设置。

7.根据权利要求2所述的杆件锻造坯料的轧制装置，其特征在于：所述弧面板(10A、20A)的边缘轮廓包括两条平行的直边段及两条弧边段，弧面板(10A、20A)的直边段与上、下轧辊(10、20)的轴芯线平行且贴合设置，弧面板(10A、20A)的弧边段圆周方向连嵌顺延布置。

8.根据权利要求7所述的杆件锻造坯料的轧制装置，其特征在于：弧面板(10A、20A)的两端且位于轧制面(11、21)的外侧设置有安装孔，所述的上、下轧辊(10、20)上对应开设有安装槽(12、23)，所述安装槽(12、23)的槽长方向与轧辊(10、20)的辊长方向平行，安装槽(12、23)为收口状的T形槽，安装孔上穿设有安装螺栓，安装螺栓的端头部伸入安装槽(12、23)的大端的槽底且与槽底内的螺母固定。

9.一种如权利要求1所述杆件的成型方法，其包括以下步骤：

a)、下料，将制作杆件的线棒材原料切割成小段的钢锭坯料；

b)、对钢锭坯料进行高温加热，加热成便于轧制的红钢状态；

c)、将加热后的红钢锭导入轧制装置，轧制出待成型杆件的锻造坯料；

d)、将轧制出的待成型杆件的锻造坯料导入模锻机内的模腔内，模锻机工作并对模腔内的锻造坯料进行压制；

e)、将模锻腔内压制后的坯料取出进行切边处理，并最终得到成平杆件。

10.根据权利要求8所述的杆件成型方法，其特征在于：所述切割的钢锭坯料为圆柱状，钢锭坯料的长度为345mm、直径为42mm；所述钢锭坯料的加热温度为1000℃～1100℃，加热时间35s～45s；所述加热后的红钢锭导入轧制装置施加的挤压力155T～165T，挤压时间2s～2.2s。