·390 工程科学学报，第41卷，第3期 6回 1050℃ 4 1100℃ =40%T=1050℃ =60%T=1050℃ e-3.57mm e=1.63mm 30 4 50 60 成形角.（们 图11成形角对不圆度的影响.()影响规律曲线：(b)特定工况轧件的不圆度对比 Fig.12 Effect of forming angle on roundness error:(a)curve of influence rule:(b)roundness error at different parameters 横轧轧制厚壁空心轴类件时，选用较大成形角对轧 样会影响轧件的旋转条件、缩颈条件及表面螺旋痕 件成形精度起积极作用.成形角越大，轧件变形区 状况，同时轧辊辊面长度也主要受展宽角的影响. 域所受径向分力显著减小，引起轧件金属轴向流出 展宽角越大轧辊楔面长度越小，使得轧辊及轧机尺 的摩擦力以及切向扩张的摩擦力显著减小：同时轴 寸减少.在工艺条件允许的情况下，应尽量选用较 向分力变大，切向分力减小.成形角变大后，变形区 大展宽角.对成形角α=50°、展宽角B=3°14°/5°/ 金属越易沿轴向流动，沿径向和切向流动的金属量 6°、断面收缩率山=35%、轧制温度T=1050℃/ 相对减少，从而有效减轻了轧件“失圆”趋势 1100℃进行仿真仿真.仿真完成后各工况不圆度如 3.4展宽角的影响规律 图12所示. 展宽角也是重要的楔横轧轧辊参数，其大小同 6r( (b) 1050℃ 长 1100℃ =3%T-1100℃ -5%T-1100℃ 3 5 e=1.27mm e=4.12mm 展宽角. 图12展宽角对不圆度的影响.()影响规律曲线：()特定工况轧件的不圆度对比 Fig.12 Effect of stretch angle on roundness error:(a)curves of influence rule:(b)roundness error at different parameters 由图12得出，随展宽角增大，不圆度呈增大趋 坯料与有限元仿真模型采用的参数保持一致，选择 势，提高轧制温度可以抑制这种趋势.说明楔横轧 外径50mm、内孔径12.5mm的25CrMo4厚壁空心 轧制厚壁空心轴类件时，选用较小展宽角对轧件成 钢管作为实验坯料；采用直径12mm的4Cr9Si2耐 形精度起积极作用.展宽角越大轧件瞬时展开金属 热钢圆棒料作为芯棒.。根据实验条件将轧辊成形 量越大，沿轴向的塑性变形区积减少，这使得轧件切 角、展宽角、轧制温度及断面收缩率等参数分别进行 向分力及径向分力增大，接触区金属更易沿切向流 确定，具体见表1所示 动：而轴向摩擦力有所增加，阻碍金属轴向流动，这 表1轧制验证实验工艺参数 些原因加重轧件不圆化趋势 Table 1 Process parameters of the verification rolling experiment 成形角， 展宽角， 断面收缩率， 轧制温度， 4 厚壁空心轴轧制验证实验 a/() B1() 中/% T/℃ 3,4 35,50,65 1050,1100 4.1实验方案与过程 50,60 对厚壁空心轴进行轧制验证实验，将实验结果 实验所用轧辊如图13所示.设备为北京科技 与有限元仿真结果进行对比分析，验证有限元仿真 大学零件轧制中心的H630型楔横轧机.通过对 模型的有效性和仿真结果的正确性.实验中各工艺 初次加工完的轧辊进行修整，可得到实验所需的 参数将根据有限元建模时的各项参数来选择.原始 各种成形角及展宽角；不同的断面收缩率则可以工程科学学报，第 41 卷，第 3 期 图 11 成形角对不圆度的影响． ( a) 影响规律曲线; ( b) 特定工况轧件的不圆度对比 Fig． 12 Effect of forming angle on roundness error: ( a) curve of influence rule; ( b) roundness error at different parameters 横轧轧制厚壁空心轴类件时，选用较大成形角对轧 件成形精度起积极作用． 成形角越大，轧件变形区 域所受径向分力显著减小，引起轧件金属轴向流出 的摩擦力以及切向扩张的摩擦力显著减小; 同时轴 向分力变大，切向分力减小． 成形角变大后，变形区 金属越易沿轴向流动，沿径向和切向流动的金属量 相对减少，从而有效减轻了轧件“失圆”趋势． 3. 4 展宽角的影响规律 展宽角也是重要的楔横轧轧辊参数，其大小同 样会影响轧件的旋转条件、缩颈条件及表面螺旋痕 状况，同时轧辊辊面长度也主要受展宽角的影响． 展宽角越大轧辊楔面长度越小，使得轧辊及轧机尺 寸减少． 在工艺条件允许的情况下，应尽量选用较 大展宽角． 对成形角 α = 50°、展宽角 β = 3° /4° /5° / 6°、断面收 缩 率 ψ = 35% 、轧 制 温 度 T = 1050 ℃ / 1100 ℃进行仿真仿真． 仿真完成后各工况不圆度如 图 12 所示． 图 12 展宽角对不圆度的影响． ( a) 影响规律曲线; ( b) 特定工况轧件的不圆度对比 Fig． 12 Effect of stretch angle on roundness error: ( a) curves of influence rule; ( b) roundness error at different parameters 由图 12 得出，随展宽角增大，不圆度呈增大趋 势，提高轧制温度可以抑制这种趋势． 说明楔横轧 轧制厚壁空心轴类件时，选用较小展宽角对轧件成 形精度起积极作用． 展宽角越大轧件瞬时展开金属 量越大，沿轴向的塑性变形区积减少，这使得轧件切 向分力及径向分力增大，接触区金属更易沿切向流 动; 而轴向摩擦力有所增加，阻碍金属轴向流动，这 些原因加重轧件不圆化趋势． 4 厚壁空心轴轧制验证实验 4. 1 实验方案与过程 对厚壁空心轴进行轧制验证实验，将实验结果 与有限元仿真结果进行对比分析，验证有限元仿真 模型的有效性和仿真结果的正确性． 实验中各工艺 参数将根据有限元建模时的各项参数来选择． 原始 坯料与有限元仿真模型采用的参数保持一致，选择 外径 50 mm、内孔径 12. 5 mm 的 25CrMo4 厚壁空心 钢管作为实验坯料; 采用直径 12 mm 的 4Cr9Si2 耐 热钢圆棒料作为芯棒． 根据实验条件将轧辊成形 角、展宽角、轧制温度及断面收缩率等参数分别进行 确定，具体见表 1 所示． 表 1 轧制验证实验工艺参数 Table 1 Process parameters of the verification rolling experiment 成形角， α/( °) 展宽角， β /( °) 断面收缩率， ψ/% 轧制温度， T /℃ 50，60 3，4 35，50，65 1050，1100 实验所用轧辊如图 13 所示． 设备为北京科技 大学零件轧制中心的 H630 型楔横轧机． 通过对 初次加工完的轧辊进行修整，可得到实验所需的 各种成形角及展宽角; 不同的断面收缩率则可以 · 093 ·