月向哲等：芯棒直径对楔横轧5Cr21M9Ni4N空心气门壁厚均匀性的影响规律 ·271· dDm,轧件外径和内径沿轴向的最小值分别为 dn、D,则外径和内径的相对圆柱度分别为 14B —。一仿真外径 一·一仿真内径 dmaxdmin (5) 12 一实验外径 e = dnasdin 一实验内径 Dn-Duin 10 E=D+D (6) 8 相对圆柱度包括了横截面和轴剖面两个方向的误 6 差.外径的相对圆柱度e和内径的相对圆柱度E都 小，则说明空心件的壁厚较均匀；否则说明空心件的壁 厚是不均匀的. 3 按照上述定义计算的外径和内径的相对圆柱度如 2 图7所示.仿真结果表明，当芯棒直径小于4mm时， 花棒直径/mm 随着芯棒直径的增加，轧制的外径和内径相对圆柱度 图7相对圆柱度曲线 减小，料头尺寸基本不变，壁厚均匀性改善：当芯棒直 Fig.7 Curves of relative cylindricity 径大于4mm时，轧件的外径相对圆柱度随芯棒直径的 增加而增加，料头长度变大，轧件出现缩颈或拉断现 的壁厚越均匀.为阐明其中原因，选取无芯棒轧制状 象，轧件的内径相对圆柱度随芯棒直径的增加而减小， 态为参考来研究带d=3mm芯棒轧制空心件的过程， 轧件的壁厚均匀性随之恶化.这说明芯棒直径存在一 参考点P1和研究点P2如图8(a)所示. 个临界值，当芯棒尺寸小于该值时，空心件的壁厚随芯 图8为轧制过程中，P1、P2的各应变曲线.在1.6 棒尺寸的增加而变得均匀，即壁厚均匀性得到改善：当 s之前，由于P2对应的内壁还没有与芯棒接触，故P1、 芯棒尺寸大于该值时，空心件的壁厚均匀性随芯棒尺 P2各应变基本相同.在1.6s之后，二者应变不再一 寸的增加而恶化，主要表现为缩颈或拉断. 致.对于径向应变，P1、P2呈压缩状态，且P2径向应 3.2芯棒直径对壁厚均匀性改善的分析 变波动小，其值与P1的峰值接近，最终，P2的径向压 图7显示，当芯棒直径小于4mm时，随着芯棒直 应变略小于P1的径向压应变.P1、P2的周向应变表 径的增加，轧件内外径的相对圆柱度明显减小，即轧件 现出不同的性质，P2的周向应变在0值附近表现为拉 D 0.2a 0.3b) 0.2 0.1 -02 -0.4 -0.1 -0.5 -0.2 -0.3 -0.4 -05 1200.510152.02.53.0354.0455.0 -0.600510152.02.53.03540455.0 时间/s 时间/s 0.6c) 4[ =p1 12 0.5 P2 0.4 10 P2 0.3 8 61 0.1 3 0.1 0 0.260510古2.023035404550 0050占202站3035404550 时间s 时间s 图8P1、2应变曲线 Fig.8 Strain curves of Pl and P2闫向哲等: 芯棒直径对楔横轧 5Cr21Mn9Ni4N 空心气门壁厚均匀性的影响规律 dmax、Dmax,轧件外径和内径沿轴向的最小值分别为 dmin 、Dmin ,则外径和内径的相对圆柱度分别为 e = dmax - dmin dmax + dmin , (5) E = Dmax - Dmin Dmax + Dmin . (6) 相对圆柱度包括了横截面和轴剖面两个方向的误 差. 外径的相对圆柱度 e 和内径的相对圆柱度 E 都 小,则说明空心件的壁厚较均匀;否则说明空心件的壁 厚是不均匀的. 图 8 P1、P2 应变曲线 Fig. 8 Strain curves of P1 and P2 按照上述定义计算的外径和内径的相对圆柱度如 图 7 所示. 仿真结果表明,当芯棒直径小于 4 mm 时, 随着芯棒直径的增加,轧制的外径和内径相对圆柱度 减小,料头尺寸基本不变,壁厚均匀性改善;当芯棒直 径大于 4 mm 时,轧件的外径相对圆柱度随芯棒直径的 增加而增加,料头长度变大,轧件出现缩颈或拉断现 象,轧件的内径相对圆柱度随芯棒直径的增加而减小, 轧件的壁厚均匀性随之恶化. 这说明芯棒直径存在一 个临界值,当芯棒尺寸小于该值时,空心件的壁厚随芯 棒尺寸的增加而变得均匀,即壁厚均匀性得到改善;当 芯棒尺寸大于该值时,空心件的壁厚均匀性随芯棒尺 寸的增加而恶化,主要表现为缩颈或拉断. 3郾 2 芯棒直径对壁厚均匀性改善的分析 图 7 显示,当芯棒直径小于 4 mm 时,随着芯棒直 径的增加,轧件内外径的相对圆柱度明显减小,即轧件 图 7 相对圆柱度曲线 Fig. 7 Curves of relative cylindricity 的壁厚越均匀. 为阐明其中原因,选取无芯棒轧制状 态为参考来研究带 d = 3 mm 芯棒轧制空心件的过程, 参考点 P1 和研究点 P2 如图 8(a)所示. 图 8 为轧制过程中,P1、P2 的各应变曲线. 在 1郾 6 s 之前,由于 P2 对应的内壁还没有与芯棒接触,故 P1、 P2 各应变基本相同. 在 1郾 6 s 之后,二者应变不再一 致. 对于径向应变,P1、P2 呈压缩状态,且 P2 径向应 变波动小,其值与 P1 的峰值接近,最终,P2 的径向压 应变略小于 P1 的径向压应变. P1、P2 的周向应变表 现出不同的性质,P2 的周向应变在 0 值附近表现为拉 ·271·