專利名稱：一種中高頻感應加熱軸向進給滾軋成形螺紋件的方法
技術領域：
本發明屬于先進材料成形技術領域，具體涉及ー種中高頻感應加熱軸向進給滾軋成形螺紋件的方法。
背景技術：
螺紋件是機械制造業中關鍵的聯接以及傳動零件，在航天機械、機床、儀器儀表，汽車以及各種車輛應用非常廣泛。通常，需要加工螺紋的零件占整機零件數量的60%以上。螺紋零件的加工，普遍存在勞動強度大、生產效率低、成本高和產品精度低等問題。隨著航空、航天、汽車及機械エ業的迅速發展，各類螺紋零件的需求量日益増加，不斷出現在高速、大負荷、動載條件下工作的需求，這對螺紋件的強度、精度提出了更高的要求。傳統的切削加工方法不僅效率低，而且由于切斷金屬纖維，降低了零件的質量，難以適用這種需要。螺紋滾軋加工方法是ー種優質、高效、低成本的先進的無屑エ藝方法，對高生產效率·以及高機械性能要求的精密螺紋零件，顯示出極大的優越性。然而目前的螺紋冷滾軋方法對成形材料硬度和延伸率有嚴格的要求，難以成形材料硬度大于HRC37、延伸率小于8%的螺紋件；對于材料延伸率在89Γ12%之間的材料，難以成滾軋成形高質量的螺紋件。并且對于室溫下變形抗カ大的材料，其螺紋冷滾軋成形過程不僅成形載荷大、材料流動困難，而且成形設備傳動系統和整體剛度也面臨極大的挑戰。溫成形集中了冷成形和熱成形エ藝的優點，不僅可有效降低變形抗力、降低材料硬度，提高金屬材料塑性成形能力；并且避免了熱成形能耗大，易產生過熱、氧化、脫碳，以及加工余量大等缺點；能夠獲得較好的產品表面質量和較高的尺寸精度。目前，由于溫成形的諸多優點，眾多學者對該エ藝開展了廣泛的研究，應用到很多生產場合并取得了滿意的效果，例如溫拉深成形、溫擠壓成形、溫鍛精密成形等，但還沒有將溫成形技術應用于軸向進給滾軋成形螺紋件的塑性加工エ藝中。
發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供ー種中高頻感應加熱軸向進給滾軋成形螺紋件的方法，螺紋件成形載荷小，材料流動性能好，能夠加工材料變形抗力大、硬度大和細長軸類螺紋件，具有成形精度和表面質量高、生產效率高、加工范圍廣、通用性強的優點。為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為ー種中高頻感應加熱軸向進給滾軋成形螺紋件的方法，包括如下步驟步驟1，裝夾エ件2，エ件2由前頂尖I及后頂尖3夾緊，使エ件2的軸線同兩個滾軋模具5的軸線在同一水平面上，兩個滾軋模具5軸線平行，對稱分布在エ件2兩側；步驟2，エ件2上成形螺紋段端部區域表面局部加熱，具體為2. I、エ件2向滾軋模具5方向進給，エ件2上成形螺紋段進入中高頻感應加熱器4內，中高頻感應加熱器4配置在滾軋模具5和エ件2裝夾位置之間，エ件2上成形螺紋段靠近滾軋模具5 —端同中高頻感應加熱器4靠近滾軋模具5 —端對齊，加熱區域長度為中高頻感應加熱器4加熱段a的長度為La，中高頻感應加熱器4靠近滾軋模具5 —端同相鄰的滾軋模具5端面之間空隙段b的長度為Lb,滾軋模具5滾軋螺紋段c的長度為L。，長度LaLb和L。滿足公式La = Lb〈L。(I)；2. 2、中高頻感應加熱器4開始工作，エ件2上成形螺紋段在加熱段a內的表面加熱層深度Λ應滿足公式Δ = 4 ^+0-5-2.5)(^-^)；式中dz為坯料螺紋區域滾軋前坯料直徑噸為成形螺紋小徑；d為成形螺紋大徑;2. 3、加熱段a內エ件的表面加熱層深度Λ內的溫度達到預定的成形溫度Τ，其加熱時間為t，成形溫度T是在變形材料藍脆區溫度以上，充分進行再結晶的溫度以下的溫成形 溫度；或是在充分進行再結晶的溫度以上的熱成形溫度；加熱時間t依據鍛造生產中采用電磁感應加熱時確定最短加熱時間的方法確定，其中加熱段a內エ件中心溫度和表面層溫度差AT在200°C (T_50°C)范圍內選擇；步驟3，エ件2已加熱段進入中高頻感應加熱器4和滾軋模具5之間空隙段b，エ件2已加熱段靠近滾軋模具5 —端同滾軋模具5端面對齊；步驟4，連續的中高頻感應加熱和軸向進給，由滾軋模具5完成エ件2上螺紋的滾軋成形，當エ件2上成形螺紋段全部脫離中高頻感應加熱器4后，中高頻感應加熱器4停止工作；兩個滾軋模具5同步同向轉動，兩個滾軋模具5同時作徑向進給，當滾軋模具5完成徑向總進給量S吋，滾軋模具5停止徑向進給，僅作旋轉運動；加熱段a內的表面加熱層深度Λ應滿足公式Δ =ち一名+(1-5 2.5)(ゴ一J )エ
2
2軸向進給速度Va應滿足公式Va = I ;
I式中Λ L為エ件2每轉軸向進給量，Δ L由滾軋模具5表面的螺紋升角和被成形螺紋件的螺紋升角的差值以及滾軋模具5轉速確定，滾軋模具5徑向進給速度υ r應滿足
Λ' I.
公式一<2 ;
ヮa步驟5，エ件2由前頂尖I及后頂尖3夾緊同時反向退出，卸料。本發明將中高頻感應加熱與軸向進給滾軋成形螺紋有機結合，實現軸向進給滾軋成形高強度、高硬度材料的長螺紋件；中高頻感應加熱器在滾軋成形模具和エ件裝夾位置之間，僅對即將開始滾軋變形的部分成形區域進行加熱；滾軋成形模具表面螺紋升角同被滾軋零件的螺紋件螺紋升角不同，滾軋成形エ件軸向進給；エ件軸向進給運動下，進入中高頻感應加熱器的成形區域連續加熱；中高頻感應加熱器僅對將發生塑性變形的表面局部區域加熱；減少熱量損失，節省能源；可降低材料變形抗力，提高金屬塑性變形能力；可加工材料變形抗カ大、硬度大和細長軸類螺紋件。
圖I為本發明的流程圖。圖2為本發明所用裝置連接示意圖。圖3為本發明的中高頻感應加熱器和滾軋模具區域的前視圖。圖4為本發明的エ件2和滾軋模具5布局及運動示意。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做詳細描述。實施例本實施例采用エ件2的材料為42CrMo高強度鋼，室溫25° C下的屈服強度為1320MPa，抗拉強度為 1510MPa。參照圖1，ー種中高頻感應加熱軸向進給滾軋成形螺紋件的方法，包括如下步驟步驟1，裝夾エ件2，エ件2由前頂尖I及后頂尖3夾緊，使エ件2的軸線同兩個滾軋模具5的軸線在同一水平面上，兩個滾軋模具5軸線平行，對稱分布在エ件2兩側；步驟2，エ件2上成形螺紋段端部區域表面局部加熱，具體為2. I、エ件2向滾軋模具5方向進給，エ件2上成形螺紋段進入中高頻感應加熱器4內，參照圖2，中高頻感應加熱器4配置在滾軋模具5和エ件2裝夾位置之間，エ件2上成形螺紋段靠近滾軋模具5 —端同中高頻感應加熱器4靠近滾軋模具5 —端對齊，參照圖3，加熱區域長度為中高頻感應加熱器4加熱段a的長度為La，中高頻感應加熱器4靠近滾軋模具5 —端同相鄰的滾軋模具5端面之間空隙段b的長度為Lb，滾軋模具5滾軋螺紋段c的長度為L。，長度La、Lb和L。滿足公式La = Lb〈L。；2. 2、中高頻感應加熱器開始工作；エ件上成形螺紋段在加熱段a內的表面加熱層
深度Δ應滿足公式
權利要求
1.一種中高頻感應加熱軸向進給滾軋成形螺紋件的方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟1，裝夾工件(2)，工件(2)由前頂尖(I)及后頂尖(3)夾緊，使工件(2)的軸線同兩個滾軋模具(5)的軸線在同一水平面上，兩個滾軋模具(5)軸線平行，對稱分布在工件(2)兩側； 步驟2，工件(2)上成形螺紋段端部區域表面局部加熱，具體為 .2.I、工件(2)向滾軋模具(5)方向進給，工件(2)上成形螺紋段進入中高頻感應加熱器(4)內，中高頻感應加熱器(4)配置在滾軋模具(5)和工件(2 )裝夾位置之間，工件(2 )上成形螺紋段靠近滾軋模具(5) —端同中高頻感應加熱器(4)靠近滾軋模具(5) —端對齊， 加熱區域長度為中高頻感應加熱器(4)加熱段a的長度為La，中高頻感應加熱器(4)靠近滾軋模具(5) —端同相鄰的滾軋模具(5)端面之間空隙段b的長度為Lb，滾軋模具(5)滾軋螺紋段c的長度為L。，長度La、Lb和L。滿足公式La = Lb〈L。； . 2.2、中高頻感應加熱器(4)開始工作，工件(2)上成形螺紋段在加熱段a內的表面加熱層深度Λ應滿足公式
全文摘要
一種中高頻感應加熱軸向進給滾軋成形螺紋件的方法，先裝夾工件，對工件上成形螺紋段端部區域表面進行加熱，滾軋成形模具對先加熱段進行滾軋成形，滾軋成形模具表面螺紋升角同被滾軋零件的螺紋件螺紋升角不同，滾軋成形工件軸向進給，軸向進給滾軋成形開始后，軸向進給運動下進入中高頻感應加熱器的成形區域連續加熱，由滾軋模具完成工件上螺紋的滾軋成形，中高頻感應加熱器在滾軋成形模具和工件裝夾位置之間，中高頻感應加熱器僅對即將開始滾軋變形的部分成形區域內將發生塑性變形的表面局部區域加熱，本發明具有螺紋成形力小、熱量損失少、節省能源等優點。
文檔編號B21H3/04GK102814436SQ20121030357
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者張大偉, 趙升噸, 李泳嶧, 范淑琴 申請人:西安交通大學