試論旋壓加工缺陷的成因與預(yù)防措施

路其超 青島高校重工機(jī)械制造有限公司

1 旋壓加工

1.1 旋壓加工的含義

旋壓加工是指將毛坯材料固定在模具上，通過模具自身高速旋轉(zhuǎn)對(duì)毛坯材料進(jìn)行施力作用，從而使材料形狀產(chǎn)生設(shè)定好的變化。由于旋輪與毛坯材料之間的接觸面積狹小，因而使毛料在局部受力較大，所以能夠?qū)Σ牧线M(jìn)行精密加工。

1.2 旋壓加工的特點(diǎn)

由于旋輪與毛坯材料之間存在接觸面積小，單位受壓力大的特點(diǎn)，因此在旋壓加工中能夠加工一些高強(qiáng)度的材料并且能夠產(chǎn)生較好的變形效果。

在傳統(tǒng)的機(jī)加工中，需要一整塊毛坯材料進(jìn)行加工，無法充分利用邊角料。而在旋壓加工中可以很好的利用邊角料，達(dá)到降低生產(chǎn)成本的作用。

在旋壓加工中，只需要對(duì)毛坯材料進(jìn)行一次性的加工操作，省卻了多道步驟。而在傳統(tǒng)的沖壓加工中則還需要對(duì)毛料進(jìn)行多次拉伸操作，具有繁瑣性。

2 旋壓加工的缺陷及成因

盡管旋壓加工具有良好的性能體現(xiàn)以及便利性，但是其自身在加工工藝上還是存在一定的不足之處。旋壓加工在加工過程中容易出現(xiàn)起皮、波紋、鼓包、裂紋、直線度差、擴(kuò)徑量大等問題，下面，我就對(duì)這些缺陷的具體表現(xiàn)以及成因進(jìn)行分析。

2.1 起皮

起皮是一種分離現(xiàn)象，指的是加工后的金屬表面產(chǎn)生了分離,表面呈魚鱗狀。其主要原因在于材料硬度過軟,施工過程中的減薄率和進(jìn)給率設(shè)定的過大。首先旋壓加工中的關(guān)鍵構(gòu)件——旋輪，如果其工作角偏大、沒有趨近角，并且旋輪的表面不光滑沒有潤(rùn)滑處理，也容易導(dǎo)致起皮現(xiàn)象的產(chǎn)生。另外，毛坯材料本身表面的固有缺陷也同樣會(huì)造成影響。

2.2 波紋

波紋現(xiàn)象是指在加工成型之后，完成品表面出現(xiàn)了波紋。這一問題的產(chǎn)生也是來源于多個(gè)方面。首先是芯模偏擺較大，并且轉(zhuǎn)速較大，在工作就會(huì)由此出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況。還有加工過程中,機(jī)械設(shè)備剛性不足,產(chǎn)生振動(dòng)導(dǎo)致材料表面有波紋。再次在傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于油路含氣，也會(huì)在加工過程中產(chǎn)生波動(dòng)。并且毛坯材料本身如果存在厚度不均勻的問題就容易在加工過程中產(chǎn)生波紋。

2.3 鼓包

鼓包現(xiàn)象就是在加工成品表面產(chǎn)生了鼓包。這一問題的出現(xiàn)與進(jìn)給率設(shè)定過大有密切關(guān)系。同時(shí)工件擴(kuò)徑較大，旋輪攻角較大也會(huì)產(chǎn)生此類問題。并且當(dāng)熱旋溫度過高，材料退火不均時(shí)，更容易出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象。

2.4 裂紋

裂紋現(xiàn)象是指在完成品的表面上產(chǎn)生了裂紋。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生在于旋輪加工時(shí)所設(shè)定的減薄率、懸輪與模具之間的間隙過大、進(jìn)給率、旋輪的工作角度過大。

2.5 直線度差

如果在旋輪加工過程中出現(xiàn)了直線度差的問題，一般是由于毛坯材料本身的壁厚偏差值較大。不僅如此，當(dāng)模具直線度較差時(shí)，導(dǎo)致加工工件直線度較差，當(dāng)定位環(huán)一端的端面船舷不平的現(xiàn)象時(shí)也會(huì)使最終的加工成果出現(xiàn)直線差。此外，旋輪之間如果存在壓力不平衡的問題，也會(huì)產(chǎn)生此類現(xiàn)象。

2.6 擴(kuò)徑量大

旋輪加工出現(xiàn)擴(kuò)徑量較大的問題，旋輪的圓角半徑過大是其中較為常見的原因之一。并且當(dāng)減薄率偏大時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)這類情況。或者當(dāng)軸向進(jìn)給量較小時(shí)，容易產(chǎn)生擴(kuò)徑量大的問題。

3 解決措施

由上文的分析可見，旋輪過程中出現(xiàn)的問題具有多樣性，因此要想真正解決旋輪加工所存在的問題，就要對(duì)癥下藥，針對(duì)各個(gè)不同的問題進(jìn)行不同的解決措施的選擇。

3.1 起皮問題的解決措施

針對(duì)起皮問題的產(chǎn)生原因，首先可以適當(dāng)降低各種參數(shù)值，并且在設(shè)備配備中，使用帶有趨進(jìn)角的旋輪，并且注意旋輪的潤(rùn)滑與冷卻，能夠更好的預(yù)防起皮現(xiàn)象的產(chǎn)生。如果已經(jīng)出現(xiàn)起皮問題了，就要及時(shí)進(jìn)行金屬表面起皮的修除，并且拋光旋輪的表面。在選擇毛坯材料上，應(yīng)該選擇表面完整無損，質(zhì)量達(dá)標(biāo)的加工材料。

3.2 波紋問題的解決措施

在上述波紋問題的產(chǎn)生原因中，旋輪轉(zhuǎn)速過快是一大原因，因此應(yīng)該適當(dāng)降低旋輪的轉(zhuǎn)速，并且為了保證旋輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的穩(wěn)定，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行充分的冷卻操作與潤(rùn)滑操作。并且油路的不穩(wěn)定也是必須要解決的問題，因此可以經(jīng)常進(jìn)行油路氣體的排放操作，并且保證排放過程中的穩(wěn)定，以便減小變形量。

3.3 鼓包問題的解決措施

在旋輪加工前期的準(zhǔn)備工作中應(yīng)該適當(dāng)增加增加進(jìn)給率，控制工件收徑，降低橢圓度。并且在旋輪加工過程中，保證熱旋時(shí)的溫度在額定范圍之內(nèi)，以便使加工操作能夠受熱均勻。

3.4 裂紋問題的解決措施

由于裂紋問題的部分原因與上文具有一定的相似性，因此在解決措施上也具有一定的共性。為了減少裂紋問題的產(chǎn)生，在前期的工作準(zhǔn)備中應(yīng)該適量調(diào)整各種加工參數(shù)，選擇減薄率，進(jìn)給率。

3.5 直線度差問題的解決措施

直線度差產(chǎn)生的一大原因就在于毛坯原料自身的缺陷，因此在選擇原料時(shí)，應(yīng)該使坯料壁厚差≤0.20mm。并且定位環(huán)的端面要及時(shí)修正，以便減小直線度差發(fā)生的可能性。同時(shí)，可以在旋輪加工中，安裝壓力平衡器，以保證整個(gè)過程的穩(wěn)定與平衡。

3.6 擴(kuò)徑量大問題的解決措施

對(duì)于擴(kuò)徑量大的問題，首先應(yīng)該在正式加工前的準(zhǔn)備工作中選擇合理的旋輪圓角半徑和減薄率，并且適當(dāng)提高軸向進(jìn)給率量。

4 結(jié)束語

對(duì)于旋輪加工中出現(xiàn)各種問題，只有妥善分析原因，并且因地制宜，才能最終解決問題。