1. 輥鍛變形特點

輥鍛是材料在一對反向旋轉(zhuǎn)模具的作用下產(chǎn)生塑性變形得到所需鍛件或鍛坯的塑性成形工藝。輥鍛變形原理如圖1所示。輥鍛變形是復(fù)雜的三維變形。大部分變形材料沿著長度方向流動使坯料長度增加，少部分材料橫向流動使坯料寬度增加。輥鍛過程中坯料根截面面積不斷減小。輥鍛適用于軸類件拔長，板坯輾片及沿長度方向分配材料等變形過程。輥鍛工藝的分類和應(yīng)用見表1。

2．輥鍛基本原理

（1）坯料的咬入 只有坯料被輥鍛模咬入才能建立起輥鍛過程，在實際生產(chǎn)中有端都自然咬入和中間咬入兩種咬入方式，如圖2所示。在端部自然咬入進，模具與坯料之詞的摩擦力是咬入的主動力，而坯料受到的壓力p的分力是咬入的阻力，圖中α稱咬入角。提高摩擦系數(shù)，減少咬入角有利于實現(xiàn)咬入條件，提高摩擦系數(shù)可用模具表面粗糙化來實現(xiàn)，減少咬入角可用減少絕對壓下量來實現(xiàn)。中間咬入是由輥鍛模上的突出部位直接壓入坯料而強行將坯料拽入變形區(qū)，咬入時不受摩擦影響，咬入角可以加大。為了減少輥鍛道次，增加每道次的壓下量采用中間咬入是必需的。端部自然咬入時咬入角不大于25º，中間咬入時可達：32º～37º。

（2）前滑 輥鍛過程中，每一時刻流入變形區(qū)與流出變形區(qū)的材料體積相等，而變形區(qū)的高度是變化的，因此材料沿輥鍛方向運動速度也是變化的，在變形區(qū)出口處材料運動速度大于鍛輥線速度。這一現(xiàn)象稱為前滑。由于輥鍛件的長度由出口處運動速度決定，因此計算前滑有重要意義，計算前滑的芬克公式為
S＝（R/h-1/2）r2
r＝（α/2）×（1-α/2β）

式中 S——前滑值；
R——輥鍛模半徑；
α——咬入角；
β——摩擦角；
h——變形區(qū)出口處高度（見圖3）。
芬克公式是在忽略寬民的條件下導(dǎo)出的，是計算簡單變形的近似公式。對于受型槽約束的縱向變斷面輥鍛，其前滑值較簡單輥鍛小。
 

（3）寬展 材料經(jīng)過輥鍛在橫向上流動形成了寬展。影響寬展的因素主要有：絕對壓下量，輥鍛模直徑、坯料原始寬度與摩擦系數(shù)等。絕對壓下量增加，輥鍛模直徑增加、摩擦系數(shù)增加、原始坯料寬度減小，都使寬展加大。理論上計算展寬的公式較多，但都是在某一特定條件下提出的，在計算復(fù)雜型槽輥鍛時誤差較大。目前采用相應(yīng)矩形法，即把型槽折算成矩形，借用平輥軋制時的公式，然后進行修正。

3. 輥鍛模具設(shè)計要點

1）對于制坯輥鍛，應(yīng)按照計算毛坯圖的要求選擇坯料，根據(jù)最大變形程度計算出輥鍛道次，選擇型槽系統(tǒng)，合理分配道次變形量。根據(jù)變形規(guī)律計算出每道次的坯料截面尺寸，使各道次變形相適應(yīng)，合理選擇型槽系是關(guān)鍵。型槽系方案圖4所示，表2列出了常用型槽系。

在選擇型槽系時，除合理分配變形量外，尚需考慮輥鍛時的穩(wěn)定性。要注意型槽形狀與坯料之間的配合關(guān)系，還要考慮到增大變形量受到穩(wěn)定性條件的限制。

2）對于成形輥鍛型槽，除考慮制壞輥鍛設(shè)計的要點外，還要考慮成形性及尺寸精度的要求。由圖3所示，輥鍛時后滑區(qū)占據(jù)變形區(qū)的大部分，因此型槽后壁易成形而前壁難成形?？赏ㄟ^轉(zhuǎn)換輥鍛方向的方式使前后壁各處于一次易成形區(qū)，從而使型槽充滿良好。準確計算前滑值可保證長度方向的尺寸精度。除了在理論上計算外，參考已有實測數(shù)據(jù)的實例也很重要。

4．輥鍛設(shè)備

目前常用的輥鍛機可分為雙支撐式、懸臂式和復(fù)合式三種類型。早期出現(xiàn)的類似軋鋼機式的分壁式輥鍛機已很少見到。在輥鍛制坯生產(chǎn)線上常見的是自動輥鍛機。這種輥鍛機是把雙支撐輥鍛機與自動化機械手聯(lián)接在一起，實現(xiàn)了多道次輥鍛的全部自動化。自動輥鍛機已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，其技術(shù)參數(shù)見表3

5. 輥鍛成形的發(fā)展有兩個重要領(lǐng)域。

其一是精密輥鍛技術(shù)，包括冷精輥技術(shù)。在板片類零件的精密成形上有良好的發(fā)展前景，如在葉片成形與變截面鋼板彈簧上均有優(yōu)勢。其二是在長軸類鍛件生產(chǎn)上實現(xiàn)體積分配與預(yù)成形，減少最終成形負荷，組成精輥精鍛復(fù)合生產(chǎn)線，用較少投資大批量生產(chǎn)復(fù)雜鍛件。載貨汽車前軸精輥精鍛生產(chǎn)線是一個成功的范例。這種生產(chǎn)線投資只有傳統(tǒng)的萬噸壓力機生產(chǎn)線的1/5～l/8，而產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)能力相當。輥鍛成形技術(shù)的發(fā)展將在以上兩方面推動我國鍛造行業(yè)的技術(shù)進步。