[发明专利]一种用于梯形截面轴承环轧制的环坯及环坯设计方法

说明书

本发明提出一种用于梯形截面轴承环轧制的环坯及环坯设计方法，包括圆环形本体，圆环形本体的两端头的外表面为对称的圆锥形结构，通过合理分配环坯金属体积，保证热轧中金属体积沿周向流动成形梯形截面轴承环锻件，先对环坯和锻件的体积进行关联性分析，定义体积分配系数μ和体积比系数λ，再对热轧成形的梯形截面轴承环锻件截面应变均匀性进行评估，得出显著提高梯形截面轴承环锻件变形均匀性的最佳结构。本发明提高梯形截面轴承环变形均匀性，进而提高梯形截面轴承环组织细化均匀性。

技术领域

本发明属于梯形截面轴承环件轧制成形的技术领域，尤其涉及一种用于梯形截面轴承环轧制的环坯及环坯设计方法。

背景技术

目前，轴承公司普遍采用一端有锥度的轴承环坯(如附图1所示)热轧成形制造梯形截面轴承环锻件，该轴承环坯小端呈锥形，热轧中金属沿着轴向从大端向小端流动填充空腔。在环锻件大端，金属轧制成形；而环锻件小端，金属填充成形，这导致梯形截面轴承环锻件塑形变形轴向分布不均匀，梯形截面轴承环锻件组织细化不均匀，材料内部产生大量的位错、亚结构等晶体缺陷分布不均匀，导致再结晶形核位置分布不均匀，梯形截面轴承环组织细化不均匀。需要通过改进环坯结构合理分配毛坯金属体积，使热轧成形的梯形截面轴承环应变分布较均匀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于梯形截面轴承环轧制的环坯及环坯设计方法，根据轧辊结构特点合理分配环坯金属体积，保证热轧中金属体积沿周向流动成形梯形截面轴承环，提高梯形截面轴承环变形均匀性，进而提高梯形截面轴承环组织细化均匀性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于梯形截面轴承环轧制的环坯，其特征在于，包括圆环形本体，所述圆环形本体的两端头的外表面为对称的圆锥形结构。

一种用于梯形截面轴承环轧制的环坯的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)首先将梯形截面轴承环锻件沿轴向分割为上倒圆台段、小圆柱段和下圆台段三部分，体积分别为V₁、V₂、V₃，V₁＝V₃，锻件的总体积V＝2V₁+V₂，再将环坯沿轴向分割为上圆台段、大圆柱段和下倒圆台段三部分，体积分别为V₀₁、V₀₂、V₀₃，V₀₁＝V₀₃，环坯的总体积V₀＝2V₀₁+V₀₂，根据体积不变原则，有V＝V₀，然后对锻件和环坯中间段的体积进行关联分析，定义锻件和环坯的体积分配系数μ以及体积比系数λ；

S2)通过参数化建立梯形截面轴承环坯热轧成形模型，对热轧成形的梯形截面轴承环截面应变均匀性通过如下公式评估，

其中，ε'—等效应变标准差；ε_i—各节点单位等效应变值；n—节点单位数量；—等效应变平均值，

进而确定不同环坯结构热轧成形的梯形截面轴承环的应变标准差，从而得出显著提高梯形截面轴承环的变形均匀性的最佳梯形截面轴承环坯结构，即可确定合理体积分配系数μ和体积比系数λ。

按上述方案，所述步骤S1)中包括如下内容：锻件高度为B，外径为D，最大内径为D₁，最小内径为d，小圆柱段高度为b，下圆台段的轴向截面为梯形AKCG，梯形上下两底边与中心线的交点分别为E、F，两腰延长线的交点为O，根据几何学，ΔOAK～ΔOCG，有AK/CG＝OE/OF，设OE＝h₁，则得到：又因为AK＝d，CG＝D₁，则有由此得到：