專利名稱：一種回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工的液浸冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于金屬塑性成形領(lǐng)域，涉及一種回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工的液浸冷卻裝置及其工藝，適用于大中型回轉(zhuǎn)體金屬件的擴輾、旋壓等冷狀態(tài)(室溫)塑性成形加工過程變形熱的降溫冷卻。
背景技術(shù)：
當(dāng)對回轉(zhuǎn)體金屬件在室溫條件下進行回轉(zhuǎn)成形加工時，在外力通過模具的連續(xù)約束作用下，工件內(nèi)部會發(fā)生晶格滑移和錯位并對外釋放熱量使工件急劇升溫。這種因變形熱引起的升溫若不及時有效抑制會對工作模具造成損害，而且工件加工后的降溫過程也會產(chǎn)生一定程度的變形。當(dāng)加工變形量較小時，可通過噴灑冷卻液對工件進行降溫；當(dāng)加工變當(dāng)加工變形量加大并使溫升達到或超過100C°時，噴灑的冷卻液會產(chǎn)生汽化而失去冷卻作用。金屬的冷狀態(tài)塑性加工不僅能改變工件形狀、提高工件表面質(zhì)量和尺寸精度，而且由于保留了完整的纖維組織以及加工硬化作用，還可大幅提高工件的機械性能。同時，其加工特性也決定了這種工藝較之熱成形加工或機械加工，具有更顯著的節(jié)能節(jié)材效果。擴輾、旋壓等回轉(zhuǎn)成形工藝技術(shù)始于國外。但到目前為止，在成形過程中由于沒有有效制冷手段的限制，在室溫條件下也僅能對回轉(zhuǎn)體金屬件實施小變形量塑性加工。如原材料較簿、變形量小于10_的中小型軸承內(nèi)外環(huán)冷輾，車用發(fā)動機皮帶輪旋壓等。而對原材料較厚、變形量較大的回轉(zhuǎn)體件，如截面變形量超過25mm，直徑大于250mm的軋鋼機或鐵路車輛軸承內(nèi)外環(huán)等，則只能繼續(xù)沿用耗能耗材的熱成形加工和機械加工工藝。(如圖1所示)對于大變形量回轉(zhuǎn)體金屬件而言，采用冷狀態(tài)塑性回轉(zhuǎn)成形工藝技術(shù)進行加工，具有十分顯著的技術(shù)和經(jīng)濟效益，并且非常必要。那么，如何有效解決因變形熱引起的溫升抑制問題，就是發(fā)揮這種工藝技術(shù)優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是要有效解決大中型回轉(zhuǎn)體金屬件塑性成形加工過程因變形熱引起的溫升抑制問題。本實用新型提供一種回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工的液浸冷卻裝置及其工藝，本實用新型能有效解決回轉(zhuǎn)體件在加工過程中因變形熱引起的溫升抑制問題，突破了回轉(zhuǎn)體金屬件冷塑性成形加工技術(shù)應(yīng)用范圍的限制，尤其適合大變形量回轉(zhuǎn)體金屬件的冷塑性加工。本實用新型采用如下技術(shù)方案一種回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工的液浸冷卻裝置，包括回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工裝置和制冷裝置，其中回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工裝置的成形工作區(qū)域做成腔體，腔體內(nèi)裝有冷卻液，回轉(zhuǎn)體件浸在冷卻液中，所述腔體和制冷裝置連通。其中，所述腔體為封閉腔體或頂部設(shè)有開口的腔體。根據(jù)冷卻工藝要求，腔體可采用封閉或開放式結(jié)構(gòu)。其中，所述腔體為透視結(jié)構(gòu)，以便觀察工件成形過程。工件成形時所釋放的熱量隨液體通過腔體出口循環(huán)管路流入制冷裝置，經(jīng)制冷裝置制冷的液體再次通過進出口循環(huán)管路流入腔體，以此重復(fù)循環(huán)。一種回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工的液浸冷卻工藝，將回轉(zhuǎn)加工設(shè)備的成形工作區(qū)域做成腔體，并注入循環(huán)制冷流動的冷卻液，使工件和模具在浸入液體中的狀態(tài)下進行成形作業(yè)；腔體內(nèi)的冷卻液通過進出口循環(huán)管路流入制冷裝置，經(jīng)制冷裝置制冷的液體再次通過進出口循環(huán)管路流入腔體，以此循環(huán)。模具由芯軸(即內(nèi)輪)和旋輪(即外輪)組成。本實用新型的原理是將回轉(zhuǎn)加工設(shè)備的成形工作區(qū)域做封閉或開放式封閉，并注入循環(huán)制冷流動的冷卻液，使工件和模具在浸入液體中的狀態(tài)下進行成形作業(yè)。工件在變形一開始釋放的熱量就通過快速流動的冷卻液體吸收并被帶出加工區(qū)域，流出的高溫液體在外部經(jīng)制冷后再被送回工件加工區(qū)。如此循環(huán)重復(fù)，就可有效抑制大變形量回轉(zhuǎn)體金屬件在冷塑性加工過程中的溫升，滿足成形工藝要求，減少工件的熱變形量，也可以有效降低冷卻液工作過程中的揮發(fā)損耗。根據(jù)工件溫升情況和降溫效果，可以調(diào)控冷卻液流量，對加工件進行全浸、半浸和微浸作業(yè)。置大變形、高發(fā)熱量室溫成形金屬件于封閉區(qū)域內(nèi)實施成形，封閉區(qū)域內(nèi)設(shè)置冷卻液進出口，封閉區(qū)域外配置冷卻液循環(huán)冷卻系統(tǒng)；對于加工區(qū)域內(nèi)的軸承、主軸等旋轉(zhuǎn)部位要做密封；封閉區(qū)域采用半包圍、透視結(jié)構(gòu)，既要防止冷卻液飛濺，又要便于開啟上下工件，也要適于操作者觀察工件成形過程本實用新型的技術(shù)效果本實用新型的新穎之處就在于取消了成形過程中的加熱工序、簡化了后續(xù)加工工序，因而有效提高了產(chǎn)品質(zhì)量并降低了生產(chǎn)成本。本實用新型提出的大中型環(huán)類件冷成形動力一定要高于熱成形所需動力，但由于取消了電加熱工序，所以冷成形的綜合能耗指標(biāo)要遠遠低于熱成形能耗指標(biāo)，因而本設(shè)計還具有典型的節(jié)能減排特征。本實用新型的另一個創(chuàng)新點在于解決了冷成形工件在變形過程中的過度受熱問題，并不涉及其所需成形設(shè)備的動力、結(jié)構(gòu)和控制等方面的設(shè)計改動。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的擴輾成形冷卻裝置，其中I為芯軸，2為工件，3為旋輪，4為主機；圖2為本實用新型的擴輾冷卻裝置,其中I為芯軸,2為工件,3為旋輪,4為主機,5為循環(huán)液腔體，7冷卻液進口，8高溫液出口，9腔體蓋，10透明玻璃；圖3亦為本實用新型的擴輾冷卻裝置,其中I為芯軸,2為工件,3為旋輪，5為循環(huán)液腔體，6制冷裝置，11冷卻液進口管路,12高溫液出口管路,9腔體蓋。
具體實施方式
以大變形量回轉(zhuǎn)體典型件，SKF鐵路車輛軸承內(nèi)外環(huán)的擴輾制坯為例，就本實用新型提出的液浸式冷卻裝置及其工藝予以說明SKF鐵路車輛軸承內(nèi)外環(huán)的擴輾制坯的液浸冷卻裝置(如圖2所示)，包括工件、芯軸、旋輪、循環(huán)液腔體，其中循環(huán)液腔體內(nèi)裝有冷卻液，工件、芯軸和旋輪浸在冷卻液中，腔體一側(cè)設(shè)置液體循環(huán)進出口。模具由芯軸(即內(nèi)輪)和旋輪(即外輪)組成。腔體一側(cè)設(shè)置的液體循環(huán)進出口(即7冷卻液進口和8高溫液出口)與制冷裝置連接。(制冷裝置在圖2中未示出)。具體操作步驟如下在腔體內(nèi)注入循環(huán)制冷流動的冷卻液，使工件和芯軸、旋輪在浸入液體中的狀態(tài)下進行成形作業(yè)。成形過程中吸收熱量的高溫液體通過出口循環(huán)管路流出，經(jīng)制冷裝置制冷卻后通過進口循環(huán)管路再流回腔體。其中芯軸為主動旋轉(zhuǎn)軸、工件和旋輪被動旋轉(zhuǎn)；在旋輪的徑向施力進給作用下，工件直徑和高度逐步加大、壁厚相應(yīng)減薄。主機為工件的成型加工提供動力。透過透明玻璃在蓋上腔體蓋時，也能觀察到工件的加工進程。圖3中SKF鐵路車輛軸承內(nèi)外環(huán)的擴輾制坯的液浸冷卻裝置(如圖2所示)，包括工件、芯軸、旋輪、循環(huán)液腔體，其中循環(huán)液腔體內(nèi)裝有冷卻液，工件、芯軸和旋輪浸在冷卻液中，腔體一側(cè)設(shè)置液體循環(huán)進出口。模具由芯軸(即內(nèi)輪)和旋輪(即外輪)組成。循環(huán)液腔體經(jīng)液體循環(huán)進出口，通過進出口循環(huán)管路(即11冷卻液進口循環(huán)管路和12高溫液出口循環(huán)管路)與制冷裝置連接。經(jīng)制冷裝置制冷的液體通過進出口循環(huán)管路流入循環(huán)液腔體。其中，冷卻池可以為封閉腔體，也可以為頂部設(shè)有開口的腔體。具體操作步驟如下在腔體內(nèi)注入循環(huán)制冷流動的冷卻液，使工件和芯軸、旋輪在浸入液體中的狀態(tài)下進行成形作業(yè)。成形過程中吸收熱量的高溫液體通過出口循環(huán)管路流出，經(jīng)制冷裝置制冷卻后通過進口循環(huán)管路再流回腔體。針對大中型環(huán)類件而言，現(xiàn)行工藝普遍采用加熱工序，以降低變形抗力。但負(fù)面作用是材料消耗大、工序多、能耗高、內(nèi)在質(zhì)量不易控制。本實用新型的新穎之處就在于取消了成形過程中的加熱工序、簡化了后續(xù)加工工序，因而有效提高了產(chǎn)品質(zhì)量并降低了生產(chǎn)成本。本實用新型提出的大中型環(huán)類件冷成形動力一定要高于熱成形所需動力，但由于取消了電加熱工序，所以冷成形的綜合能耗指標(biāo)要遠遠低于熱成形能耗指標(biāo)，因而本設(shè)計還具有典型的節(jié)能減排特征。目前中小型環(huán)類件已經(jīng)廣泛采用冷成形工藝，大中型環(huán)類件之所以還在沿用傳統(tǒng)的熱成形工藝的主要原因是工件因變形而產(chǎn)生的熱量不能及時釋放(并不是因為設(shè)備能力達不到)，因而會導(dǎo)致工件表面出現(xiàn)粘連并降低模具表面硬度。而將工件成形區(qū)域至于不斷通過外部制冷的循環(huán)水中，就可以使工件得到有效冷卻，從而避免工件和模具因溫度過高而產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷。本實用新型的另一個創(chuàng)新點在于解決了冷成形工件在變形過程中的過度受熱問題，并不涉及其所需成形設(shè)備的動力、結(jié)構(gòu)和控制等方面的設(shè)計改動。內(nèi)輪為主動旋轉(zhuǎn)軸、工件和外輪被動旋轉(zhuǎn)；在外輪的徑向施力進給作用下，工件直徑和高度逐步加大、壁厚相應(yīng)減薄。顯然，本實用新型上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本實用新型的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之列。
權(quán)利要求1.一種回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工的液浸冷卻裝置，其特征在于包括回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工裝置和制冷裝置，其中回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工裝置的成形工作區(qū)域做成腔體，腔體內(nèi)裝有冷卻液，回轉(zhuǎn)體件和模具浸在冷卻液中，所述腔體和制冷裝置連通。
2.如權(quán)利要求1所述的一種回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工的液浸冷卻裝置，其特征在于所述模具包括芯軸和旋輪。
3.如權(quán)利要求1所述的一種回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工的液浸冷卻裝置，其特征在于所述腔體為封閉腔體或頂部設(shè)有開口的腔體。
4.如權(quán)利要求1所述的一種回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工的液浸冷卻裝置，其特征在于所述腔體為透視結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型提供一種回轉(zhuǎn)體件，特別是大中型回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工的液浸冷卻裝置及其工藝，該裝置包括回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工裝置、用于回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工的腔體和制冷裝置，其中腔體內(nèi)裝有冷卻液，回轉(zhuǎn)體件塑性成形加工裝置和回轉(zhuǎn)體件浸在冷卻液中，上述腔體和制冷裝置連通。本實用新型取消了成形過程中的加熱工序、簡化了后續(xù)加工工序，因而有效提高了產(chǎn)品質(zhì)量并降低了生產(chǎn)成本。本實用新型提出的大中型環(huán)類件冷成形動力一定要高于熱成形所需動力，但由于取消了電加熱工序，所以冷成形的綜合能耗指標(biāo)要遠遠低于熱成形能耗指標(biāo)，因而本設(shè)計還具有典型的節(jié)能減排特征。
文檔編號B21D37/16GK202824184SQ20122052419
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月13日
發(fā)明者齊兵, 王銳城, 程偉 申請人:北京高孚旋壓科技有限責(zé)任公司