本發(fā)明涉及環(huán)件制造，特別涉及一種環(huán)件內外徑縮小的工藝方法和縮徑設備。

背景技術：

1、環(huán)狀工件多用于航空航天、風力發(fā)電、核電工業(yè)等重要領域，環(huán)件一般通過輾環(huán)機軋制生產(chǎn)成，且在成形后需要進行一道校形工序，比如采用脹形機對環(huán)件進行脹形，脹形機可針對環(huán)件的內徑橢圓、高度方向大小口等缺陷開展校形，得到圓度相對較佳、高度方向一致性較好的內徑的環(huán)件，環(huán)件在利用輾環(huán)機軋制或脹形機校形的過程中，由于不同的材料在相同的終鍛溫度下環(huán)件的收縮率各不相同，相同的材料在不同的終鍛溫度下環(huán)件的收縮率也各不相同，環(huán)件生產(chǎn)時軋大或脹大的情況時有發(fā)生。

2、由于環(huán)件在軋大后尺寸大小以及內外徑的形狀是不能事先確定的，目前多數(shù)鍛造廠對軋大或脹大的產(chǎn)品都是報廢處理，產(chǎn)品就失去了利用價值；有一些鍛造廠會采用縮徑裝置來對軋大或脹大的產(chǎn)品進行返修處理，如公開的縮徑裝置中使用內徑與待收小環(huán)鍛件外徑形狀相同的1/3圓環(huán)做底座，用壓力機采用換點局部壓縮的方式進行收小，該縮徑裝置縮徑的效率很低，效果也不理想，由于該操作不連續(xù)，溫度流失很快，往往要很多火次才能收到想要的尺寸，而且縮小后的形狀往往不規(guī)則，需要進行校形處理，導致工藝復雜。

3、專利cn117086223a公開了一種環(huán)件脹形與縮徑一體成形裝置及其工藝方法，包括內、外沖頭、內徑脹形與外徑收縮模具，內、外支撐滑軌、安裝臺、液壓裝置以及底座等；內、外沖頭與模具接觸面為多邊錐形，通過伸縮桿與液壓裝置連接，液壓裝置位于同一基準面以保證同步變形精度；內徑脹形與外徑收縮模具均由截面為類l形的驅動塊與整體切分的離散塊組成，驅動塊與沖頭接觸面有斜度；所述支撐滑軌上有滑槽，端部與旋轉機構連接，通過彈簧控制模具復位、通過螺桿控制環(huán)件旋轉，該技術方案使用類似脹形機的縮徑設備進行縮小，由于該設備本身有一定的局限性，在縮徑前需要事先準備很多驅動塊、離散塊調整到待收小環(huán)件的外徑大小，而且與待縮小環(huán)件接觸的每一個驅動塊或離散塊都需要加工成與待縮小環(huán)件外徑相同的形狀，且不同外徑的待縮小環(huán)件需要匹配不同的外徑收縮模具，該方案的模具成本和設備成本都很高。

4、由上可知，現(xiàn)有的縮徑方法有的縮徑效率低、工藝復雜，有的使用的縮徑模具復雜、成本高，因此急需開發(fā)一種新的環(huán)件內外徑縮小的工藝方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有縮徑方法效率低、工藝復雜，使用縮徑模具復雜、成本高的問題，提供一種環(huán)件內外徑縮小的工藝方法和縮徑設備。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：

3、一種環(huán)件內外徑縮小的工藝方法，包括如下步驟：

4、步驟s1、將加熱到工藝要求溫度的待縮徑環(huán)件放置在縮徑設備的至少兩個旋轉輪上，調整縮徑設備的從動輪，使從動輪與待縮徑環(huán)件外徑接觸，移動縮徑設備的高度限定機構對待縮徑環(huán)件的高度進行限定；

5、步驟s2、啟動縮徑設備，旋轉輪同步轉動，帶動待縮徑環(huán)件進行旋轉，同時縮徑設備的從動輪沿待縮徑環(huán)件徑向上向待縮徑環(huán)件中心軸線移動，實現(xiàn)對旋轉的待縮徑環(huán)件施加壓力，以擠壓待縮徑環(huán)件的外徑和內徑；當達到變形量時，停止縮徑設備，取出待縮徑環(huán)件；

6、步驟s3、重復步驟s1～s2，經(jīng)過1～4火次縮徑工作，直至待縮徑環(huán)件變形到設計尺寸，得到合格的環(huán)件。

7、在本發(fā)明的技術方案中，工藝方法采用在縮徑設備中進行，首先將待縮徑環(huán)件進行加熱到工藝要求溫度，使其具有變形能力，然后將待縮徑環(huán)件放置在至少兩個旋轉輪上，旋轉輪能提供待縮徑環(huán)件的支撐力和在后續(xù)縮徑工作中提供旋轉的摩擦力，從動輪與待縮徑環(huán)件外徑接觸，同時待縮徑環(huán)件的高度通過縮徑設備的高度限定機構進行限定，這樣一方面能防止旋轉輪轉動時待縮徑環(huán)件在高度方向竄動，另一方面還能夠使待縮徑環(huán)件經(jīng)過縮徑后得到設計的高度，待縮徑環(huán)件的內徑和外徑均進行縮??；然后啟動縮徑設備，旋轉輪同步轉動，加熱后待縮徑環(huán)件在旋轉輪摩擦力的帶動下連續(xù)旋轉，從動輪接觸到旋轉的待縮徑環(huán)件，從動輪在待縮徑環(huán)件摩擦力的帶動下連續(xù)旋轉，同時從動輪沿待縮徑環(huán)件徑向上向待縮徑環(huán)件中心軸線移動，實現(xiàn)對旋轉的待縮徑環(huán)件施加壓力，以擠壓待縮徑環(huán)件的外徑和內徑，高度方向有高度限定機構進行限定，能實現(xiàn)待縮徑環(huán)件的外徑和內徑的同步縮小，當待縮徑環(huán)件達到變形量或待縮徑環(huán)件的溫度低導致無法進行縮徑時，停止縮徑設備，從動輪沿待縮徑環(huán)件徑向上遠離待縮徑環(huán)件中心軸線移動，同時高度限定機構往遠離待縮徑環(huán)件軸向移動，取出待縮徑環(huán)件，經(jīng)過重復進行縮徑工作，使待縮徑環(huán)件變形到設計尺寸，得到合格的環(huán)件為止。

8、通過上述的技術方案，在縮徑工作中，從動輪對旋轉的待縮徑環(huán)件施加壓力，待縮徑環(huán)件收到的壓力是連續(xù)均勻的，能實現(xiàn)待縮徑環(huán)件的外徑和內徑的同步縮小，同時旋轉輪帶動待縮徑環(huán)件進行旋轉，能保證待縮徑環(huán)件的圓度，得到尺寸滿足設計要求、圓度較佳、高度方向一致性好的環(huán)件，能夠平穩(wěn)高效、連續(xù)不間斷地實現(xiàn)環(huán)鍛件的內外徑同時縮小，不受待縮徑環(huán)件形狀及尺寸限制，減少返修火次，降低能源消耗，在縮徑工作中減少縮徑模具數(shù)量，節(jié)約模具成本及生產(chǎn)成本，提高縮徑效率。

9、需要說明的是，待縮徑環(huán)件徑向是指與待縮徑環(huán)件中心軸線垂直的方向。

10、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，根據(jù)工藝要求溫度，待縮徑環(huán)件的加熱溫度要達到材料的變形溫度以上，加熱溫度的范圍為300～1200℃。待縮徑環(huán)件材料的不同，加熱到材料熱變形溫度以上使待縮徑環(huán)件具有變形能力，在待縮徑環(huán)件旋轉過程中同時施加壓力，可以使待縮徑環(huán)件發(fā)生塑性變形外徑和內徑同時減小，實現(xiàn)縮徑的目的。

11、針對不同的材料，待縮徑環(huán)件的加熱溫度范圍不同。

12、對于鈦合金材料待縮徑環(huán)件，加熱溫度的范圍為500～1000℃，鈦合金材料包括但不限于ti6242、ti64、tc11、tc4、ta12a、ta1、ta7、ta15等中的一種，對于不同型號的鈦合金材料待縮徑環(huán)件，加熱溫度不同，加熱溫度會根據(jù)具體材料牌號的相變溫度進行調整，以確保在縮徑過程中鈦合金的塑性較高且變形抗力較低。

13、對于高溫合金材料待縮徑環(huán)件，加熱溫度的范圍為900～1150℃，高溫合金材料包括但不限于waspaloy、gh4169、in718、gh3536、in783、in625、gh4698等中的一種，對于不同型號的高溫合金材料，加熱溫度不同，加熱溫度會根據(jù)溫度范圍根據(jù)具體材料牌號來定，但都在900～1150℃內。

14、對于鋁合金材料待縮徑環(huán)件，鋁合金的加熱溫度通常在380～480℃，鋁合金的加熱溫度和加熱規(guī)范因合金種類而異。例如，鍛鋁ld2的鍛造溫度范圍是480℃(始鍛溫度)至380℃(終鍛溫度)，而ld5、ld6、ld7、ld8、ld9的鍛造溫度范圍是470℃至360℃。硬鋁中的ly1、ly11、ly16、ly17的鍛造溫度范圍是470℃至360℃，ly2、ly12的是460℃至360℃，超硬鋁lc4、lc9的是450℃至380℃，以及防銹鋁lf3的鍛造溫度范圍是470℃至380℃，lf2、lf21的是470℃至360℃，lf6的是470℃至400℃。由上可知，根據(jù)鍛造的要求，鋁合金的工藝要求溫度范圍較廣，具體溫度取決于鋁合金的具體類型和所需的機械性能。

15、對于不銹鋼材料待縮徑環(huán)件，不銹鋼材的加熱溫度范圍因不銹鋼的類型而異，對于奧氏體不銹鋼的鍛造，始鍛溫度一般不超過1200℃，終鍛溫度一般取825-850℃。奧氏體不銹鋼在高溫區(qū)間沒有相轉變，因此鍛造溫度較高，但在低溫時容易形成熱裂紋和相，因此控制終鍛溫度尤為重要。對于鐵素體不銹鋼，始鍛溫度不宜過高，均應低于1200℃，終鍛溫度在生產(chǎn)上常定為720-800℃。鐵素體的晶粒長大傾向比奧氏體更大，因此需要嚴格控制鍛造溫度以避免晶粒過度長大。對于馬氏體不銹鋼，始鍛溫度一般為1150℃，終鍛溫度隨含碳量不同而不同，含碳量高時一般取925℃，含碳量低時一般取850℃。馬氏體不銹鋼的鍛造溫度受到高溫鐵素體形成溫度和鐵素體態(tài)的影響。對于雙相不銹鋼，始鍛溫度為1150℃，終鍛溫度為≥950℃。雙相不銹鋼的熱塑性比奧氏體不銹鋼差，因此鍛造性能也較差。對于沉淀硬化不銹鋼，始鍛溫度通常取1180℃，終鍛溫度不宜低于950℃，否則會產(chǎn)生鍛造裂紋。沉淀硬化不銹鋼的塑性較差，因此需要特別注意終鍛溫度的控制。綜上所述，不銹鋼材的溫度范圍取決于不銹鋼的具體類型和成分，以及所需的機械性能。在實際操作中，需要根據(jù)不銹鋼的種類和具體要求，結合上述指導加熱溫度范圍進行適當調整。

16、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，旋轉輪的轉動速度為100～1000rad/s。

17、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，從動輪按照第一速度沿待縮徑環(huán)件徑向上運動，所述第一速度為10～150mm/min。從動輪沿待縮徑環(huán)件徑向上運動來實現(xiàn)對旋轉的待縮徑環(huán)件施加壓力，待縮徑環(huán)件材料不同，第一速度的大小就不同，待縮徑環(huán)件材料的硬度越大，要求的第一速度越小，但第一速度越小，在相同變形量下待縮徑環(huán)件進行縮徑工作的時間就越長，就需要增加溫度或增加火次，降低了縮徑工作的效率，因此，針對不同材料的待縮徑環(huán)件，根據(jù)待縮徑環(huán)件的變形量，設計縮徑工作的第一速度、火次等。優(yōu)選地，所述第一速度為20～50mm/min。

18、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，每火次待縮徑環(huán)件的變形量為1～2.5％。

19、本發(fā)明的另一方面還提供了一種用于環(huán)件內外徑的縮徑設備，包括支撐座和立柱，所述支撐座上表面固定設置有旋轉運動機構和高度限定機構，所述旋轉運動機構包括支撐架、第一驅動組件和至少兩個旋轉輪，所述支撐架用于固定所述旋轉輪，所述旋轉輪沿待縮徑環(huán)件外徑間隔設置，所述第一驅動組件與所述旋轉輪相連接，用于驅動所有所述旋轉輪同步轉動；

20、所述高度限定機構包括固定組件和移動組件，所述固定組件包括固定件，所述移動組件包括移動件和第二驅動組件，所述第二驅動組件與所述移動件相連接，用于驅動所述移動件沿待縮徑環(huán)件軸向上運動；所述固定件和所述移動件與位于所述旋轉運動機構上的待縮徑環(huán)件相對平行設置；

21、所述立柱設置有至少兩個，所述立柱的下端與所述支撐座固定連接，所述立柱的上端與連接板固定連接，所述連接板下表面固定設置有徑向運動機構，所述徑向運動機構包括從動輪和第三驅動組件，所述從動輪沿水平設置，所述第三驅動組件用于驅動所述從動輪沿待縮徑環(huán)件徑向上運動。

22、在上述的技術方案中，縮徑設備包括支撐座和立柱，支撐座上有旋轉運動機構和高度限定機構，旋轉運動機構的旋轉輪能提供待縮徑環(huán)件旋轉的摩擦力，使加熱后待縮徑環(huán)件在旋轉輪摩擦力的帶動下連續(xù)旋轉，旋轉輪之間可根據(jù)待縮徑環(huán)件的外徑尺寸大小適當調整支撐架之間的距離，高度限定機構通過固定件和移動件的設置，分別限定待縮徑環(huán)件的兩個端面，實現(xiàn)對待縮徑環(huán)件的高度進行限定，立柱上設置有連接板，連接板上設置有徑向運動機構，徑向運動機構的從動輪沿待縮徑環(huán)件徑向上向待縮徑環(huán)件中心軸線運動，當從動輪接觸到旋轉的待縮徑環(huán)件時，在待縮徑環(huán)件摩擦力的帶動下連續(xù)旋轉，然后從動輪繼續(xù)沿待縮徑環(huán)件徑向上運動，實現(xiàn)對旋轉的待縮徑環(huán)件施加壓力，使待縮徑環(huán)件發(fā)生塑性變形外徑和內徑同時減小。使用本發(fā)明的縮徑設備能夠平穩(wěn)高效、連續(xù)不間斷地實現(xiàn)環(huán)鍛件的內外徑同時縮小，不受待縮徑環(huán)件形狀及尺寸限制，減少返修火次，降低能源消耗，減少模具數(shù)量，節(jié)約模具成本及生產(chǎn)成本，縮徑設備能夠與輾環(huán)機和脹形機配套使用，減少廢品產(chǎn)生，提高環(huán)件生產(chǎn)的成品率。

23、需要說明的是，待縮徑環(huán)件徑向是指與待縮徑環(huán)件中心軸線垂直的方向，待縮徑環(huán)件軸向是指與待縮徑環(huán)件中心軸線平行的方向。

24、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述旋轉運動機構還設置有伸縮機構，用于調整所述旋轉輪的位置，所述伸縮機構設置在所述支撐架與所述旋轉輪之間。在上述的技術方案中，伸縮機構設置在支撐架與旋轉輪之間，使對于不同尺寸的待縮徑環(huán)件，通過伸縮機構調整所述旋轉輪的位置，所述旋轉輪沿待縮徑環(huán)件外徑間隔設置并提供待縮徑環(huán)件的支撐力。

25、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述旋轉輪的數(shù)量為至少兩個，所有的所述旋轉輪沿待縮徑環(huán)件外徑間隔設置形成與待縮徑環(huán)件外徑相匹配的圓弧，其中第一個所述旋轉輪與最后一個所述旋轉輪所成的圓心角范圍為30～80°。在縮徑工作中，從動輪沿待縮徑環(huán)件徑向上運動以施加壓力，可能會造成待縮徑環(huán)件的移動，通過調整所述旋轉輪的位置可以保證待縮徑環(huán)件的穩(wěn)定性。

26、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述旋轉輪設置有兩個。在上述的技術方案中，旋轉輪設置有兩個且沿待縮徑環(huán)件外徑間隔設置，在縮徑工作中既能保證的穩(wěn)定性，同時方便實現(xiàn)旋轉輪同步轉動。

27、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述立柱設置有四個，四個立柱可以有效地分散荷載，可以提供一個穩(wěn)固的支撐結構，增強縮徑設備結構的穩(wěn)定性。

28、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述徑向運動機構還包括滑板，所述滑板與所述立柱滑動連接，所述第三驅動組件與所述滑板固定連接，所述滑板與所述從動輪固定連接。在上述的技術方案中，在第三驅動組件與從動輪之間設置有滑板，滑板與立柱滑動連接，在縮徑工作中，滑板起到導向作用，保證從動輪在待縮徑環(huán)件徑向上運動的穩(wěn)定性，提高縮徑的精確度。

29、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述高度限定機構設置有三組，其中一組所述高度限定機構固定在所述支撐座上表面的導向凹槽中，兩組所述高度限定機構固定在所述連接板下表面的導向凹槽中，每組所述高度限定機構結構相同，所述高度限定機構包括固定組件和移動組件，所述固定組件包括固定件，所述固定件與待縮徑環(huán)件的一個端面抵接，所述移動組件包括移動件和第二驅動組件，所述第二驅動組件與所述移動件相連接，用于驅動所述移動件沿待縮徑環(huán)件軸向上運動；所述固定件和所述移動件相對平行設置。在上述的技術方案中，高度限定機構設置有三組，且位于待縮徑環(huán)件的不同位置，均能對待縮徑環(huán)件的高度進行限定，提高縮徑的精確度。

30、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

31、1、本發(fā)明提供了一種環(huán)件內外徑縮小的工藝方法，采用在縮徑設備中進行，在縮徑工作中，旋轉輪同步轉動，加熱后待縮徑環(huán)件在旋轉輪摩擦力的帶動下連續(xù)旋轉，從動輪對旋轉的待縮徑環(huán)件施加壓力，待縮徑環(huán)件收到的壓力是連續(xù)均勻的，能實現(xiàn)待縮徑環(huán)件的外徑和內徑的同步縮小，同時旋轉輪帶動待縮徑環(huán)件進行旋轉，能保證待縮徑環(huán)件的圓度，得到尺寸滿足設計要求、圓度較佳、高度方向一致性好的環(huán)件，可平穩(wěn)高效、連續(xù)不間斷地實現(xiàn)環(huán)鍛件的內外徑同時縮小，不受待縮徑環(huán)件形狀及尺寸限制，減少返修火次，降低能源消耗，在縮徑工作中減少縮徑模具數(shù)量，節(jié)約模具成本及生產(chǎn)成本，提高縮徑效率。

32、2、本發(fā)明提供用于環(huán)件內外徑的縮徑設備，能夠平穩(wěn)高效、連續(xù)不間斷地實現(xiàn)環(huán)鍛件的內外徑同時縮小，不受待縮徑環(huán)件形狀及尺寸限制，減少返修火次，降低能源消耗，減少模具數(shù)量，節(jié)約模具成本及生產(chǎn)成本，縮徑設備能夠與輾環(huán)機和脹形機配套使用，減少廢品產(chǎn)生，提高環(huán)件生產(chǎn)的成品率。