ICS25.020高強度鋼強力旋壓工藝規范Powerspinningofhigh-strengthsteel—Technologicalspecification國家市場監督管理總局國家標準化管理委員會GB/T38959—2020 I 3術語和定義 4工藝規范 IGB/T38959—2020本標準按照GB/T1.1—2009給出的規則起草。本標準由全國鍛壓標準化技術委員會(SAC/TC74)提出并歸口。1GB/T38959—2020高強度鋼強力旋壓工藝規范1范圍本標準適用于屈服強度在800MPa以上的合金結構鋼錐形件、筒形件強力旋壓工藝。本標準不適用于熱旋壓工藝。2規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T8541鍛壓術語3術語和定義GB/T8541界定的以及下列術語和定義適用于本文件。圓弧旋輪arc-shapedroller旋輪工作型面由圓弧構成的旋輪(見圖la)]。前錐面后錐面前錐面后錐面導入角引出角旋輪頂端圓角a)圓弧旋輪b)雙錐面旋輪3.2雙錐面旋輪double-taperedsurfacesroller工作型面由兩個錐面和一個過渡圓弧構成的旋輪。其型面一般由三部分組成，分別為前錐面、旋輪頂端圓角和后錐面(見圖1b)]。雙錐面旋輪又分為兩種，一種無壓光角，一種有壓光角(見圖2)。2GB/T38959—2020a)無壓光角b)有壓光角圖2兩種雙錐面旋輪工作型面極限減薄率ultimatepercentageofthicknessreduction金屬材料在旋壓過程中，在不發生破裂或失穩的情況下，所能達到最大的減薄率。對極限減薄率的計算，見式(1)。式中：業x——極限減薄率，%;……t?——旋壓毛坯壁厚，單位為毫米(mm);tfmin——旋壓件的最小壁厚，單位為毫米(mm)。半錐角half-coneangle在剪切旋壓中，對于錐形件及其旋壓毛坯、旋壓芯模等，其錐角的一半稱為半錐角，見圖3。對于平面零件，可以認為是半錐角為90°的特殊情況。半錐角半錐角半錐角旋壓芯模旋壓件圖3半錐角示意圖4工藝規范4.1工藝內容高強度鋼強力旋壓工藝內容包括工藝準備、旋壓成形和旋后處理三個部分，見圖4。3GB/T38959—2020工藝準備旋壓設備選擇工藝參數確定旋壓毛坯確定工裝材料及參數確定工藝準備毛坯預處理工藝裝備調整工藝參數設定毛坯安裝工藝參數調整優化工件拆卸錐形件應選擇剪切旋壓工藝，宜采用板坯(見圖5)或預成形錐形毛坯(見圖6)作為旋壓毛坯，錐形件應采用正旋壓工藝。芯模尾頂旋輪2圖5剪切旋壓工藝(采用板坯)GB/T38959—2020旋輪1產品芯模尾頂旋輪2圖6剪切旋壓工藝(采用預成形錐形毛坯)筒形件一般選擇流動旋壓工藝(見圖7),宜采用管坯、環鍛件、焊接件等作為旋壓毛坯。對于帶外材料流動螺母旋輪2a)正旋壓旋輪1旋輪1芯模材料流動旋輪2工件b)反旋壓圖7流動旋壓工藝當工件總減薄率小于材料極限減薄率時，宜在一個旋壓工序中成形工件；當工件總減薄率超過極限減薄率時，應采用多個旋壓工序成形工件，并且各工序減薄率不應超過材料極限減薄率，同時安排中間退火工序。旋壓工序減薄率不應超過材料的極限減薄率，常用高強度鋼極限減薄率見表1。根據工序減薄率的不同，可以選擇相應的旋壓道次，具體選擇方式見表2。流動旋壓單道次減薄率不宜小于20%,剪切旋壓的單道次減薄率不宜大于50%。45表1常用高強度鋼的極限減薄率參考值材料牌號熱處理狀態退火或等溫退火退火或正火十高溫回火等溫退火退火或正火十高溫回火退火或正火十高溫回火退火或正火十高溫回火表2工序減薄率與旋壓道次的確定工序減薄率%旋壓道次1次～2次2次～3次3次或3次以上4.2.2旋壓設備選擇高強度鋼強力旋壓設備宜按照表3進行選擇。表3旋壓設備選擇產品結構特點首選設備可選設備筒形件、半錐角小于5°的錐形件三旋輪框架式強力旋壓機雙旋輪強力旋壓機半錐角大于5°的錐形件雙旋輪強力旋壓機4.2.3工藝參數確定4.2.3.1旋壓間隙旋壓間隙(見圖8)應小于工件目標壁厚，宜通過設定試旋間隙，測量試旋區域壁厚，再對間隙進行修正，確定旋壓間隙。旋壓間隙旋輪(旋壓前)旋壓間隙旋輪(旋壓前)毛坯旋輪(旋壓中)圖8旋壓間隙示意圖6GB/T38959—20204.2.3.2錯距量錯距適用于流動旋壓，錯距方式為軸向錯距十徑向錯距(見圖9),旋輪徑向錯距量應按照毛坯壁厚與旋壓間隙之差除以旋輪個數進行計算，旋輪軸向錯距量應以后輪前錐面不超過前輪的前錐面為原則。徑向錯距量徑向錯距量旋輪1毛坯圖9錯距旋壓(三旋輪)對于錐形件剪切旋壓，進給比宜在0.3mm/r～2mm/r范圍進行選取；筒形件流動旋壓進給比宜在0.5mm/r～1.5mm/r范圍進行選取。4.2.3.4旋壓攻角剪切旋壓攻角宜取芯模半錐角，旋壓攻角的確定應以保證旋壓過程中旋輪與毛坯、工裝等不發生干涉為原則。流動旋壓攻角為零，旋輪軸線與芯模軸線平行。4.2.4旋壓毛坯確定4.2.4.1剪切旋壓毛坯確定剪切旋壓毛坯應通過剪切旋壓正弦律計算方法確定旋壓毛坯壁厚。產品的壁厚、半錐角與旋壓毛坯的壁厚、半錐角的關系可參考式(2)。式中：t——旋壓產品壁厚，單位為毫米(mm);剪切旋壓中，毛坯實際壁厚應比計算值大3%～10%。毛坯設計應考慮起旋和終旋的不穩定區，為產品件留出一定加工余量(見圖10)。--……7GB/T38959—2020余量區余量區產品區毛坯芯模圖10剪切旋壓成形余量流動旋壓毛坯壁厚應根據材料極限減薄率進行計算，毛坯總減薄率不宜超過材料的極限減薄率。旋壓毛坯體積應根據塑性成形體積不變原則進行計算，同時考慮到加工余量，毛坯體積宜比最終產品體積多10%～30%。毛坯內孔應與芯模外圓有一定間隙，以便旋壓毛坯的安裝，具體如表4所示。表4流動旋壓毛坯內徑尺寸表單位為毫米毛坯公稱內徑(D)取值范圍毛坯內徑極限尺寸(d+0.05)～(d+0.15)D～(D+0.15)>200～500(d+0.15)～(d+0.30)D～(D+0.25)>500～1000D～(D+0.35)>(d+0.40)D～(D+0.50)旋壓毛坯壁厚精度宜按照表5進行選取。表5旋壓毛坯壁厚精度單位為毫米旋壓毛坯壁厚壁厚公差磨處的剩余厚度不應小于毛坯允許的最小壁厚。旋壓毛坯表面應具有較好的表面質量，表面粗糙度應在Ra3.2μm以內。8GB/T38959—2020強力旋壓工裝主要包括旋壓芯模和旋輪。芯模和旋輪材料應有較好的強度和耐磨性，材料以工具鋼為主，具體選擇可參考表6。工裝最大截面直徑材料牌號熱處理硬度要求W18Cr4V剪切旋壓芯模角度應在工件設計角度的偏下限進行選取。流動旋壓芯模外徑應在工件內徑設計尺寸的偏下限進行選取。剪切旋壓宜采用圓弧旋輪[見圖la]],旋輪頂端圓角半徑宜按照1～3倍毛坯壁厚進行選取；流動旋壓宜采用雙錐面旋輪(見圖1b)],旋輪頂端圓角半徑宜按照0.4～1倍毛坯壁厚進行選取。取。如工件表面旋壓波紋有高度要求時，最后接觸工件的旋輪可采用帶壓光角的雙錐面旋輪，旋輪壓光角度一般選取3°~5°,壓光帶長度一般取2mm～6mm。芯模工作面和旋輪工作面應有較高的表面質量，一般Ra取0.4pm～1.6μm。合金結構鋼旋壓前宜進行退火或高溫回火處理，當產品性能有特殊要求時，也可采用其他熱處理制度，具體方式和性能指標由技術人員自定。4.2.7工藝裝備調整旋壓工藝裝備調整主要包括旋壓芯模、旋輪的安裝和精度調試。旋壓芯模工作面的跳動應以保證9GB/T38959—2020產品壁厚尺寸為基本要求，旋輪工作面的跳動不應超過0.05mm。工藝參數設定主要是進行旋壓間隙調整。間隙調整應在主軸停止、機床空載狀態下進行。可采用塞尺檢測實際間隙，間隙應根據實際加工情況進行調整，以滿足產品壁厚精度為原則。4.3旋壓成形剪切旋壓毛坯宜具有專用的吊裝部位，也可采用專用吊具進行吊裝；流動旋壓毛坯宜采用吊帶緊固當實際壁厚與設計值有偏差時，宜通過改變旋壓間隙進行調整。當實際壁厚比設計壁厚大時，應減當實際直徑與設計值偏差較大時，可調整旋壓減薄率。如實際直徑較設計值大，應增大旋壓減薄當實際直徑與設計值偏差較小，需要