楔橫軋實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中劃痕缺陷的研究

文/杜會(huì)琨·河北東安精工股份有限公司

張軍改·河北省楔橫軋技術(shù)創(chuàng)新中心

本文從楔橫軋工藝的理論出發(fā)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)研究了楔橫軋件在生產(chǎn)過(guò)程中劃痕缺陷的分類(lèi)及具體產(chǎn)生原因，從模具磨損、到模具調(diào)整、再到導(dǎo)板調(diào)整，具體且詳細(xì)的分析說(shuō)明了其解決辦法。不僅有效地解決了生產(chǎn)過(guò)程中的劃痕缺陷，也拓寬了生產(chǎn)過(guò)程中處理表面缺陷的思路，對(duì)模具修理工作起到了很好的引導(dǎo)作用。

楔橫軋工藝現(xiàn)狀

楔橫軋技術(shù)一直以其節(jié)材、高效、環(huán)保、低噪、近凈成形而成為軸類(lèi)零件先進(jìn)成形的優(yōu)選技術(shù)，但隨著國(guó)內(nèi)外先進(jìn)模鍛設(shè)備的改造升級(jí)，模鍛技術(shù)的提升，楔橫軋技術(shù)原有的節(jié)材、成形精度高、加工余量小等優(yōu)勢(shì)逐漸失去競(jìng)爭(zhēng)力，模鍛件的精度越來(lái)越高，因此，客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越嚴(yán)，加工余量越來(lái)越小，對(duì)楔橫軋件外觀質(zhì)量提出了更高的要求，解決表面深坑、表面劃痕等表面缺陷刻不容緩，本文將以如圖1所示的楔橫軋件為例重點(diǎn)分析劃痕產(chǎn)生的原因及解決辦法。

劃痕缺陷的表現(xiàn)形式及產(chǎn)生原因

劃痕缺陷是楔橫軋工藝較常見(jiàn)的缺陷之一，一般產(chǎn)生但不局限于圖1軋件D7末端位置，通常表現(xiàn)為圖2和圖3兩種形式，第一種形式是由于軋件在軋制過(guò)程中受力不均，導(dǎo)致軋件與導(dǎo)板切口拐角處相碰造成的，如圖4紅圈位置；為了防止切刀能正常通過(guò)且給料頭留出空間，一般都在導(dǎo)板對(duì)應(yīng)軋件成形完畢兩端料頭部位切出兩個(gè)切口，當(dāng)軋件在成形過(guò)程中前后擺動(dòng)時(shí)，D7臺(tái)階末端正好碰到切口的拐角處，造成圖2所示的劃痕（裂痕）；第二種形式主要是由于楔橫軋模具局部磨損造成上下軋輥模具受力不一致，從而在成形過(guò)程中，上下軋輥模具作用在軋件上的力不一致，造成圖3所示的劃痕（扭痕）。

劃痕具體原因及其解決辦法

裂痕

⑴導(dǎo)板切口位置靠?jī)?nèi)，由于受力不平衡易導(dǎo)致切口內(nèi)拐角與工件碰撞而產(chǎn)生裂痕。這種情況可采取補(bǔ)焊切口，使切口位置向外移動(dòng)的辦法解決，如圖5所示，其中箭頭為切口外移方向，虛線(xiàn)為外移后的位置。這種方法調(diào)整不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致料頭卡導(dǎo)板，造成卡鋼，因此，不是迫不得已，不建議采用此方法。

⑵D7臺(tái)階末端對(duì)應(yīng)上下軋輥模具相應(yīng)位置成形角磨損，成形角較大的軋輥?zhàn)饔迷谲埣系牧^大，成形角較小的軋輥?zhàn)饔迷谲埣系牧^小，軋件會(huì)被成形角較大的軋輥帶動(dòng)使之與導(dǎo)板拐角處相碰，造成劃痕（裂痕）。這種情況可采取修理或補(bǔ)焊成形角，使上下軋輥成形角一致的辦法解決。

成形角的磨損情況分兩種，一種是成形角磨損后變小，另一種是成形角磨損后變大，同時(shí)其磨損后修理方式也有兩種：即添加材料和去除材料的方法。如圖6中α為原未磨損的成形角，由于軋制一段時(shí)間后，二者均可能磨損變小或變大，但磨損程度不同，為方便說(shuō)明問(wèn)題，假設(shè)下輥模具成形角未磨損，上輥模具成形角磨損后變小為α1，第一種修理方式是，添加材料方法，即在圖6(a)紅色剖面線(xiàn)位置補(bǔ)焊并打磨，使α1變?yōu)棣痢５诙N修理方式是，去除材料方法，即將圖6(a)中綠色部位的材料用角磨機(jī)磨削，使α1達(dá)到α。第二種方法會(huì)改變展寬角的位置，選取哪種解決方法需要根據(jù)成形角及展寬角的磨損情況確定，最終保證上下軋輥成形角和展寬角一致。

⑶D7臺(tái)階末端對(duì)應(yīng)上下軋輥模具相應(yīng)位置成形面磨損程度不同，在軋件成形過(guò)程中與模具接觸面積不同，如圖7所示。黑色部位是軋件與模具相接觸位置，接觸面積大的受力也較大，同時(shí)會(huì)帶動(dòng)軋件擺向其旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)導(dǎo)板，并與導(dǎo)板拐角處相碰，造成劃痕（裂痕）。解決此問(wèn)題，有兩種方法，即去除材料和添加材料。假設(shè)本案例中圖7(a)模具是正常狀態(tài)，可對(duì)圖7(b)模具A區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)焊，使之與圖7(a)的A區(qū)域成形面相同，此時(shí)因圖7(b)A區(qū)域補(bǔ)焊后得到順利排料，其B區(qū)域也將和圖7(a)的B區(qū)域受力情況一樣，不再與軋件接觸；如果圖7(b)模具是正常狀態(tài)，可以用角磨機(jī)磨削圖7(a)中A區(qū)域，使之與圖7(b)中A區(qū)域成形面相同，總之，應(yīng)視模具缺陷情況選擇修理辦法進(jìn)行修理，并確保修理后上下軋輥模具狀態(tài)一致且合格。

⑷上下軋輥的相位調(diào)整不對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致某一軋輥優(yōu)先入楔，在相同成形面和成形角的狀態(tài)下，優(yōu)先入楔的軋輥成形面和成形角作用在軋件上的力要比后入楔的大，導(dǎo)致軋件在成形過(guò)程中，擺向優(yōu)先入楔軋輥旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)導(dǎo)板，并與導(dǎo)板拐角處相碰，造成劃痕（裂痕）。正常情況應(yīng)該是上下軋輥模具同時(shí)入楔排料，才能保證上下軋輥力的平衡。這種情況可以通過(guò)調(diào)整導(dǎo)板位置來(lái)解決。解決方法是：將模具旋轉(zhuǎn)到圖8所示位置，觀察并測(cè)量A和B距離是否相等，若不相等，前后導(dǎo)板可同時(shí)向距離較小的方向移動(dòng)一段距離，使A=B，并應(yīng)保證A+B不變（例如：如果A=30，B=34，則同時(shí)將前后導(dǎo)板向右移動(dòng)2mm，使A=B=32mm）。

⑸上下軋輥模具槽型不對(duì)正。如圖9中，上輥模具比下輥模具靠外，假設(shè)上下軋輥模具軸向錯(cuò)位差為t，在成形過(guò)程中，相當(dāng)于上輥模具提前入楔，先入楔的上輥模具作用在軋件上的力要大于后入楔的下輥，在上輥帶動(dòng)下，軋件擺向其旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)導(dǎo)板，并與導(dǎo)板拐角處相碰，造成劃痕（裂痕）。這種情況可通過(guò)調(diào)整錯(cuò)位差，使得t=0，確保上下軋輥槽型對(duì)正解決。

⑹D7臺(tái)階位置對(duì)應(yīng)成形角刻痕磨損程度不同，刻痕常常不被模具修理工所重視，而恰恰相反，往往有經(jīng)驗(yàn)的模具修理師傅會(huì)特別重視成形角上的刻痕，由于成形角刻痕可增大軋件與軋輥的摩擦力，是軋件旋轉(zhuǎn)的必要條件，如果刻痕磨損，導(dǎo)致摩擦力減小，旋轉(zhuǎn)條件變差，軋輥和軋件相對(duì)打滑，上下軋輥與軋件接觸處的線(xiàn)速度不同，刻痕正常的線(xiàn)速度大，刻痕磨損的線(xiàn)速度小，使軋件向線(xiàn)速度大的一邊偏移擺動(dòng)，造成裂痕，解決方法是將磨損后的刻痕進(jìn)行補(bǔ)焊，重新打刻痕，如圖10(a)和10(b)是磨損后刻痕和正常的刻痕。

扭痕

扭痕與裂痕一樣，也是由于軋件受力不平衡造成的，包括模具上下左右成形角不一致，成形面高低不一致，模具刻痕不一致等等，只是裂痕一般是臺(tái)階成形末端對(duì)應(yīng)的模具不一致造成的軋件受力不平衡，而扭痕則是在所有成形部位模具不一致造成的軋件受力不平衡，但其模具的修理思路和方法是一致的，可參照裂痕的解決辦法修理相應(yīng)的部位，在此不再一一贅述。

結(jié)論

⑴楔橫軋件表面劃痕缺陷有兩種表現(xiàn)形式，一種是裂痕，一種是扭痕，這兩種缺陷歸根結(jié)底是受力不平衡問(wèn)題造成的，只是受力部位不同。

⑵解決劃痕問(wèn)題的辦法是保證軋件在軋制過(guò)程中受力平衡，包括上下左右成形角度一致、上下左右成形面高度一致（接觸面積）、上下模具相位一致、上下軋輥槽型對(duì)正，上下左右刻痕一致。

⑶導(dǎo)板切口位置是影響軋件裂痕的一個(gè)重要因素，應(yīng)盡可能保證在軋件成形長(zhǎng)度內(nèi)沒(méi)有切口，又不影響料頭運(yùn)動(dòng)，且切口棱角圓滑過(guò)渡。