在旋压加工生产中,常用的金属材料是铝及铝合金,因为这些材料比较好塑形。但有时也会碰到不好加工材料,比如不锈钢、钛合金、高温合金或者是厚度较大的铝合金、镁合金等。遇到这种情况时怎么办如何让这这些材料乖乖成型呢这时就要使用热旋压加工了。
一、什么是热旋压
热旋压,顾名思义就是指在旋压加工过程加入了高温的工序。加热旋压一般有两种:毛坯预热后加工,以及加热和旋压同步进行。在第二种加热旋压的过程中,一切材料都是被严格要求的,只有强度高度热轧钢、钛合金、高温合金等能够承受住高温且可以进行融化和重塑的材料才能使用热旋压。我们以强度高的热轧钢为例,一起来看看热旋压的过程。
二、强度高的热轧钢热旋压过程
将强度高的热轧钢制作成盘状、管状或杯状的坯料,并把它们固定在旋压机的模具上。这和陶艺中搜集黏土的过程几乎一模一样。
在加热旋压过程中,坯料会随机床主轴转动。紧接着,代替陶艺工匠双手的两个旋轮加压于坯料,它们推动坯料的选定部分,将其高温融化并向主轴压靠。这样的高压和高温造成了强度高度热轧钢的流动效应,于是坯料也就如同黏土一样,在旋轮的挤压下听话地沿轴拉伸,直到变成覆盖在模具表面上对称的、具有不同壁厚和复杂形状的产品。在这一过程中,旋轮的运动是通过数控程序控制的,其精细度可要比匠人的手强多了,因此也能够得到精确控制下的高精度产品。
三、热旋压与航空制造业
钛合金是一种轻量化材料,但它常温塑性较差、变形抗力大,在室温条件下进行强力旋压加工极为困难。经过多次技术改进,技术人员发现热旋压可以克服钛合金在常温下变形抗力巨大、零件变形严重和材料加工硬化严重等问题,实现钛合金薄壁回转体零件的中小批量稳定生产。典型的应用实例是飞机发动机中的钛合金筒型、锥形及其他异性件。以往,这些部件都会采用卷筒焊接的方法成形,成品都有较大的壁厚。使用强力热旋压成形,不仅可用强度和耐热性能更好的材料,旋压加工的产品有着更小的壁厚,更轻的重量,还能避免母线焊缝带来的其他问题,提升了产品的耐用性和安全性。
除了在航天制造业的应用,加热旋压技术也可用于汽车车轮和传动系统的制造中。要想将汽车发动机的动力传递到车轮上,汽车需要特别耐磨的旋转部件,传统的锻造和铸造可以提供这样的零件,但是加热旋压工艺所提供的组件比传统工艺重量减轻高达50%。可以有效减少汽车的油耗,进而减少二氧化碳的排放。