辊锻是回转锻造的一种，属于连续局部塑性成形工艺。相较于自由锻、模锻等锻造方法具有很多优点，现广泛应用于农机具、餐具、汽车零部件、叶片、工具行业等的制坯和成形工序，近年来在铁路、机车等行业关键零部件制坯中得到了广泛应用。本文从辊锻变形原理、辊锻工艺特点、我国辊锻工艺研究与应用现状和辊锻工艺未来发展四个方面对辊锻工艺进行了介绍。

辊锻工艺是将纵向轧制技术引入锻造成形范畴，并经不断发展而形成的锻造工艺，属于连续局部塑性成形。相比于自由锻、模锻等锻造方法具有很多优点，现广泛应用于农机具、餐具、汽车零部件、叶片、工具行业等的制坯和成形工序，近年来在铁路、机车等行业关键零部件制坯中得到了广泛应用。

辊锻的变形原理

在常规轧制中，坯料轴线与轧辊轴线互相垂直，而且制件的运动趋势和轧辊的转向是一致的，可称之为纵轧。辊锻是塑性变形中坯料长度小于轧辊圆周长的纵轧。辊锻变形时通过一对反向旋转的模具使毛坯连续地产生局部变形。平辊变形是辊锻最简单的变形情况。

随着上下辊的反向转动，坯料在高度方向受到了模具的挤压，产生塑性变形，高度减小，长度增加。这一形变过程类似于纵轧，图中两虚线之间的区域为变形区。变形的主要参数有变形区长度l、坯料入口断面的高度h0和宽度b0、坯料出口断面的高度h1和宽度b1、变形区所对应的轧辊圆心角α（咬入角）等。

平辊同轧制一样，坯料在辊锻任意时刻的变形情况，都可以代表整个变形过程，这个变形过程非常稳定。但是，实际生产中的辊锻变形中，坯料轴向截面一般都发生变化，变形不稳定。

辊锻模具安装在锻辊上，随着上、下锻辊向相反方向的转动，坯料随模具型槽的变化发生连续、局部的塑性变形。在实际生产中辊锻模具型槽截面在不断变化，则辊锻的变形区受力、辊锻过程中坯料的咬入、辊锻时的前滑、后滑和展宽都在不断变化，这导致辊锻过程比平辊复杂。

辊锻过程首先是坯料的咬入。辊锻开始前，辊锻模具转离工作位置，坯料放置在两轧辊之间，坯料的高度大于辊锻模具型槽间的最小距离；辊锻开始时，坯料受到模具的挤压，坯料与模具之间产生摩擦力，当坯料的咬入角小于模具与坯料之间的摩擦角时，辊锻进入稳定咬入状态，辊锻变形开始。

辊锻中前滑区的金属流动速度大于锻辊水平速度，后滑区的金属流动速度小于辊锻水平速度，两者相等的位置为临界面。在前滑区的每个垂直断面上，金属流动的平均水平速度等于锻辊相应处线速度水平分量与金属和锻辊之间相对滑动的水平分速度之和，前滑区金属流动的水平分速度大于相应处锻辊线速度的水平分量；与前滑区相反，在后滑区的每个垂直断面上，金属流动的平均水平速度等于锻辊相应处线速度水平分量减去金属和锻辊之间相对滑动的水平分速度之和，后滑区金属流动的水平分速度小于相应处锻辊线速度的水平分量。因此，在辊锻过程中除临界面外，变形区内各个断面上的金属流动速度的分布是连续而不均匀。前滑的影响因素主要有辊径、相对压下量、轧件高度、坯料宽度、摩擦系数。

辊锻的变形实质是坯料的轧制延伸，坯料部分截面变小而长度增加。辊锻坯料金属纵向流动使其长度增加，同时进行横向流动导致宽度有所增加，形成展宽。展宽的主要形式有三种。展宽的主要影响因素包括压下量、锻辊直径、坯料宽度、摩擦系数、金属化学成分、辊锻道次。

人工进行辊锻模具设计时较难，尤其是复杂形状辊锻件的模具设计。长期以来，模具的设计主要依赖设计人员的实践经验，设计周期长，精度低，模具成本高。德国Eratz公司和DGN有限公司与SMS Eumuco有限公司共同成功开发了专门用于设计辊锻模具的CAD/CAM软件——VeraCAD。VeraCAD可直接输入锻件的三维造形数据，自动计算合适的辊坯形状，或者直接人工输入辊坯形状。在确定了总的辊锻道次后，软件能够自动计算每道次辊锻后的毛坯形状及模具型腔形状，并生成加工模具型腔所需的NC数据。整个模具设计过程可在一天内完成，比原手工设计效率提高了30倍，锻件材料分配合理，废品率低，质量好。

VeraCAD非常昂贵，一般企业很难接受，不过通过人工模具设计，然后经三维制图软件进行模具制图，通过有限元模拟软件进行辊锻工艺过程的数值模拟，从而检查辊锻模具设计是否合理，优化模具、坯料设计，同样可以减少人工模具设计的不足，极大地减少模具调试时间。

辊锻工艺的特点

相对金属体积塑性成形中的自由锻、模锻等工艺，辊锻工艺具有以下特点：

⑴生产效率高。制坯辊锻、成形辊锻成形过程中，一个辊锻周期通常只需十几秒甚至几秒，适合大批量生产要求，相较于自由锻、模锻等工艺生产效率高、成形稳定。

⑵所需设备吨位小，可实现小设备制造大零件。辊锻属于渐进连续局部变形，在变形的每一瞬间，上下模与坯料的接触面积较小，相同吨位的设备可产生较大的压强，设备吨位利用率高。

⑶劳动环境好。辊锻过程属于渐进连续局部变形，坯料的塑性变形是在静压下进行的，震动小、噪声小，有助于工人进行生产。

⑷模具磨损小，使用寿命长。辊锻过程属于渐进连续局部变形，所需变形力小，摩擦力小，模具磨损小；辊锻过程中坯料在静压下进行塑性变形，冲击小，模具使用寿命长。

⑸操作简单，易于实现机械化与自动化。

⑹适用于坯料截面积减小的塑性变形过程。由辊锻变形的原理可知，变形过程中坯料的长度增加，截面积减小。如杆件的拔长、板坯的辗片，以及沿杆件轴向分配金属体积的变形过程。辊锻工艺对于加工轴对称长轴类零件具有很大的优越性。

⑺锻件质量高。由辊锻变形的原理可知，变形过程中金属主要流向坯料的轴向，宽度方向流动较少，因此，经辊锻后，辊锻件拥有良好的金属流线，产品力学性能高。

⑻材料利用率高。辊锻件表面粗糙度值较小，对坯料计算得当可实现无余量生产，材料利用率高。

我国辊锻工艺的研究与应用  

辊锻工艺主要分为制坯辊锻和成形辊锻。制坯辊锻是为模锻准备所需形状、尺寸的毛坯；成形辊锻能直接制出符合零件形状、尺寸要求的锻件。由于辊锻技术具有高效、节能和环保等特点，因此被列为国家重点推广....全文地址：https://www.jishulink.com/content/post/362307

行文匆匆，如有错误或不完善的地方还请批评指正，也欢迎指出更多的可能原因。

想要与各类工科大牛切磋吗？点击我把：https://www.jishulink.com/