试论旋压加工缺陷的成因与预防措施

路其超 青岛高校重工机械制造有限公司

1 旋压加工

1.1 旋压加工的含义

旋压加工是指将毛坯材料固定在模具上，通过模具自身高速旋转对毛坯材料进行施力作用，从而使材料形状产生设定好的变化。由于旋轮与毛坯材料之间的接触面积狭小，因而使毛料在局部受力较大，所以能够对材料进行精密加工。

1.2 旋压加工的特点

由于旋轮与毛坯材料之间存在接触面积小，单位受压力大的特点，因此在旋压加工中能够加工一些高强度的材料并且能够产生较好的变形效果。

在传统的机加工中，需要一整块毛坯材料进行加工，无法充分利用边角料。而在旋压加工中可以很好的利用边角料，达到降低生产成本的作用。

在旋压加工中，只需要对毛坯材料进行一次性的加工操作，省却了多道步骤。而在传统的冲压加工中则还需要对毛料进行多次拉伸操作，具有繁琐性。

2 旋压加工的缺陷及成因

尽管旋压加工具有良好的性能体现以及便利性，但是其自身在加工工艺上还是存在一定的不足之处。旋压加工在加工过程中容易出现起皮、波纹、鼓包、裂纹、直线度差、扩径量大等问题，下面，我就对这些缺陷的具体表现以及成因进行分析。

2.1 起皮

起皮是一种分离现象，指的是加工后的金属表面产生了分离,表面呈鱼鳞状。其主要原因在于材料硬度过软,施工过程中的减薄率和进给率设定的过大。首先旋压加工中的关键构件——旋轮，如果其工作角偏大、没有趋近角，并且旋轮的表面不光滑没有润滑处理，也容易导致起皮现象的产生。另外，毛坯材料本身表面的固有缺陷也同样会造成影响。

2.2 波纹

波纹现象是指在加工成型之后，完成品表面出现了波纹。这一问题的产生也是来源于多个方面。首先是芯模偏摆较大，并且转速较大，在工作就会由此出现不稳定的状况。还有加工过程中,机械设备刚性不足,产生振动导致材料表面有波纹。再次在传动系统中，由于油路含气，也会在加工过程中产生波动。并且毛坯材料本身如果存在厚度不均匀的问题就容易在加工过程中产生波纹。

2.3 鼓包

鼓包现象就是在加工成品表面产生了鼓包。这一问题的出现与进给率设定过大有密切关系。同时工件扩径较大，旋轮攻角较大也会产生此类问题。并且当热旋温度过高，材料退火不均时，更容易出现鼓包现象。

2.4 裂纹

裂纹现象是指在完成品的表面上产生了裂纹。这一现象的产生在于旋轮加工时所设定的减薄率、悬轮与模具之间的间隙过大、进给率、旋轮的工作角度过大。

2.5 直线度差

如果在旋轮加工过程中出现了直线度差的问题，一般是由于毛坯材料本身的壁厚偏差值较大。不仅如此，当模具直线度较差时，导致加工工件直线度较差，当定位环一端的端面船舷不平的现象时也会使最终的加工成果出现直线差。此外，旋轮之间如果存在压力不平衡的问题，也会产生此类现象。

2.6 扩径量大

旋轮加工出现扩径量较大的问题，旋轮的圆角半径过大是其中较为常见的原因之一。并且当减薄率偏大时，也会出现这类情况。或者当轴向进给量较小时，容易产生扩径量大的问题。

3 解决措施

由上文的分析可见，旋轮过程中出现的问题具有多样性，因此要想真正解决旋轮加工所存在的问题，就要对症下药，针对各个不同的问题进行不同的解决措施的选择。

3.1 起皮问题的解决措施

针对起皮问题的产生原因，首先可以适当降低各种参数值，并且在设备配备中，使用带有趋进角的旋轮，并且注意旋轮的润滑与冷却，能够更好的预防起皮现象的产生。如果已经出现起皮问题了，就要及时进行金属表面起皮的修除，并且抛光旋轮的表面。在选择毛坯材料上，应该选择表面完整无损，质量达标的加工材料。

3.2 波纹问题的解决措施

在上述波纹问题的产生原因中，旋轮转速过快是一大原因，因此应该适当降低旋轮的转速，并且为了保证旋轮转动过程中的稳定，应该对其进行充分的冷却操作与润滑操作。并且油路的不稳定也是必须要解决的问题，因此可以经常进行油路气体的排放操作，并且保证排放过程中的稳定，以便减小变形量。

3.3 鼓包问题的解决措施

在旋轮加工前期的准备工作中应该适当增加增加进给率，控制工件收径，降低椭圆度。并且在旋轮加工过程中，保证热旋时的温度在额定范围之内，以便使加工操作能够受热均匀。

3.4 裂纹问题的解决措施

由于裂纹问题的部分原因与上文具有一定的相似性，因此在解决措施上也具有一定的共性。为了减少裂纹问题的产生，在前期的工作准备中应该适量调整各种加工参数，选择减薄率，进给率。

3.5 直线度差问题的解决措施

直线度差产生的一大原因就在于毛坯原料自身的缺陷，因此在选择原料时，应该使坯料壁厚差≤0.20mm。并且定位环的端面要及时修正，以便减小直线度差发生的可能性。同时，可以在旋轮加工中，安装压力平衡器，以保证整个过程的稳定与平衡。

3.6 扩径量大问题的解决措施

对于扩径量大的问题，首先应该在正式加工前的准备工作中选择合理的旋轮圆角半径和减薄率，并且适当提高轴向进给率量。

4 结束语

对于旋轮加工中出现各种问题，只有妥善分析原因，并且因地制宜，才能最终解决问题。