辊锻-扩孔成型工艺优化及合金钢空心轴锻件质量控制

合金钢空心轴锻件的成型工艺种类较多，辊锻-扩孔成型工艺凭借效率高、成型均匀、模具损耗小等优势，在中小型合金钢空心轴生产中应用广泛。实际生产中，该工艺易出现内孔折叠、壁厚不均、尺寸偏差等问题，影响锻件质量和使用寿命。本文结合生产实践，对辊锻-扩孔成型工艺进行优化，重点研究工艺参数控制和质量问题解决措施，内容真实、贴合实操，不夸大工艺优势，为合金钢空心轴锻件的批量生产提供技术支撑。

模具设计与优化是辊锻-扩孔成型的基础，采用CAD、CAE技术对模具进行模拟优化，结合金属变形规律，设计合理的辊锻模具型腔和扩孔模具结构，合理设置拔模斜度和圆角半径，避免因模具设计缺陷导致锻件成型偏差。辊锻模具选用耐高温、耐磨性强的H13模具钢，经淬火回火处理后硬度控制在HRC58~62，延长模具使用寿命；扩孔模具根据锻件内孔尺寸设计，采用可调节结构，方便调整内孔精度，减少模具更换成本。

辊锻工艺参数优化是提升成型质量的关键，采用4道次辊锻成形工艺，严格控制各道次辊锻延伸系数，避免第1道辊锻时椭圆截面靠近辊缝处的内表面出现应力集中和折叠现象。辊锻温度控制在1050℃~1150℃，根据锻件尺寸调整辊锻速度，中小型空心轴辊锻速度控制在0.8~1.2m/s，确保金属充分塑性变形；辊锻过程中，实时监测锻件尺寸，控制每道次压下量在5~8mm，避免压下量过大导致表面裂纹，压下量过小导致成型不充分。

扩孔工艺优化重点解决壁厚均匀性问题，采用辗压扩孔方式，结合锻件尺寸调整扩孔参数，控制每次扩孔量，对于直径30~115mm的内孔，每次扩孔量控制在25mm以内，直径120~270mm的内孔，每次扩孔量控制在30mm以内，避免扩孔量过大导致锻件胀裂。扩孔过程中，调整导向辊与机床中心线夹角≥65°，信号辊与机床中心线夹角≥55°，确保锻件尺寸精度，减少端面内凹缺陷，对于壁厚偏差较大的部位，采用局部修磨方式进行调整，控制壁厚均匀性偏差≤0.4mm。

质量控制措施贯穿生产全过程，原材料阶段严格把控钢坯质量，杜绝不合格钢坯进入生产环节；加热阶段实时监测温度，避免温度波动导致的成型缺陷；辊锻和扩孔阶段，安排专人巡检，及时发现表面折叠、裂纹、尺寸偏差等问题，及时调整工艺参数。成型后采用磁粉探伤（MT）检测表面缺陷，超声波探伤（UT）检测内部缺陷，确保锻件无裂纹、无夹渣等缺陷。

此外，加强设备维护和操作人员培训，定期对辊锻机、扩孔机进行维护校准，确保设备精度；操作人员需熟悉工艺要求，掌握设备操作规范，能够及时发现生产中的异常情况并处理。通过工艺优化和全流程质量控制，有效解决了辊锻-扩孔成型工艺中的常见问题，提升了合金钢空心轴锻件的尺寸精度和力学性能，降低了不合格率，满足批量生产需求，同时降低了生产成本，具有较高的实际应用价值。