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 旋压成形——神奇的金属成形技术

旋压成形属于金属塑性成形的特殊方式,旋压成形的原理就是将毛坯固定在模具上,模具连同毛坯一起高速旋转,外侧的旋轮对毛坯施加很大的压力,使得金属毛坯变形,最后成形出与模具形状一致的零件。

旋压分为普通旋压和强力旋压。普通旋压是指在成形的过程中毛坯的形状发生变化,毛坯的厚度不发生变化。普通旋压起源很早,在民用领域应用最广泛,如器皿、餐具以及一些精度要求不高的零件;强力旋压是指金属在成形过程中不但毛坯的形状发生变化,厚度也同时变化,一般是变薄,在旋压过程中毛坯体积不变,减薄的毛坯材料增加了零件的高度。强力旋压属于无切削加工,在加工过程中材料没有任何损失。

强力旋压作为近代塑性加工中的一种新工艺,在国防工业各领域应用最多、最为广泛。强力旋压在生产薄壁高精度回转体零件方面具有明显优势:

强力旋压后材料的强度和硬度比母材提高了约35%~45%,因此在航空航天领域,强力旋压能有效地减小零件的设计壁厚、减轻重量,其疲劳性能也能显著提高;强力旋压对厚壁毛坯逐点施加很高的压力使其减薄变形,材料的金属纤维流向得到保护,使得零件的疲劳性能得到提高;强力旋压属于整体成形技术,成形的零件没有母线焊缝,因此零件整体性能提高,尤其是疲劳寿命能显著提高;强力旋压的无切削加工和简易的成形模具降低了生产成本,缩短了零件制造周期短;强力旋压在一次成形过程中可以让毛坯减薄60%甚至更多,由于减薄率较大,强力旋压能有效地检验母材中的冶金缺陷;用强力旋压能生产加工超宽板材;强力旋压零件的尺寸公差和形位公差较小,精度很高,甚至高于机械加工。

基于上述优点,强力旋压技术在化学工业、核工业、船舶工业、兵器、航空航天,特别是飞机及飞机发动机的零部件制造中得到广泛应用。如常见的一些化工、船舶、锅炉用大型压力容器,由于存在母线焊缝,对内部压力有一定要求。如果用旋压成形工艺成形中间圆筒段,可以取消压力容器最薄弱的环节——直线焊缝。如果采用强力旋压成形,筒形部分的整体强度比母材提高12%~25%,大大提高了这类压力容器的安全性和可靠性,且模具制造简单,制造周期短,加工成本低。而这种提高压力容器承压压力的方法是其它任何一种加工工艺无法做到。如果这类压力容器用在航空航天领域,在相同压力下可以大大减轻容器的壁厚,从而减轻零部件的重量,达到减少油耗、增大射程的目的。