文献综述

1. 前言

法兰是化工、管道工程、风电行业等领域重要的环形零件 ^[1]。目前金属热态成形技术主要朝着轻量化、整体化、微型化、超大构件、柔性成形、自动化、超精密化等几个方向发展^[2]。随着我国工业快速发展，我国锻造设备所存在的问题日益显现出来^[3]。我国拥有自己产权的锻造设备目前水平仍然比较低，而发达国际的锻造目前已朝着现代化方向发展。近年来，又发展了和计算机、自动仓库等相结合的数控系统，因此，我国急需集中力量发展国内锻造设备，以争取在竞争平台上占有更多的份额^[4]。

碾环又叫扩孔，是环形零件特有的一种成型方法。其原理如图1所示。

碾压轮1与芯棍2旋转中心轴平行，碾环时，电动机通过减速箱驱动碾压轮1旋转，碾压轮通过它与环形件之间的摩擦力拽入毛坯并连续施压，环形坯料与平行于中心轴的芯棍之间的摩擦力带动芯棍转动，同时碾压轮与芯棍之间的中心距逐渐缩小，直至变形达到要求，经碾环变形的工件，截面积和径向厚度都减小，环形件外径和孔径都相应地增加。因此，碾环主要是径向压缩切向延伸的锻造过程^[5]。

环件轧制是一种生产无缝环件的特种加工工艺，它是通过局部连续轧制方法，将小直径厚截面的环形毛坯逐渐辗扩成大直径薄截面的环件，它具有省力，节能、节材、生产率高、生产成本低、产品范围广等显著特点，在工业领域有着广泛的应用^[6]。

碾环机碾锻齿圈和齿轮毛坯的锻造工艺主要有一下几个工序：墩粗、拔长、冲孔、扩孔。自由锻和碾环工艺的区别主要在扩孔这个工序上。自由一般采用马杠扩孔，碾环主要采用辗压扩孔。自由锻时碾环主要是采用马杠碾环。马杠碾环的应力应变情况近似拔长，与长轴拔长又有区别，它是环形坯料沿圆周方向的拔长，是局部加载，整体受力^[7]。

碾环加工的优点：

其一：能改进金属组织，前进力学性能这是因为锻压可以将坯猜中的硫松处压合，前进金属的致密度，可以使粗大的晶粒细化，可以使高合金工具钢中的碳化物被击碎，而且均匀地散布。

其二：锻压件的形状和标准接近于零件与直接切削钢材的成形方法对对比，不但能节省金属材料的消耗，而且也节省了切削加工工时，