有色金属旋压技术研究现状
金属挤压技术的现状与发展趋势
中国有色金属加工工业协会铝加工高新技术文集·２６９·金属挤压技术的现状与发展趋势刘静安（西南铝业（集团）有限责任公司．重庆４０１３２６）、～● 摘要：在大量收集、整理、分析国内外文献资料的基础上，结合我国的具体情况，全面系统地论述了金属挤压技术的现状；近年来研究开发所取得的重要成果；重大的挤压技术创新与科技进步。
在此基础上，提出了发展金属挤压技术时应考虑的重点方向与目标，以及近期应着重研究的最新课题。
关键词：金属挤压成形；，技术创新；现状；发展趋势１金属挤压成形技术发展现状经过近百年的发展，已研制开发出各种不同特点和用途的挤压方法和挤压工艺，这些挤压方法在技术上的优缺点列于表１中。
近些年来国内外挤压技术的发展都很快。
１．１挤压设备迅速发展具体地说，挤压机台数急剧增加，挤压力不断扩大，结构型式不断更新，自动化程度不断提高，油压挤压机得到广泛应用。
挤压设备是反映技术水平的重要指标，粗略统计，各国已装备的不同类型、结构、用途、挤压力的挤压机达５５００台以上（其中美国５５０台，日本４００多台，德国２００多台，原苏联４００多台，中国２０００多台），大部分为８－２５ＭＮ之间的中小型挤压机。
随着大型运输机、轰炸机、导弹、舰艇等军事工业和地铁、高速列车、轻轨车以及大型豪华汽车等现代化交通运输工业的发展，需要大量的整体壁板等结构部件，故挤压机向着大型化的方向发展。
目前，已正式投产使用的１００ＭＮ以上的大型挤压机１２台以上，它们分布在美国、原苏联、中国、日本和德国。
挤压力最大的是美国雷诺公司的２７０ＭＮ挤压机，其次是原苏联古比雪夫铝加工厂的２００ＭＮ挤压机，日本在２０世纪６０年代末期建造了一台９６ＭＮ自给油压机。
据报道几个工业发达国家都在研制挤压力更大、型式更为新颖的挤压机，如３５０ＭＮ卧式挤压机，以及４５０－６００ＭＮ的挤压大直径管材的立式模锻一挤压联合水压机等。
在挤压机本体方面，近年来国外发展了钢板组合框架和预应力“Ｔ’，型头板柱结构机架和预应力混凝土机架，大量采用扁挤压筒、活动模架和内置式独立穿孑Ｌ系统。
旋压技术的研究现状
到二十世纪 中期 ，旋压技术 出现 了两个重大突
第一个是普通旋压设 备实现了机械化 、 自动化 。 （ １ ） 在成形过程中 ， 旋轮对金属毛坯是多道次逐 破 ： 点 径 向进 给 的 ， 两 者 之 间 的接 触 面微 乎其 微 ， 致使 毛 第二个 突破出现在六十年代后期 ，西德 Ｌ ｅ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ 公司 Ｃ或 Ｃ Ｎ Ｃ数 控 系统及 Ｐ Ｎ Ｃ系 统 的 坯 所 受 到 的单 位 压 力高 ， 非 常 适 用 于加 工强 度 高 、 变 成 功研 制 了使 用 Ｎ 旋 压 机 ， 实 现 了 自动 化 。经过 近 ６ ０年 的发展 ， 国外 的 形 难 的材 料 ， 而且 ， 由于 接 触 面 积 小 ， 旋 轮所 受 到 的
关键词 ： 旋压技术 ； 错 距缩径旋压 ； 正 交试 验
中图分类号 ： Ｔ Ｇ３ ０ ６
文献标识码 ： Ａ
文章编 号： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ６） ０ ９ — ０ ０ ７ ０ — ０ ４
旋压作为一种金属压力加工方法广泛地用于薄 ２ 旋压技术 的研究现状及发展 壁空心 回转体零件的加工【 ， 该加工工艺 由于旋轮 与管坯之 间的接触 面积小 ，因而可 以有效降低旋压 ２ ． １旋 压 技术 的发 展 缩 口成形力 ，大大提高缩 口成形效率 。经过调研发 旋压 技术 作为 无屑 型金 属成形 工 艺 ， 具 有节 省材 现， 当前 的旋压工艺往往采用单轮旋压 ， 旋压效率相 料 、 加工设 备 易组装 、 加 工成 本低 等优 点 ， 因而被 广泛 对较低 ， 因而需要采用其他方式提高旋压效率 。两轮 地应 用 于军用 和 民用 工业 。 据 文献介 绍［ ３ ］ ， 旋压工 艺 的 或多轮错距旋压工艺可以在一道工序完成相当于原 雏 形是我 国在 殷商 时期 就 出现 的陶瓷 制坯方 法 ， 在 十 来单轮旋压 的两倍旋轮压下量 ，因而旋压效率大大 世纪初 ， 我国又出现了金属旋压工艺 ， 可以将金属薄 提高。 板制成空心件 。到十三世纪 ， 该技术开始传人欧洲各
国内旋压设备及其相关技术的发展与现状
加工过程控制，实现自动批量生产的目的。
随后，兵器５５所也开展了录返旋压机床的研制。
西安重型机械研究所研制了ＰＬＣ控制的强力旋压机床，其主轴调速系统、旋轮纵向进给电液伺服系统、仿形系统等均由ＰＬＣ控制，但主轴仍采用直流电机拖动、可控硅励磁；旋轮纵向移动采用伺服泵控制油马达的电液调速系统，并采用了电液仿形阀进行仿形控制。
近年来，北京航空制造Ｉ程研究所、长春５５所和北京航空航天大学现代技术研究所等单位在总结过去研制经验的基础上，瞄准困际水平，运用先进的设计方法与理念，采用了ＳＩＭＥＮＳ８４０Ｄ和ＢＯＳＣＨ比例伺服阀控制系统，伺服油缸驱动，光栅位置反馈，滚动导轨导向和交流变频调速等先进技术，推出新一代的国产ＣＮＣ强力旋压机床，实现了困产旋压机的升级换代。
机床最大吨位６００ｋＮ，整机性能达到国际先进水平。
图１和图２是北京航空制造工程研究所近年来研制的部分ＣＮＣ数控旋压机床。
图１ＳＹ一１１ＣＮＣ数控三旋轮卧式旋压机图２ＳＹ一１２ＣＮＣ数控三旋轮卧式旋压机随着汽车、石油、化工行业的发展，园内的专用旋压设备也呈现出快速发展的趋势。
如北京航空航天大学现代所、北京航空制造工程研究所等单位研制的皮带轮旋压机，兵器５５所生产的轮辐旋压机和内旋压机，北京航空制造工程研究所研制的ＣＮＣ收口旋压机，哈尔滨工业大学和辽阳重犁机械厂等单位生产的二步法封头旋压机，燕山大学和黑龙江省旋压技术研究所等单位研制的一步法封头旋压机，ＲＥＶＩＥＷ沈阳金属研究所和兵器５５所等单位研制的滚珠旋压机等。
这些旋压机的实用性较好，吸取‘Ｔ国外设备的先进设计思想，性能稳定，满足了国内汽车、石油化工行业的发展需求。
３发展与现状３．１国内旋压设备研制水平与现状３．１．１控制系统近年来，国内研制的数控旋压机床大都实现了ＮＣ或ＣＮＣ控制。
一般说来，用于金属切削机床的数控系统都可以作为旋压机床的数控系统。
这些系统主要有德国ＳＩＥＭＥＮＳ、法国ＮＵＭ、日本ＦＡＮＵＣ以及国内的中国珠峰公司、北京航天机床数控系统公司、华中数控公司、沈阳高档数控国家工程研究中心研制的控制系统。
国内旋压设备及其相关技术的发展与现状
（1）床身。床身可采用整体铸造和焊接两种结 构，视具体情况选择。导轨采用整体镶钢结构，用螺
从上世纪 80 年代后期以来，随着国内国民经济 各领域的发展，业内人士清醒的认识到旋压设备是 制约旋压技术进步与发展的关键因素，通过对引进 机床技术的消化与吸收，加之国内制造和控制技术 水平的提高，旋压机的设计、制造以及性能均有了大 幅度的提升。20 世纪 80 年代末期，哈尔滨工业大学 通过车床改造研制首台录返旋压机床，是基于示教 的机器人原理，采用自学习运动控制方法，机床自动 记忆工件的手动旋压过程，完成工件的轨迹规划与
关键词：机床技术；旋压机；旋压技术；发展；综述 中图分类号：TG334.19 文献标识码：A
1 引言 旋压作为一种典型的连续局部塑性成形技术，
以其静压成形（无冲击、振动和环境危害）、产品精度 高、工艺柔性好、易于实现机械化与自动化、节约材 料等诸多优点而成为精密塑性成形技术的重要发展 方向，是实现薄壁回转体零件的少无切削加工的先 进制造技术，广泛应用于机械、电子、化工、汽车以及 航空航天等国防工业领域。旋压技术的发展也促进 了国内旋压设备及其相关技术发展，特别是近年来 航天航空等国防领域的旺盛需求，加之国内制造业 整体水平的提高，使我国的旋压设备研制达到了一 个新的高度，进入了稳步发展阶段。
综 述 REVIEW
文章编号：1672－0121(2009)04－0016－04
国内旋压设备及其相关技术的发展与现状
侯红亮，余肖放，王耀奇 （北京航空制造工程研究所，北京 100024）
旋压技术特点及其发展
0前言近年来，随着我国制造业水平的提高以及航空航天和国防军工方面的迫切需求，我国的旋压设备及旋压技术得到飞速发展，旋压设备的机械化、自动化水平及加工精度越来越高[1]。
目前，旋压已成为精密塑性成形的主要方法，特别是在加工各种复杂薄壁零件时的优势明显。
基于旋压技术高效的多道次复合旋压的工艺特点，该技术解决了不少其他加工技术难以解决的加工难题[2-6]。
旋压是一种比较先进的塑性加工方法，它综合了锻造、挤压、轧制、拉伸、弯曲、平整等工艺特点，是回转体类零件塑性成形的主要加工方式。
旋压成形时，旋轮与坯料呈点接触状态，强度大、复杂、难变形的金属也能轻松成形，极大地降低了设备功率和能耗[2]。
旋压技术具有工序简单、产品尺寸精度高、材料利用率高、无屑、易操作、易组装等优点，在航空、航天、军工和民用产品等领域中应用广泛[1，7]。
为了充分发挥旋压技术的优势，本文基于旋压工艺的历史发展与研究现状，对比分析了旋压工艺与锻造、挤压、轧制等工艺的优劣势，并指出旋压工艺当前亟待深入研究的问题，以期为旋压工艺的充分应用及进一步研究提供参考。
1旋压技术简介1.1旋压工艺及分类旋压是将金属板形或筒形坯料用顶杆固定于旋压机模具尾部，并与主轴共同转动，然后，让旋轮从端头开始挤压坯料，使坯料逐点连续发生塑性变形，最终全部成形为空心零件的一种加工工艺，如图1所示。
旋压工艺种类较多，按照坯料塑性变形程度分为强力旋压和普通旋压；按照旋轮数量分为单旋轮、双旋轮和三旋轮旋压；按照金属流向分为正向和反向选压；按照旋压零件的形状可分为对称和非对称旋压等[8]。
强力旋压使坯料的形状及厚度均发生了明显的改变，是比较成熟和普遍的旋压技术。
强力旋压可分为筒形及锥形方式旋压，锥形方式旋压不仅能加工等壁厚、变壁厚的锥形零件，而且可以加工半球形的零件[9]。
（a）坯料固定（b）旋压加工图1旋压工艺坯料旋压技术特点及其发展孙松，陈庆，杨纯梅，张玉春（西南铝业（集团）有限责任公司，重庆401326）摘要：概述了旋压成形技术的发展历史与现状，介绍了旋压的基础特性和变形机理，对比分析了旋压与锻造、挤压、轧制等塑性成形工艺的区别以及采用不同工艺加工的产品在组织与性能上的差异。
旋压
1.2.2强力旋压
1.3旋压的特点
旋压是一种特殊的成形方法。用旋压方法可以完成各种形状旋转体的 拉深、翻边、缩口、胀形和卷边等工艺。金属旋压工艺具有节省原材料、 成本低廉、设备简单和产品质量高等优点；因此，旋压工艺在国防、化工、 冶金、电子、机械等诸方面起到了越来越大的作用，特别在火箭、导弹、 核电、宇航等有关零件的制造方面得到了很好的应用，不仅用于工业上的 锅炉封头、压力容器、储油罐的生产上，而且还用于千家万户的水壶、锅 子、餐杯、洗衣机鼓桶、灯罩等的制造之中。
2.旋压工艺参数的选择
2.2旋轮安装角
芯模轴线和旋轮轴线构成的角称为旋轮安装角。
安装角不能过大，安装角过大会使加工金属流向旋轮前面，从而
导致极粗糙的锉齿形表面。根据加工要求和加工轨迹路线，灯罩旋压 工艺选取了４５°安装角。
2.3主轴转速
提高转速，可以改变零件表面的光洁度，并提高生产效率，但主轴转速的 提高也有限制。① 受主轴最高转速和额定转速的限制，批量生产时主轴转速保 持在额定转速以内为宜。② 由于主轴转速的提高会使零件表面的温度升高，从 而改变零件表面的物理特性，所以在提高主轴转速的同时也要兼顾温升的变化， 例如铝制品加工时，主轴转速过高而产生的高温会加大产品表面的粗糙度。灯 罩旋压加工中，根据主轴性能和工艺要求选择了2500r/min。
1.概述
二是，在20世纪60~70年代出现了能单向多道次进给的、电器液压程序 控制的半自动旋压机。三是，由于电子技术的发展，于20世纪60年代后 期，国外在半自动旋压机的基础上，发展了数控和录返式旋压机。这些 设备的快速发展将旋压工艺带进了中、大批量化的生产中。 近20年来，旋压成形技术突飞猛进，高精度数控和录返旋压机不断 出现并迅速推广应用，目前正向着系列化和标准化方向发展。在许多国 家，如美国、俄罗斯、德国、日本和加拿大等国己生产出先进的标准化 程度很高的旋压设备，这些旋压设备己基本定型，旋压工艺稳定，产品 多种多样，应用范围日益广泛。 我国旋压技术的发展状况与国外先进水平相比有较大差距。但近年 来取得了较大发展，许多产品精度和性能都接近或达到了国外较先进水 平。国内许多研究所(如北航现代技术研究所、黑龙江省旋压技术研究 所、长春55所等)已经研制出了性能较好的旋压机。
强力旋压机发展现状
强力旋压机发展现状
强力旋压机是一种用于金属加工的机械设备，具有高速、高效、高精度的特点。
它可以用于在金属板上进行旋转压制，以实现各种形状的成形和加工。
在强力旋压机的发展过程中，不同类型的设备涌现出来，为不同的加工需求提供了更多选择。
一种常见的强力旋压机是
CNC强力旋压机，它采用计算机控制系统，可以实现自动化
加工，并具有更高的精度和稳定性。
随着科技的进步和工业需求的不断变化，强力旋压机正在不断更新和改进。
现代化的强力旋压机具有更高的压制力和旋转速度，能够处理更厚和更硬的金属板材。
同时，一些先进的旋压机配置有各种传感器和监控系统，能够实时监测加工过程和设备状态，确保操作的安全性和准确性。
此外，一些厂家也开始探索将强力旋压机与其他加工设备或技术相结合，以提高生产效率和加工质量。
例如，一些压铸设备和激光切割设备可以与强力旋压机结合使用，实现多种不同的加工方式。
总而言之，强力旋压机作为金属加工行业的重要设备，其发展一直处于不断创新和改进的过程中。
通过引入先进的技术和不断改进设备性能，强力旋压机将继续满足不断变化的加工需求，为合金加工行业做出更大的贡献。
旋压技术在国防工业的应用现状及展望
旋压技术在国防工业的应用现状及展望一、引言旋压技术是一种先进的制造工艺，具有轻量化、高强度、复杂形状制造、高效制造和智能制造等优点，广泛应用于国防工业领域。
本文将围绕旋压技术在国防工业的应用现状及展望进行阐述。
二、轻量化制造旋压技术可以实现轻量化制造，采用薄壁材料和空心结构，减轻产品重量，提高产品的便携性。
在国防工业中，轻量化制造对于提高武器装备的机动性和作战效能具有重要意义。
例如，采用旋压技术制造的轻量化装甲车和轻量化火炮，能够显著提高作战效率和战场生存能力。
三、高强度材料制造旋压技术可以用于高强度材料的制造，通过精确控制材料形状和厚度，优化材料结构，提高材料的强度和硬度。
在国防工业中，高强度材料制造对于提高武器装备的性能和使用寿命具有重要作用。
例如，采用旋压技术制造的钛合金部件，具有高强度、高耐蚀性和低密度的特点，广泛应用于航空航天和深海装备领域。
四、复杂形状制造旋压技术可以制造出复杂形状的零件，如双曲率、多轴、非对称等形状。
在国防工业中，复杂形状制造对于提高武器装备的性能和精度具有重要作用。
例如，采用旋压技术制造的复杂形状雷达天线和光学镜头，能够提高探测和瞄准精度，增强作战能力。
五、高效制造旋压技术可以实现高效制造，通过自动化和智能化设备，提高生产效率和质量。
在国防工业中，高效制造对于缩短武器装备的生产周期和降低成本具有重要意义。
例如，采用旋压技术制造的批量零件，可以显著缩短生产周期和降低成本，提高武器装备的快速响应能力。
六、智能制造旋压技术可以实现智能制造，通过引入传感器和智能化控制系统，实现生产过程的实时监控和自动调整。
在国防工业中，智能制造可以提高武器装备的智能化水平，提高作战效能和战场适应性。
例如，采用旋压技术制造的智能传感器和控制系统，能够实时感知和反馈战场环境信息，为指挥决策提供更加准确和及时的信息支持。
七、展望随着科技的不断发展，旋压技术在国防工业的应用前景更加广阔。
未来，旋压技术将进一步向轻量化、高强度、复杂形状、高效和智能制造方向发展。
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毛 坯 厚 度
表 面 状 态
隙
量
内径精度 √ √ √
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内径胀缩 √ √ √ √ √
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直线度
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内表面光 √
洁度
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外表面光 洁度
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5 有色金属旋压的发展趋势
41
综述
2008 年 8 月第 4 期
于旋压。据不完全统计，旋压材料有两百余种，按有 空航天、海洋开发、建筑以及日常生活中具有广泛的
色金属和黑色金属划分各占约 50％[2]。在有色金属旋 压材料中，应用最多的是铝、铜、钛及其合金，其次
用途，被人们誉为“太空金属”和“海洋金属”，是 重要的战略金属材料。我国钛合金旋压的研究始于上
是钨、钼、锆、铌等稀有金属。用于旋压成形的铝及 其合金有纯铝、防锈铝、硬铝、超硬铝及锻铝等十余
世纪 70 年代。目前已开展旋压试验的钛合金有十余 种。有色金属旋压产品范围广，几乎所有的空心回转
种，其产品约百种规格。图 1 为铝合金旋压件实物图。 纯铝强度低，塑性变形性能好，加工硬化是其唯一的 强化途径。用于旋压成形的铜及其合金主要有阴极 铜、黄铜、白铜，其可旋性能良好。铝、铜及其合金 属于塑性良好的有色金属旋压用材，多数在室温条件
钛合金热旋时，工件的壁厚主要取决于芯轴与旋 轮的间隙及坯料自身的热收缩[25]。芯轴与旋轮的间隙 又与机床的退让量、旋轮和芯模的热膨胀有关，因此， 旋压壁厚精度要求较高的工件时，需要事先考虑机床 的退让量、旋轮和芯模的热膨胀系数。工件的直径超 差是由多种因素造成的，热旋时存在热胀冷缩、线速 度不均匀导致材料流动不均衡、减薄率过大等多种因 素，很容易使旋压完成后的产品存在一定的回弹。解 决回弹的有效措施一般包括增加模具的旋压道次、强 旋与普旋的有机结合、校正模具的回弹角度、采用热 校形等多种方式，这些方法还能提高产品壁厚均匀 性、直线度和圆度[7，18]。
15mm 的圆筒变薄旋压参考参数为：旋轮工作角 20º， 道次减薄率 25％，进给率控制在 1～2mm/r，变形稳 定。对于塑性不是很好的铝合金的大批量旋压生产， 增加旋压道次和中间退火工序，同时在旋压过程中进 行加热是非常有必要的[3，7，20]。 3.2.3 钛合金旋压特点
钛具有密排六方晶格，屈强比（σ0.2/σb）高，在 常温下钛合金的屈强比均在 0.8 以上，高强钛合金的 屈强比超过 0.9，因此塑性成形范围很窄。钛的热导 率低（只有铁的 1/4），热旋时工件表面容易产生密集 型裂纹。弹性模量（E）较低，仅为钢材的一半左右， 因此钛合金旋压不易贴模，旋压成形件回弹严重，难 以保证形状和尺寸公差精度。钛合金具有六方晶系结
2 有色金属旋压材料及工件形状描述
图 1 铝合金旋压件实物
早在十几世纪人们就开始采用手工普通旋压各 种银瓶锡罐等软金属器皿。随着技术的进步，旋压设
钛及其合金是上世纪 50 年代兴起的一种重要金 属结构材料。钛合金材料具有熔点高、耐腐蚀、高比
备的主传动力由人力转为电动力后，铜、铝等广泛用 强度、高低温性能好、无磁性等突出优点，因而在航
总之，影响旋压件产品质量的因素很多（表3）， 有工艺参数因素、工艺装备因素、毛坯因素等等。各 因素之间相互影响，有色金属旋压时要根据实际情况 综合考虑各主要因素，合理匹配工艺参数才能旋压出 符合设计要求的工件。
表3 各种因素对旋压件质量的影响[23]
要 素
工 件 质
工艺因素
工艺装备因素 旋轮
芯模
毛坯因素
作者简介：牟少正（1983-），硕士研究生，材料加工工程专业；研究方向：固体火 箭发动机金属材料成型。 收稿日期：2008-04-28
38
综述
航天制造技术
图 2 旋压成形的工件形状[4]
3 有色金属的旋压工艺
3.1 工艺分类 有色金属旋压工艺可分为普通旋压和强力旋压
两类。普通旋压属于板材成形，只改变毛坯的形状而 不改变其壁厚。普通旋压可以完成成形、缩颈、收口、 封口、翻边、卷边、压筋等工作。强力旋压属于体积 成形，按工件外形的不同，可分为锥形、筒形及复合 形三类；按旋轮进给方向与毛坯材料流动方向的不 同，可分为正旋和反旋（正旋指毛坯材料流动方向顺 旋轮进给方向，反旋指毛坯材料流动方向逆旋轮进给 方向）；按旋压工具不同可分为滚珠旋压与滚轮旋压。 图 3 为滚珠反向旋压示意图。滚珠旋压一般用于小直 径、高强度、高精度薄壁管的制造。滚珠旋压铝合金 管件最小壁厚可达到 0.04～0.2mm，壁厚公差达到 0.005mm ， 长 径 比 达 30 ～ 60 ， 表 面 粗 糙 度 低 于 0.06µm[5]。
综述
航天制造技术
力作用下形成裂纹。减薄率过大，实际变形超过材料 塑性变形能力时，在旋入端出现裂纹。筒形件强旋时， 当减薄率与进给比同时过大时，造成工件壁厚内外变 形不均匀，正旋时易出现拉裂，反旋时易出现折裂。 锥形件剪切旋压成形，如果偏离正弦律程度太大， 则旋压件内部产生很大的拉应力，导致裂纹出现。 当材料塑性较低，可旋性差，热旋温度低也容易出 现裂纹[18～21]。总之，在坯料确定的情况下，合理控制 工艺参数使旋压件内部应力低于坯料的强度极限，可 以避免裂纹的产生。
稳堆积现象，堆积材料被碾压后，工件表面出现鳞皮，
降低表面质量。铝合金旋压成形工艺的核心是在保证
金属毛坯材料结构稳定的前提下实现材料的局部稳
定塑性流动，工艺上一般采用合理的转速与进给率、
旋轮攻角和旋轮结构外形、间隙、增加旋压道次与热
处理中间工序[7]。对于直径小于Φ400mm，壁厚小于
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综述
2008 年 8 月第 4 期
综述
2008 年 8 月第 4 期
综述
有色金属旋压技术研究现状
西安航天动力机械厂 牟少正 韩 冬
摘要 阐述了有色金属旋压加工的研究现状。从有色金属旋压材料、工艺和质量控制 三方面介绍了有色金属旋压加工的特点，对有色金属旋压的发展趋势做了预测。
关键词 有色金属 旋压技术 质量控制
1 引言
金属旋压成形技术是近代金属压力加工中新兴 的一种特种成形技术，它是综合了锻造、挤压、拉伸、 弯曲、环压、横轧和滚压等工艺特点的少无切削加工 的先进工艺[1]。旋压技术的先进性、实用性和经济性 使其应用非常广泛。有色金属旋压工件多数用于航 空、航天等重要领域，如人造卫星的鼻锥、飞机的蒙 皮、发动机喷管和飞行器的舱体等。本文主要以铝合 金、钛合金为例阐述了有色金属旋压加工的特点。
性能
σb/MPa
δ/％
HV
旋压前
125
22.5
43.9
旋压后
190
14.3
57.8
旋压后退火
169
16.8
48.9
有色金属旋压件常见缺陷及消除措施： 4.1 起皮
40
图 4 钛合金旋压起皮
4.2 裂纹 工件表面出现开裂（图 5）。引起旋压件裂纹的主
要原因有材料缺陷、坯料状态、工艺参数以及变形不 均等因素。原材料含有非金属夹杂物，该区域在拉应
L1= L0
S0 (di S1 (di
+ +
S0 ) S1 )
其中：L1——工件长度；L0——毛坯长度；di——
内径；S1——工件厚度；S0——毛坯厚度。
最大减薄率计算式：
ψ max
≈ ψ
ψ + 0.17
⋅100％
锥形件剪切旋压时，坯料在旋轮挤压与剪切综合
作用下厚度方向遵循体积不变定律和正弦规律变形。
几十年来，国内学者和科研机构对有色金属的旋 压做了大量理论和试验研究，取得了丰硕成果。作者 认为有色金属旋压的发展趋势有以下几点：
牌号 合金类型 工件形状 旋压温度/℃
TA1 α
筒形件 400～450
TA2 α
锥形体 350～450
表 1 不同钛合金旋压件的旋压温度
TA7 α
喷管 700±100
TA15 α
筒形件 600～700
BT20 近α 筒形件 600～700
TC3 α+β 喷管 600～700
TC4 α+β 复杂形面 700～900
筒形件变薄旋压时，毛坯与旋轮接触的很小变形 区处于三向应力状态而产生塑性变形，变形区内的金 属径向被压缩而沿轴向和切向流动。由于是局部塑性 变形，因此其变形又受周围区域的限制。在旋轮压力 和金属内应力的作用下，局部变形连续累积便引起整 个坯料的轴向伸长[1，6]。由于筒形件旋压是塑性变形， 因此其遵循体积不变原则，产品长度计算式：
体零件都可以旋压加工（图 2）；其尺寸范围也相当广， 目前国内能旋压的筒形件最大直径为Φ2300mm，零 件壁厚范围为 0.5±0.03～15±0.1mm。旋压成形锥形件 最大口径为Φ2200mm，壁厚 0.5～15mm。[14]
下旋压成形，极限减薄率在 60％～90％之间，有利于 旋压塑性变形[3]。
构，各向异性严重。钛材在受压时稳定性较低，易失 稳起皱[11，17]。
钛合金强力旋压时，控制钛合金热稳定性和热强 性是其热旋成形的关键[3]。坯料加热温度是影响成形 工艺的关键因素之一。温度偏低，金属的变形抗力大， 塑性差，在旋压时容易产生裂纹；温度过高，工件与 芯模的温度差就大，由于钛合金的导热性差，工件表 面容易产生密集型裂纹[9]；温度过高又容易使变形后 的金属晶粒长大，氧化污染加剧，降低旋压后的综合 性能。不同牌号、工件形状的合金旋压温度也不尽相 同[3，10～16，25]，表 1 是不同类型、工件形状钛合金旋压 件的旋压温度。