輾環是通過軋輥使環形坯料產生連續局部塑性變形的金屬加工工藝，可實現直徑擴大、壁厚減薄及截面成形。該技術起源於1842年英國火車輪箍生產領域，具有材料利用率高（較自由鍛提升20%-30%）、生產效率快（單件周期最短3.6秒）、產品精度好（冷軋精度達精車水平）等優勢。主要套用於軸承座圈、火車輪箍、法蘭等環形鍛件的近淨成形，在核電、航空航天等領域生產直徑達16米的超大型環件。工藝類型分為徑向軋制與徑-軸向軋制兩類，後者通過增加軸向軋輥改善端面質量，適用於複雜截面環件生產。
基本介紹
- 工藝類別：塑性成形技術
- 核心設備：輾環機
- 典型產品：法蘭環、輪箍
- 材料適用：鈦合金、Q345E
- 精度控制：平面度≤5mm
- 能耗特徵：設備噸位降低60%
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工藝原理
通過驅動輥與芯輥構成的軋制孔型，使環形坯料產生連續局部塑性變形，實現直徑擴展與截面成形。在徑-軸向軋制中，軸向軋輥同步修正端面凹陷，可形成複雜輪廓。以直徑15.45米Q345E環件為例，外徑從5.3米擴至7米僅需7分鐘。
技術分類
- 徑向軋制：僅通過驅動輥與芯輥的徑向進給完成整體成形，設備結構簡單，適用於中小型環件
- 徑-軸向軋制：增加軸向軋輥組，可修復端面凹陷並形成異形截面，用於核電容器環等大型件
主要設備
輾環機按結構分為三類：
- 徑向輾環機：基礎機型，最大軋制直徑達5米
- 徑-軸向輾環機：配置端面軋輥，2018年國產RAW2500/1250型實現16米環件生產
- 閉式輾環機：採用凸台孔型與凹槽配合，提升複雜截面成形精度
截至2021年，國產設備在控制精度（汽車齒輪坯達國際標準）與材料利用率（最高98%）方面取得突破，但自動化程度仍落後德國同類產品約15%。
套用領域
- 機械製造：軸承環、齒輪環等精密零件
- 軌道交通：火車輪箍生產效率較傳統工藝提升3-5倍
- 新能源裝備：海上風電法蘭（直徑10米級）、核電容器環（壁厚200mm以上）
- 航空航天：航空發動機機匣（50年代開始套用）、航天鋁合金環件
工藝發展
1950年代中國建立首條軸承環產線，2006年研製5米徑-軸向數控輾環機。2025年新型軋輥設計實現：
- 徑向閉式軋制工藝提升端面質量
- 導向輥結構使環件橢圓度≤20mm
- 材料損耗降低12%（以30Cr2Ni2Mo支承環為例）
研究機構已建立三維有限元模擬體系，形成《環件軋制理論和技術》專著，制定進給規範控制終軋溫度≥900℃。
