[發(fā)明專(zhuān)利]一種拉軋成形方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410046861.3
• 申請(qǐng)日: 2014-02-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103769419A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉雪峰;李開(kāi)松;陳超;汪汐涌;謝建新
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B21B3/00
• 分類(lèi)號(hào): B21B3/00;B21B37/00
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬塑性加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種拉軋成形方法及裝置，特別適用于難加工金屬材料的塑性成形。

技術(shù)背景

鎢及其合金、鈦合金、鎳鈦形狀記憶合金、不銹鋼、高硅鋼、高工鋼、高溫合金和金屬?gòu)?fù)合材料等金屬材料性能優(yōu)異，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中具有廣泛而重要的用途。但是，該類(lèi)金屬材料屬于典型的難加工金屬材料，塑性加工性能較差，采用冷加工方法（如冷軋、冷拉等）一般難以成形，通常都采用熱加工（或溫加工）方法進(jìn)行生產(chǎn)。熱軋（或溫軋）是目前難加工金屬材料生產(chǎn)中最常用的熱加工（或溫加工）方法之一。相對(duì)冷軋而言，采用熱軋（或溫軋）成形難加工金屬材料可以改善難加工金屬材料的塑性加工性能，在一定程度上提高其變形量和成材率，常用于難加工金屬材料的板帶材、棒線材、管材以及型材的生產(chǎn)；但是，難加工金屬材料的熱軋（或溫加工）成形存在著道次變形量不夠大、軋制道次多、工藝流程長(zhǎng)、成材率仍然偏低、金屬消耗大、能源浪費(fèi)嚴(yán)重、軋輥損耗大、生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品規(guī)格、品種以及質(zhì)量和性能難以滿(mǎn)足使用要求等問(wèn)題。同時(shí)，由于世界環(huán)境污染、資源與能源短缺等問(wèn)題的日益加劇，對(duì)現(xiàn)代金屬材料成形加工行業(yè)提出了加快向短流程、近終形、高效率、低成本、低能耗方向發(fā)展的迫切要求[謝建新．難加工金屬材料短流程高效制備加工技術(shù)研究進(jìn)展[J]．中國(guó)材料進(jìn)展，2010，29（11）：1-7]。

因此，開(kāi)發(fā)短流程、道次變形量大、尺寸波動(dòng)范圍小、高效率、近終形、節(jié)能降耗、低成本的材料塑性加工新方法及新裝置，推動(dòng)難加工金屬材料的塑性成形，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是將金屬材料在高溫拉伸情況下容易發(fā)生大變形（單道次最大變形量可以超過(guò)65%）的原理引入軋制技術(shù)中，與傳統(tǒng)軋制技術(shù)有機(jī)集成而提出來(lái)的。在金屬材料進(jìn)入軋制機(jī)構(gòu)之前安裝一個(gè)加熱器，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料的在線加熱；在金屬材料進(jìn)入加熱器之前安裝一個(gè)進(jìn)料機(jī)構(gòu)，通過(guò)進(jìn)料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料送進(jìn)速度的控制；當(dāng)金屬材料被加熱器加熱后，通過(guò)進(jìn)料機(jī)構(gòu)的送進(jìn)速度和軋制機(jī)構(gòu)的軋制速度之間的速度差造成的拉力，實(shí)現(xiàn)金屬材料在加熱器和軋制機(jī)構(gòu)之間發(fā)生高溫大變形量拉伸變形；拉伸變形后的金屬材料緊接著帶著余熱進(jìn)入軋制機(jī)構(gòu)進(jìn)行較大變形量的熱軋（或溫軋）變形，獲得所需形狀尺寸和組織性能的金屬制品。進(jìn)料機(jī)構(gòu)只起到連續(xù)送進(jìn)金屬材料的作用，不對(duì)金屬材料施加軋制壓力；軋制機(jī)構(gòu)既是金屬材料在高溫下完成大變形量拉伸變形的主要?jiǎng)恿μ峁C(jī)構(gòu)，又是給金屬材料提供軋制壓力完成金屬材料較大變形量熱軋（或溫軋）的唯一承擔(dān)機(jī)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)一種拉軋成形方法及裝置，將高溫拉伸大變形與熱軋（或溫軋）的控制形狀與控制性能的較大變形量變形有機(jī)集成，在一套裝置上實(shí)現(xiàn)金屬材料（尤其是難加工金屬材料）的單道次大變形量（單道次最大變形量可以超過(guò)95%）成形，解決現(xiàn)有金屬材料（特別是難加工金屬材料）單純高溫拉伸成形獲得的金屬制品尺寸波動(dòng)范圍大、板帶材制品的寬度必然小于金屬原材料的寬度，單純軋制成形時(shí)單道次變形量較小、板帶材制品的寬度必然大于金屬原材料的寬度，以及所需道次偏多、工藝流程長(zhǎng)、成材率偏低、金屬消耗大、能源浪費(fèi)嚴(yán)重、軋輥損耗大、生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品規(guī)格、品種以及質(zhì)量和性能難以滿(mǎn)足使用要求等問(wèn)題。

一種拉軋成形方法，其特征在于，將金屬坯料（1）依次通過(guò)進(jìn)料機(jī)構(gòu)（2）、加熱器（3）和軋制機(jī)構(gòu)（4）；啟動(dòng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)（2）和軋制機(jī)構(gòu)（4），使金屬坯料（1）預(yù)張緊；然后將進(jìn)料機(jī)構(gòu)（2）的進(jìn)料速度設(shè)為Vi，將軋制機(jī)構(gòu)（4）的初始軋制速度也設(shè)為Vi；打開(kāi)加熱器（3），對(duì)金屬坯料（1）進(jìn)行加熱，控制加熱溫度為金屬坯料（1）熔點(diǎn)溫度Tm（用絕對(duì)溫度表示，單位K）的0.4~0.95倍；調(diào)整軋制機(jī)構(gòu)（4）的軋制速度和軋制壓下量，使軋制速度逐漸增加到Vo；通過(guò)控制軋制速度Vo與送進(jìn)速度Vi之比（其中1<Vo/Vi<3.5）、加熱溫度以及軋制壓下量，實(shí)現(xiàn)金屬坯料（1）的單道次大變形量塑性成形，單道次最大變形量可以超過(guò)95%，獲得高質(zhì)量的金屬制品（5）。