[發(fā)明專利]基于可拆卸包套的低塑性難變形材料板材軋制方法及模具

在審

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• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN105458004A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭勝利
• 申請（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21B27/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利屬于難變形材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種基于可拆卸包套的低 塑性難變形材料板材軋制方法及模具。

背景技術(shù)

金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料、金屬基復(fù)合材料等低塑性難變形材料具有輕質(zhì)、 高比剛度、高比強度等優(yōu)異性能，其板材在航空航天、飛行器、潛艇、核能、 電子、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域具有良好的應(yīng)用。金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料、金屬基復(fù)合 材料等低塑性難變形材料的塑性和韌性較低，其可加工性差，其板材成形主要 采用包套熱軋成形。包套軋制是一種有效的制備低塑性難變形材料板材的方法， 使用包套可以防止板坯直接與空氣和軋輥直接接觸，避免了板坯快速降溫，造 成板坯塑性急劇下降；板坯受熱溫度均勻，溫度梯度小，材料變形均勻，減少 了附加應(yīng)力；當(dāng)包套與板坯強度匹配、裝配合理、緊密貼合時，包套與板材軋 制過程中同步協(xié)調(diào)變形，板坯軋制時處于三向應(yīng)力狀態(tài)，有助于抑制和減緩裂 紋的產(chǎn)生和擴展，從而可以提高難變形材料的軋制成形能力。

目前包套的主要采用板料拼焊的方法制造，焊縫存在使得包套的性能不一 致，軋制過程中包套材料變形不均勻性顯著，進(jìn)而影響到板坯變形的不均勻性， 形成附加拉應(yīng)力，導(dǎo)致包套撕裂，甚至造成板材開裂，產(chǎn)品報廢。焊接包套尺 寸精度較低，包套與板坯側(cè)邊的配合精度極低。與包套緊密貼合的材料，軋制 時受到良好的應(yīng)力狀態(tài)(壓應(yīng)力)；與包套有間隙的材料，軋制時受到不利的 應(yīng)力狀態(tài)(拉應(yīng)力)。與包套有間隙的材料，軋制過程中受到的阻力較小，首 先發(fā)生變形(變形量較大)，而與包套緊密貼合的材料，由于包套的約束作用， 受到的阻力較大，出現(xiàn)滯后變形(變形量較小)，板材易出現(xiàn)變形的不同步性， 進(jìn)一步增大了變形的不均勻性，勢必形成附加拉應(yīng)力，顯著降低材料的成形能 力。包套軋制的包套蓋板焊接在矩形邊框上，板材完全被包裹在密閉的包套腔 體內(nèi)，每道次軋制后無法精確測量板材的厚度，使得低塑性難變形材料在軋制 過程難以控制板材厚度，在生產(chǎn)中極易出現(xiàn)板材厚度過大或過小，增大了后續(xù) 機加工量或尺寸超差，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，降低成品率。同時，采用現(xiàn)有包套方法 在多道次軋制過程中無法觀察到上下板面是否會產(chǎn)生裂紋等缺陷，若在軋制過 程中及時發(fā)現(xiàn)裂紋，通過隨時修料，也可以減少軋制過程中裂紋的擴展，提高 產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。

采用包套在傳統(tǒng)軋機上軋制低塑性難變形材料，軋輥與包套的溫度相差懸 殊，軋制過程中包套溫度急劇降低，為了防止包套溫度降溫過快，引起板坯溫 度大幅度降低，傳統(tǒng)包套軋制板坯上下面不得不采用厚度較大的包套蓋板，厚 包套蓋板雖然可以避免板坯的快速降溫，但包套蓋板的溫度梯度較大，包套蓋 板的變形均勻性較差，必然引起板坯變形的不均勻性，導(dǎo)致附加應(yīng)力的產(chǎn)生， 從而造成板材開裂，降低成品率，增加成本。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料、金屬基復(fù)合材料等低塑性難變形材料軋 制過程中板材開裂、尺寸難以精確測量、板面質(zhì)量難以隨時觀察以及包套蓋板 與軋輥接觸降溫快的難題，本發(fā)明提出了一種基于可拆卸包套的低塑性難變形 材料板材軋制方法，其特征在于，所述可拆卸包套包括邊框101和薄板U形框 105，薄板U形框105與邊框101匹配；邊框101為無焊縫整體矩形框，邊框101 的軋制前端上有一逐漸收窄的梯形端103，邊框101中有一長方體形鏤空的邊框 腔體102；

所述方法的具體過程為：

步驟1機加工低塑性難變形材料板坯104；

步驟2根據(jù)機加工后板坯的尺寸，加工所述可拆卸包套，邊框腔體102高 度和板坯厚度相等，邊框腔體102的長度和寬度較板坯的長度和寬度小于等于 0.04mm～0.1mm；

步驟3將板坯104壓入邊框101的邊框腔體102內(nèi)，用薄板U形框105將 板坯和邊框的上下面及梯形端103一起包覆，形成帶可拆卸包套的板坯，薄板U 形框105與板坯104和邊框101的上下板面之間涂有脫離劑；

步驟4采用軋制模具的加熱裝置預(yù)熱軋輥，將步驟3中的帶可拆卸包套的 板坯放入加熱爐內(nèi)加熱；

步驟5熱軋帶可拆卸包套的板坯，隨后卸下薄板U形框105，觀察板材表面 質(zhì)量和測量板材厚度。

所述邊框101的軋制前端的邊框厚度為板坯104厚度的2～4倍，其余三邊 的厚度為板坯104厚度的0.8～1.5倍.

所述梯形端103的長度為板坯104厚度的1～3倍。