[發明專利]一種板材環波反復拉延強變形模具及工藝

有效

• 申請號: 201611077970.7
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106424261B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 駱俊廷;郝增亮;林啟皓;朱樂;張春祥
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21D13/02
• 分類號: B21D13/02;B21D37/10;B21D43/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 續京沙

技術領域

本發明屬于材料加工工程領域，涉及一種板材強變形模具及工藝，特別涉及一種板材環波反復拉延強變形模具及工藝。

背景技術

對板材進行強變形是目前細化板材晶粒、優化板材性能的主流工藝，其典型工藝有累積疊軋焊、高壓扭轉、限制模壓法、反復折皺-壓直法等。這些方法絕大部分都受到材料尺寸的限制，很難制備出大尺寸的制品，或者所制備的材料存在較強的各向異性。

發明內容

針對上述存在問題，本發明旨在提供一種板材環波反復拉延強變形模具及工藝，通過環波模具，反復成形細化板材晶粒，使晶粒尺寸達到微米或亞微米級，同時不受板材尺寸的限制，極大的改善板材的物理、化學、力學等方面的綜合性能。

本發明所采用的技術方案是：

一種板材環波反復拉延強變形模具，包括環波上模、環波下模，所述環波上模、環波下模為軸對稱的圓柱形結構，其上、下表面由若干圈數的凸凹連續交替可吻合的環波構成，軸中心的環波弧度和長度較大，從軸中心向外的環波弧度和長度逐圈減小；所述環波上模與液壓機的活動橫梁相連接，所述環波下模通過液壓機的下橫梁固定在工作臺面上，環波上模為動模，環波下模為定模；在環波上模和環波下模之間設有軸向對稱布置的導柱，與環波上模配合的導柱處設有導套；在環波下模上端設有兩組徑向對稱布置的定位機構，可實現板材定位；所述環波上模、環波下模通過導柱、導套導向，直接參與板材的成形，通過合模將板材拉延至設定的環波形，在拉延過程中，通過定位機構使板材進一步定位，實現板材反復拉延。

所述環波弧度、長度及圈數取決于板材的成形性能和板材的半徑和厚度。

所述的定位機構由定位彈簧、定位螺桿、定位擋塊、螺母、擋塊構成，擋塊與環波下模連接，定位螺桿穿過擋塊與定位擋塊相連，定位彈簧套在定位螺桿上并置于擋塊和定位擋塊之間，定位彈簧處于預緊狀態，放置板材后，定位擋塊被板材頂開，通過螺母調節螺桿使板材與環波下模中心準確對齊定位，在拉延過程中，隨著板材大徑減小，定位擋塊頂著板材進一步定位，確保板材精確反復拉延。

一種板材環波反復拉延強變形工藝，包括如下道次：

(1)將圓形板材放置在環波下模中心位置，調節定位螺桿，校準圓形板材與環波下模中心準確對齊。

(2)啟動液壓機，環波上模按照預定速度開始下行，將圓形板材拉延變形至與環波上模和環波下模貼合后，保壓一定時間。

(3)環波上模回程，將變形圓形板材翻轉180°，使變形圓形板材的波峰和波谷分別與環波上、下模的波谷和波峰相對，再次調節定位螺桿，使變形圓形板材與環波下模中心準確定位后，重復道次(2)；

(4)重復道次(3)2～4次，將變形圓形板材拉延至預定形變，晶粒細化至預定尺寸；

(5)將經過道次(4)的變形圓形板材用壓平模具緩慢壓平，獲得晶粒尺寸細化后的平整圓形板材。

本發明工藝在上述道次(2)中所述的環波上模按照預定速度開始下行，具體為先使環波上模開始快速下行至與圓形板材相距約0.5mm，再使環波上模下行速度降為0.5～1.0mm/min緩慢下行。

本發明工藝在上述道次(2)中所述的保壓一定時間為保壓1～2min。

本發明工藝采用本發明模具可在板材容許變形范圍內，通過盡量少的變形道次、盡量大的塑性變形，積累大量的應變，且可使應變分布均勻。本發明工藝在室溫下即可使板材積累大的塑性變形，在力學計算和仿真模擬的基礎上合理設計本發明模具各環波的尺寸，可在多次反復拉延之后，使得板材各處積累大量、均勻的塑性變形。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

(1)板材環波反復拉延強變形工藝在常溫下即可實現難變形材料大量塑性應變，優化板材微觀組織和力學性能；

(2)模具結構簡單，操作方便，且模具具有定位系統，變形過程可控，有嚴謹力學運算和仿真模擬，精度高；

(3)成形過程中，變形量較小，但累積的塑性應變較大，且在反復過程中微觀均勻化程度高，變形后板材性能均勻穩定；

(4)板材環波反復拉延強變形工藝模具為軸對稱結構，可以較好改善原始板材和現有成形工藝的各向異性現象，使板材獲得均勻組織、穩定性能；

(5)不受成形制件尺寸限制，可加工大尺寸的板材。

附圖說明

圖1為板材環波反復拉延強變形模具俯視圖(去除環波上模)。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

圖3為板材環波反復拉延強變形模具左視圖。

圖4為環波下模的環波結構示意圖。