[發(fā)明專利]一種基于非對稱軋制設(shè)備的大變形量軋制工藝

有效

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• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108126981B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 查敏;王慧遠;張軒赫;王珵;楊治政;王金國;姜啟川
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B21B1/30
• 分類號: B21B1/30;B21B3/00
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 任漱晨

本發(fā)明涉及一種基于非對稱軋制設(shè)備的大變形量軋制工藝，將可拆卸底板更換為成型需求底板，利用液壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)軋輥和底板間距，通過軋輥加熱板與底板加熱裝置調(diào)節(jié)軋制溫度，在軋制前將試樣放入試樣加熱裝置中進行預(yù)熱達到預(yù)定變形溫度，將試樣推送入送料口，通過三相電機驅(qū)動變速器使軋輥運轉(zhuǎn)，齒輪齒條傳動裝置使得軋輥與底板聯(lián)動完成軋制。本發(fā)明結(jié)合軋制后再結(jié)晶退火處理協(xié)同調(diào)控可獲得細晶超塑性組織，也可獲得大小晶粒混合的多級結(jié)構(gòu)組織，實現(xiàn)強度和塑性同時顯著提高；細化板材晶粒尺寸，弱化軋制板材織構(gòu)，提高軋制板材性能，且通過軋輥工作底板配合可制備不同種類板材，減少工藝流程，降低加工成本，提高生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于非對稱軋制設(shè)備的大變形量軋制工藝，屬于軋制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

金屬板狀材料廣泛的應(yīng)用于車輛、船舶、航空航天、壓力容器、海洋工程等重要領(lǐng)域，對金屬板材的性能要求也在不斷提高，隨著大應(yīng)變變形技術(shù)在細化晶粒、制備超高強高韌合金上的應(yīng)用，傳統(tǒng)軋制設(shè)備正在不斷改進，諸如：等徑角軋制設(shè)備，環(huán)狀異步軋制設(shè)備，疊軋、大比率差速軋制設(shè)備等應(yīng)運而生。然而，以上通過軋制技術(shù)很難同時實現(xiàn)晶粒細化與板材織構(gòu)弱化，如通過疊軋可以制備超細晶組織，但板材織構(gòu)非常強烈，而采用等徑角軋制可明顯弱化織構(gòu)，但晶粒細化效果不明顯，因而難以通過以上軋制工藝同時提升板材的強塑性能。目前，僅等徑角擠壓及高壓扭轉(zhuǎn)等大變形技術(shù)能實現(xiàn)某些金屬材料強塑性同時提高，然而現(xiàn)有的大變形設(shè)備及其工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本很高，且局限于制備小尺寸樣品，目前主要用于實驗室理論研究階段，很難實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化量產(chǎn)。因此，研究新型軋制設(shè)備與軋制工藝，提高板材性能，簡化工藝程序，降低生產(chǎn)成本，具有重要的經(jīng)濟和應(yīng)用價值。

針對這些問題，本專利設(shè)計了一種新型可單次成型軋輥-底板聯(lián)動的非對稱軋制設(shè)備，改變試樣軋制過程中受力狀態(tài)，并且研究相應(yīng)的軋制工藝，提高板材性能。與傳統(tǒng)軋制相比，該設(shè)備中由組合軋輥-工作底板來代替?zhèn)鹘y(tǒng)雙軋輥的變形方式，大幅度提高單道次軋制壓下量，降低試樣及軋輥加熱溫度，并且有效抑制在少道次大變形情況下材料回彈問題，弱化板材織構(gòu)，提高軋制效率，減少軋制成本。同時，采用該非對稱軋制設(shè)備，通過單道次或少道次軋制工藝可實現(xiàn)明顯晶粒細化，獲得超塑性組織；此外，在特定工藝條件下，可以制備出具有多元晶粒尺度分布的組織，實現(xiàn)合金強度和塑性同時顯著提高。該軋制設(shè)備非常適用于難變形鋁合金、鎂合金、鈦合金及金屬基復(fù)合材料的軋制過程，且操作簡單、安全可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的單輥軋制設(shè)備由組合軋輥底板代替?zhèn)鹘y(tǒng)雙軋輥，實現(xiàn)上下異步軋制變形的同時增加軋制咬合力，大大增加單道次軋制壓下量，提高軋制效率，降低軋制成本，同時弱化板材織構(gòu)，提高軋制板材強度和塑性。本發(fā)明所述的單輥軋制設(shè)備軋制變形由上軋輥和組合工作底板完成；軋輥、試樣和底板具有獨立的加熱裝置；底板可輕松拆卸，可以根據(jù)軋制要求更換不同形狀的底板；齒輪可根據(jù)不同異步差速比要求更換。本發(fā)明適用于難變形鋁合金、鎂合金、鈦合金以及金屬基復(fù)合材料的軋制過程，且操作簡單、安全可靠。本發(fā)明軋制設(shè)備基礎(chǔ)裝置是：輥縫調(diào)節(jié)裝置、可加熱軋輥、支撐結(jié)構(gòu)、齒輪傳動裝置、試樣加熱裝置、組合工作底板、底板加熱裝置；試樣軋制變形由軋輥與底板組合傳動完成；上軋輥、傳送底板和試樣分別有獨立的加熱裝置；上軋輥與底板可單獨拆卸，其底板可以使用弧形底板、波浪紋底板、臺階底板以適應(yīng)不同的軋制成型要求；試樣加熱保溫后放入底板處推送至軋輥入口完成軋制。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

一種基于非對稱軋制設(shè)備的大變形量軋制工藝，將可拆卸底板更換為成型需求底板，利用液壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)軋輥和底板間距，通過軋輥加熱板與底板加熱裝置調(diào)節(jié)軋制溫度，在軋制前將試樣放入試樣加熱裝置中進行預(yù)熱達到預(yù)定變形溫度，將試樣推送入送料口，通過三相電機驅(qū)動變速器使軋輥運轉(zhuǎn)，齒輪齒條傳動裝置使得軋輥與底板聯(lián)動完成軋制。

上述基于非對稱軋制設(shè)備的大變形量軋制工藝，具體步驟如下：

(1)選取擠壓態(tài)鎂合金或者鋁合金作為軋制原料，機加工為4.8×40×13cm3的標準軋制試樣；