[發(fā)明專利]高性能金屬板材的短流程擠壓成形裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810181290.2
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108380683B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李峰;王野;康文
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: B21C23/06
• 分類號: B21C23/06;B21C25/00
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高性能金屬板材的短流程擠壓成形裝置及方法，涉及一種金屬板材的高效擠壓成形裝置及方法，用以解決目前金屬板材擠壓成形法所需能耗過大、工序流程多、材料利用率低、工藝柔性差及品質(zhì)性能協(xié)調(diào)控制困難等系列問題。裝置：凸模2端部設(shè)計了防打滑結(jié)構(gòu)2?1，套筒3和法蘭7通過螺紋3?1相互連接，通過環(huán)狀限位塊9或分體限位塊10及其高度h的調(diào)整調(diào)控擠出板材形狀與厚度。方法：坯料4放入套筒3后，通過扭轉(zhuǎn)機構(gòu)1帶動凸模2下行加載，坯料4順次流入底部型腔直至完全擠出。該方法無需額外工序即可實現(xiàn)強塑變技術(shù)的細晶改性功效并能定制不同規(guī)格的板材制品，本發(fā)明適用于高性能金屬板材制品的擠壓成形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬板材的加工成形方法，具體涉及一種高性能金屬板材的短流程擠壓成形方法，屬于擠壓成形技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈑金構(gòu)件因具有質(zhì)輕、壁薄等結(jié)構(gòu)特征且可通過輕量化設(shè)計實現(xiàn)航空航天、交通運載、武器裝備及民品制造等領(lǐng)域長期追求節(jié)能減排的目的，因此，高性能金屬板材的用量逐年遞增且使用范圍也不斷拓寬，備受研究者們的青睞。目前現(xiàn)有高性能金屬板材加工成形途徑主要有軋制、鑄軋和擠壓等。

板材傳統(tǒng)軋制工藝分為：熱軋、溫軋、冷軋等。其中，熱軋由于溫度過高，軋制時軋件溫度不易均勻，表面有氧化皮存在等原因，不利于控制板材形狀、尺寸精度及表面質(zhì)量；在溫軋制過程中，由于軋件和軋輥的溫度較高，要求冷卻潤滑條件必須與之相適應(yīng)，因此必須提高乳液的穩(wěn)定性及提高工藝潤滑油的著火點；冷軋成形中易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，對板形及質(zhì)量控制必然產(chǎn)生影響。同時冷軋后形成了加工硬化，使得板材延伸率降低。

隨著對軋制技術(shù)的不斷改進及推陳出新，涌現(xiàn)出了交叉軋制、累積疊軋、異步軋制、側(cè)面預(yù)軋等特種軋制技術(shù)。交叉軋制是指改變了軋制方向(改變90°)，雖然降低了各向異性，但由于軋制方式的限制，交叉軋制增加了制板的工藝難度，不適合大規(guī)模生產(chǎn)；累積疊軋是將板材先后進行裁剪—堆垛—軋制—再裁剪等工序，循環(huán)進行下去，以獲得所需累積應(yīng)變量的板材制造方法。雖然克服了軋制過程中因板材厚度減小而導(dǎo)致對總變形量要求的限制，但工藝流程長、生產(chǎn)效率偏低且易產(chǎn)生開裂缺陷；異步軋制是通過上下軋輥速度差異產(chǎn)生搓軋效應(yīng)促使板材組織晶粒細化改善了板材性能，但仍存在一些問題需解決，如軋機震顫等；側(cè)面預(yù)軋法則是先對側(cè)面進行軋制產(chǎn)生拉伸孿生來調(diào)整基面織構(gòu)，但需要增加中間退火工序，僅適用于具有一定厚度的板材。

鑄軋是目前生產(chǎn)金屬板材常用的一種工藝方法，即將熔融態(tài)金屬液澆入由一對等徑鑄輥及其兩側(cè)封板圍成的熔池中，鑄輥同時起到鑄造和軋制的雙重作用，直接鑄成薄帶材。但鑄軋法也存在易氧化且夾雜物難以排除，難以控制板件的表面缺陷和內(nèi)部偏析缺陷，同時生產(chǎn)寬幅板材較困難且大多數(shù)需增加后續(xù)的精軋工序。

擠壓也是制造高性能金屬板材的主要方法之一，但傳統(tǒng)擠壓只能生產(chǎn)長、窄特征的板帶材，寬幅受到限制且板帶平面大多與擠壓方向平行，壓余和縮尾導(dǎo)致廢料較多，板型控制困難，所需能耗大，模具壽命較低，生產(chǎn)不同厚度板材時常需更換芯模。傳統(tǒng)擠壓法生產(chǎn)的板材晶粒取向都是沿著某一方向且性能優(yōu)于其他方向，各向異性顯著。同時，多數(shù)板材擠壓成形后還需軋制處理，工序流程較長，生產(chǎn)效率不高。

綜上可知，傳統(tǒng)加工成形方法難以滿足高性能金屬板材應(yīng)用增量的實際需要，所形成的供求矛盾也逐漸凸顯出來。如何實現(xiàn)高性能金屬板材的高效、低耗、短流程制備或加工成形也是精確塑性成形前沿研究領(lǐng)域所關(guān)注的基礎(chǔ)科學(xué)問題之一，隨著科技創(chuàng)新的引領(lǐng)及推動，新工藝新方法將不斷涌現(xiàn)并發(fā)揮重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了高性能金屬板材的短流程擠壓成形裝置及方法。為了解決目前金屬板材加工成形法所需工序流程長、道次較多、能耗偏大、工藝柔性差及品質(zhì)性能調(diào)控困難等系列問題。該方法通過裝置結(jié)構(gòu)及加載模式的合理設(shè)計，可實現(xiàn)強塑變技術(shù)的細晶改性功效，在單道次內(nèi)即可直接擠壓成形出所需高性能板材制品，無需更換模具即可成形出不同厚度的板材，并能實現(xiàn)對板材形狀尺寸及組織性能一體化的精確調(diào)控。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：