[發(fā)明專利]一種金屬材料楔橫軋成形性能的評(píng)價(jià)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011318284.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN114522976A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程明;師明杰;張士宏;弗拉基米爾彼得連科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): B21B1/00
• 分類號(hào): B21B1/00;B21B27/02;B21B38/00
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明涉及金屬棒材軋制成形領(lǐng)域，具體為一種金屬材料楔橫軋成形性能的評(píng)價(jià)方法。該方法包括以下步驟：采用圓餅狀試樣和前端帶著斜坡的凹槽狀模具在板式楔橫軋機(jī)上進(jìn)行成形性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)；(測(cè)試后試樣開裂)觀察記錄試樣心部開裂時(shí)的軋制距離；(測(cè)試后試樣未開裂)測(cè)量記錄試樣心部厚度的減薄率；以試樣開裂(開裂時(shí)試樣軋制距離大小)/試樣未開裂(中心減薄率大小)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)同一材料在不同工藝參數(shù)(軋制溫度、軋制速度)下的楔橫軋成形性能高低，或進(jìn)行不同材料楔橫軋成形性能的評(píng)價(jià)。本方法也適用于常溫軋制和輥式楔橫軋方式的成形性能評(píng)價(jià)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬棒材軋制成形領(lǐng)域，具體為一種金屬材料楔橫軋成形性能的評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)

楔橫軋工藝是一種創(chuàng)新的、高效的金屬近凈成形工藝，經(jīng)過近幾十年來的研究發(fā)展，其從初步應(yīng)用逐漸走向成熟。它的原理是將棒材送入帶有楔形凸起的上下模具之間，隨著上下模具發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，楔形模具壓入棒材表面并使棒材發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使棒材發(fā)生徑向壓縮、軸向延伸的局部變形。由于它具有高效、節(jié)材、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，可以高效地生產(chǎn)加工變截面軸類零件，目前已被廣泛應(yīng)用于汽車軸類零件和工程機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)中。

由于材料成形性能差異以及模具尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)等因素影響，楔橫軋產(chǎn)品中心易因“曼內(nèi)斯曼效應(yīng)”而導(dǎo)致疏松孔洞等缺陷。在軋件尺寸參數(shù)確定以及模具尺寸結(jié)構(gòu)經(jīng)過合理化設(shè)計(jì)的情況下，材料的楔橫軋成形性能差異是軋制過程能否順利完成，以及所得軋件能否達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵因素。

材料的塑性通常與其成形性能直接相關(guān)，所以目前人們常采用單向拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)等經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)方法，通過屈服強(qiáng)度、延伸率、抗彎強(qiáng)度、剪切屈服極限等指標(biāo)來評(píng)價(jià)材料塑性的差異，從而在一定程度上反映材料在某一塑性加工方法的成形性能差異。但這些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)方法由于加載方式比較單一，所以對(duì)于加載變形過程復(fù)雜的塑性加工方法，往往難以直觀準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)材料在該加工工藝上的成形性能差異。有鑒于此，對(duì)于某一特定形狀坯料或者某一塑性加工方法，基于其加工工藝的變形原理和過程來設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)材料成形性能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)的前提。例如針對(duì)金屬薄板成形性能評(píng)價(jià)，研究人員提出了杯突實(shí)驗(yàn)(GB4156-2007)，以杯突深度值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，直觀評(píng)價(jià)金屬薄板成形性能的差異。針對(duì)金屬管材液壓成形性能評(píng)價(jià)，研究人員提出了脹形實(shí)驗(yàn)(林艷麗.管材力學(xué)性能直接測(cè)試及FLD的建立.哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008.)，實(shí)驗(yàn)時(shí)將管材兩端密封并向管材內(nèi)部充入高壓液體，然后將管材端部固定，管坯中間無支撐部分在內(nèi)壓作用下發(fā)生自由脹形，通過測(cè)量脹形后管材的壁厚和脹形量就可以得到管材的成形性能指標(biāo)。但對(duì)于金屬棒材的楔橫軋工藝，還沒有相關(guān)的金屬材料楔橫軋成形性能評(píng)價(jià)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種金屬材料楔橫軋成形性能的評(píng)價(jià)方法，應(yīng)用該方法可進(jìn)行同一材料不同工藝下楔橫軋成形性能或者不同材料的楔橫軋成形性能評(píng)價(jià)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種金屬材料楔橫軋成形性能的評(píng)價(jià)方法，基于楔橫軋變形原理和過程，在板式楔橫軋機(jī)上采用邊緣帶有傾斜角度的圓餅狀試樣和帶有斜坡的凹槽狀模具進(jìn)行成形性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，并建立基于試樣心部開裂時(shí)的軋制距離或試樣未開裂時(shí)的心部減薄率為評(píng)價(jià)指標(biāo)的成形性能評(píng)價(jià)體系。

所述的金屬材料楔橫軋成形性能的評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

A.在所制定的模具和試樣的尺寸參數(shù)范圍內(nèi)，選用一組尺寸參數(shù)進(jìn)行模具和試樣加工；

B.將所加工的模具安裝到板式楔橫軋機(jī)上，調(diào)節(jié)上模具、下模具距離并設(shè)置軋制速度參數(shù)，并在下模具側(cè)面放置與下模具等長(zhǎng)的刻度尺；

C.將不同初始狀態(tài)的試樣分別置于下模具起始位置，啟動(dòng)板式楔橫軋機(jī)完成整個(gè)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)過程；

D.采用高速相機(jī)記錄實(shí)驗(yàn)過程，若試樣在變形過程中開裂則測(cè)量其開裂時(shí)的軋制距離，若試樣在測(cè)試后未開裂則測(cè)量其心部減薄率；