鎂合金板材表面劇烈變形軋制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域的板材乳制設(shè)備，特別是一種鎂合金板材的乳制設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金是密排六方結(jié)構(gòu)，其滑移系少，塑性變形能力差，常溫下難以塑性加工成形。目前絕大多數(shù)鎂合金零件生產(chǎn)加工以壓鑄為主。但鎂合金壓鑄件表面質(zhì)量較差，力學(xué)性能不理想，無法制造出0.4mm以下的大尺寸薄壁件。為更好的利用鎂合金，提高其綜合力學(xué)性能，因而需使用鍛造、乳制、擠出等塑性成形技術(shù)。目前，鎂合金乳制板材的生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，要經(jīng)過熱溫乳、粗乳、中乳、精乳，之間需要不斷地剪切、酸洗、板坯再次加熱等。冷乳時(shí)壓下量過大，鎂合金又極易開裂，因而乳制道次一般為20~40道次，最多可達(dá)50~60道次。因此鎂合金薄板的生產(chǎn)周期長、成材率低，致使生產(chǎn)成本居高不下。但這種方法生產(chǎn)難度大，成品率低、成本高的問題，會造成材料的極大浪費(fèi)。張大全等人(CN1226443C)與張錚(CN102586561A)提出了鎂合金板材的加工工藝比傳統(tǒng)的工藝好了很多，但是仍然要反復(fù)加熱，反復(fù)乳制，晶粒會長大，板材又極易開裂。水田桂司(CN1158762A)提供的熱乳設(shè)備，能夠防止乳制過程中乳材質(zhì)量的降低，但設(shè)備要求高，經(jīng)濟(jì)性能低。嚴(yán)紅革等人(CN101716593A)公開了一種鎂合金板材的乳制方法，該方法是先將鎂合金鑄坯預(yù)熱，當(dāng)鑄坯達(dá)到設(shè)定溫度后直接一道次乳制成形，壓下量大于60%，但固溶熱處理采用分級固溶方式，后一級固溶溫度高于前一級固溶溫度，每級固溶處理溫度為300°C ~420°C，每級固溶處理時(shí)間為4~30h，并且所述固溶熱處理完成后得到的錠坯進(jìn)行小應(yīng)變?nèi)橹崎_坯。因此需反復(fù)加熱處理，晶粒會長大。彭秋明等人(CN103212572A)發(fā)明的鎂合金板材乳制方法是將鎂合金鑄錠固溶處理后，用板式乳機(jī)進(jìn)行乳制，上下乳板為波紋板和平板，波紋高度為2~5mm，每兩個(gè)波峰間距為10~20mm。雖然成品率高，能夠獲得晶粒細(xì)小均勻、力學(xué)性能優(yōu)良的鎂合金板材，但是用波紋板和平板作為上下乳板進(jìn)行乳制，這種方式要不斷交換上下乳板位置，是間斷性的生產(chǎn)方式，不僅生產(chǎn)方式復(fù)雜，使生產(chǎn)速度低，而且在前后板壓下搭接處會出現(xiàn)重復(fù)壓下，造成微觀組織的不均勻。陳振華等人(CN101104236A)用普通乳制變形產(chǎn)生的摩擦力提供動(dòng)力，使板材連續(xù)通過兩通道厚度相等且成一定夾角的等徑尺寸結(jié)構(gòu)，提高鎂合金板材的力學(xué)性能及塑性。但受等徑角乳制模具尺寸的限制，顯然不能生產(chǎn)寬板薄壁的鎂合金板材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種有效改善鎂合金板材的成形性，特別是沖壓成形性能的可實(shí)現(xiàn)表面劇烈變形的乳制方法及裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種鎂合金板材表面劇烈變形乳制裝置，由至少二架乳機(jī)組成，每架乳機(jī)由一對相同直徑的上、下乳輥、兩臺無級變速電動(dòng)機(jī)、乳輥加熱系統(tǒng)和乳輥調(diào)整裝置構(gòu)成，所述乳輥加熱裝置由加熱棒、溫度傳感器和控溫箱構(gòu)成，加熱棒和溫度傳感器分別與控溫箱相連接，其特征在于:每架乳機(jī)的上、下乳輥分別與兩臺無級變速電動(dòng)機(jī)相連接，通過兩臺無級變速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與方向的變化，實(shí)現(xiàn)上、下乳輥的同向轉(zhuǎn)動(dòng)或異向轉(zhuǎn)動(dòng)或同速轉(zhuǎn)動(dòng)或異速轉(zhuǎn)動(dòng)，用于鎂合金板材表面劇烈變形的可逆乳制、對稱乳制和不對稱乳制。
[0005]所述乳輥的芯部為圓柱形孔腔，內(nèi)置加熱棒，表面設(shè)激光溫度傳感器；所述乳輥加熱后的表面溫度為100~350°C，上、下乳輥表面的溫差范圍為0~100°C。
[0006]所述乳輥的表面具有平面形狀結(jié)構(gòu)或紋理形狀結(jié)構(gòu)，紋理形狀結(jié)構(gòu)為直溝槽或十字溝槽，溝槽形狀為半圓曲線波紋，圓直徑范圍為l~4mm，每兩個(gè)波峰之間的距離為對應(yīng)的圓直徑尺寸，使乳制的鎂合金板材表面加工出平行排列或呈網(wǎng)狀分布的圓槽形。
[0007]—種鎂合金板材表面劇烈變形乳制方法，采用二架以上乳機(jī)，前、后乳機(jī)上布置紋理形狀結(jié)構(gòu)的乳輥，或平面形狀結(jié)構(gòu)與紋理形狀結(jié)構(gòu)交錯(cuò)間隔的乳輥，具體步驟是:首先對鎂合金板材表面進(jìn)行反復(fù)微造型乳制，在鎂合金板材表面加工出平行排列的槽形或呈網(wǎng)狀分布的槽形，然后再用普通乳制，重復(fù)進(jìn)行組合變形，使板材表層實(shí)現(xiàn)表面劇烈變形，由此形成金屬表面層晶粒細(xì)化、而中間組織保持原來結(jié)構(gòu)的梯度組織。
[0008]將兩臺無級變速電動(dòng)機(jī)設(shè)定為異向、同速轉(zhuǎn)動(dòng)，使乳輥形成同步乳制，將六架以上乳機(jī)中的奇數(shù)架乳機(jī)布置紋理形狀結(jié)構(gòu)的乳輥，偶奇數(shù)架乳機(jī)布置平面形狀結(jié)構(gòu)的乳輥，鎂合金板材預(yù)熱到250°C以上，送入上述乳機(jī)機(jī)組反復(fù)進(jìn)行表面微造型乳制，使板材表層組織產(chǎn)生劇烈變形。
[0009]將兩臺無級變速電動(dòng)機(jī)設(shè)定為異向、異速轉(zhuǎn)動(dòng)，異速比介于1:1.05-1:1.5，同時(shí)通過控溫箱加熱乳輥，使乳輥表面溫度高于100°C以上，將六架以上的乳機(jī)均布置不同紋理形狀結(jié)構(gòu)的乳輥，鎂合金板材預(yù)熱到200°C以上，送入上述乳機(jī)機(jī)組反復(fù)進(jìn)行表面微造型乳制，使板材表層組織產(chǎn)生劇烈變形。
[0010]將兩臺無級變速電動(dòng)機(jī)設(shè)定為同向、異速轉(zhuǎn)動(dòng)，異速比介于1:1.5~1:3，慢速乳制，同時(shí)加熱乳輥至表面溫度高于100°C以上，將六架以上的乳機(jī)間隔布置紋理形狀結(jié)構(gòu)乳輥的乳機(jī)與平面形狀結(jié)構(gòu)乳輥的乳機(jī)，鎂合金板材預(yù)熱到200°C以上，送入上述乳機(jī)機(jī)組乳制，使板材表層組織產(chǎn)生反復(fù)的微造型乳制，由此形成劇烈變形。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明能有效改善鎂合金板材的成形性，特別是沖壓成形性能，并可實(shí)現(xiàn)鎂合金板材表面劇烈變形。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的鎂合金板材表面劇烈變形乳制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是乳輥結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是乳輥直溝槽紋理結(jié)構(gòu)部分的橫截面圖；
圖4是圖3中A處局部放大圖；
圖5是乳輥上直溝槽紋理示意圖；
圖6是乳輥上十字溝槽紋理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1所示，一種鎂合金板材表面劇烈變形乳制裝置，由至少二架乳機(jī)組成，每架乳機(jī)由一對相同直徑的上、下乳輥、兩臺無級變速電動(dòng)機(jī)、乳輥加熱系統(tǒng)和乳輥調(diào)整裝置構(gòu)成，乳輥加熱裝置由加熱棒3、溫度傳感器和控溫箱7構(gòu)成。加熱棒3和溫度傳感器分別與控溫箱7相連接。
[0015]每架乳機(jī)包括上乳輥1、軸承2、加熱棒3、熱電偶4、變壓器5、計(jì)算機(jī)6、控溫箱7、娃碳加熱棒8、無極變速電機(jī)9、下乳棍10。
[0016]上、下乳輥1，10分別與兩臺無級變速電動(dòng)機(jī)9相連接，通過兩臺無級變速電動(dòng)機(jī)9的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與方向的變化，實(shí)現(xiàn)上、下乳輥1，10的同向轉(zhuǎn)動(dòng)或異向轉(zhuǎn)動(dòng)或同速轉(zhuǎn)動(dòng)或異速轉(zhuǎn)動(dòng)，用于鎂合金板材表面劇烈變形的可逆乳制、對稱乳制和不對稱乳制。兩臺無級變速電動(dòng)機(jī)9分置在乳機(jī)兩側(cè)，通過耐高溫聯(lián)結(jié)軸與乳輥的未通孔端連接，電機(jī)與乳輥之間無需齒輪箱減速。
[0017]如圖2所示，乳輥的芯部為圓柱形孔腔，內(nèi)置加熱棒3，表面設(shè)激光溫度傳感器。乳輥加熱