CN108655181A - 一种横向连续变厚度的材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种横向连续变厚度的材料及其制备方法，所述材料沿宽度方向在不同位置产生不同的料厚{t₀,t₁,t₂,…,t_i,…,t_n}，其中t₀为初始材料厚度，t_i为减薄区域厚度，n为减薄区域数量，n≥1；减薄区域与非减薄区域之间为厚度过渡区域，其为过渡斜面，过渡斜面圆角半径R＝0.5～5mm。本发明通过后续的成形工艺加工成变厚度零件，以实现零件轻量化设计与低成本制造。

Description

一种横向连续变厚度的材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及成形技术，特别涉及一种横向连续变厚度的材料及其制备方法。

背景技术

随着汽车燃油经济性要求不断提高，零部件轻量化设计与制造方法得到越加广泛的关注。变厚度材料可以根据零部件不同区域服役性能要求实现不同的材料厚度分布，在满足零部件功能要求的同时实现进一步轻量化。原材料的厚度变化主要通过激光拼焊或者轧辊轧制的方式来实现。采用轧制方式生产的变厚度材料由于其厚度连续变化，不存在焊缝突变，使用性能更好。

变厚度材料的主要分为纵向(平行于材料轧制方向)变厚度与横向(垂直于材料轧制方向)变厚度两种。

中国专利公开号CN105772505A公开了一种采用调整榨季辊缝的方式生产纵向变厚度板的方法；中国专利公开号CN103028601A公开了一种横向连续变厚度型材的连轧连辊成形方法及其装置，其关键在于通过上下轧辊组进行局部减薄；中国专利公开号CN103822081A公开了一种采用两组带有一定截面的轧机生产变厚度板的方法。

上述的横向变厚度材料制备方法均采用特殊的轧辊形状对材料进行轧制来实现，在加工强度较高的材料时难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种横向连续变厚度的材料及其制备方法，通过后续的成形工艺加工成变厚度零件，以实现零件轻量化设计与低成本制造。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

横向连续变厚度的材料，其特征是，所述材料沿宽度方向在不同位置产生不同的料厚{t₀,t₁,t₂,…,t_i,…,t_n}，其中t₀为初始材料厚度，t_i为减薄区域厚度，n为减薄区域数量，n≥1；减薄区域与非减薄区域之间为厚度过渡区域，其为过渡斜面，该过渡斜面圆角半径R＝0.5～5mm。

优选的，所述材料厚度过渡区域过渡斜面的倾角θ取值范围为15°～75°。

本发明的横向连续变厚度的材料制备方法，其特征是，采用至少一组包括上、下驱动辊及相应的上下轴和至少一成形工具体；上、下驱动辊分别安装于上、下轴上，其中，上驱动辊与上轴不固定联接，两者间可产生自由的相对转动；下驱动辊与下轴固定联接，通过下轴转速来调节材料进给速度；所述成形工具体与上驱动辊同轴安装，与上轴固定联接，对材料特定的部位进行旋薄；成形工具体、上、下驱动辊与材料接触的线速度分别为v₁、v₂、v₃，满足v₁>v₂，v₂＝v₃；材料经成形工具体高速旋转挤压后流向相邻的区域，从而实现局部减薄，材料在横向不同的位置产生不同的料厚{t₀,t₁,t₂,…,t_i,…,t_n}，其中t₀为初始材料厚度，t_i为减薄区域厚度，n为减薄区域数量，n≥1。

优选的，所述下轴两端设用于材料横向定位的下轴肩辊。

本发明横向连续变厚度材料制备方法使材料经成形工具体高速旋转挤压后流向相邻的区域，从而实现局部减薄。根据材料强度、厚度及减薄区域数量的不同，材料的变厚度制备过程可通过一组或多组的上述过程来实现。

经过局部减薄后，在横向不同的位置产生不同的料厚{t₀,t₁,t₂,…,t_i,…,t_n}，其中t₀为初始材料厚度，t_i为减薄区域厚度，n为减薄区域数量，n≥1；初始材料宽度l₁按照体积不变原理进行计算并修正，制备结束后的材料宽度满足l₂>l₁。

本发明材料通过常规的辊压加工工艺进行弯曲变形，再矫正、切断后成为最终的不等厚零件。变厚度加工工序也可以布置在预冲孔工序之前，以实现连续的在线冲孔与成形。

本发明可用于常规冷轧及热轧钢铁材料，也可用于铝合金、镁合金等其他金属材料。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明中，材料通过预加工工艺进行厚度重新分配，在满足零部件性能要求前提下，可根据需要在材料横向上不同区域实现变厚度分布，在实现轻量化的同时，可减少零件原材料消耗。

本发明采用高速旋转的成形工具体对材料进行局部减薄的方式，实现材料横向连续变厚度。

本发明所采用的原材料为常规等厚度材料，无需激光焊接或动态辊缝调节轧制工艺，原材料成本低。

本发明所提供的工艺方法简单合理，材料预加工工艺可与常规辊压成形工艺进行集成，以实现连续性加工，生产效率高。

附图说明

图1为本发明横向连续变厚度的材料制备示意图。

图2为本发明横向连续变厚度的材料的结构示意图。

图3为图2的A部放大示意图。

图4为本发明横向连续变厚度的材料制备实施例的立体示意图。

图5为本发明横向连续变厚度的材料制备实施例的示意图。

图6为本发明横向连续变厚度的材料实施例的示意图。

具体实施方式

参见图2、图3，本发明的横向连续变厚度的材料，其特征是，所述材料100沿宽度方向在不同位置产生不同的料厚{t₀,t₁,t₂,…,t_i,…,t_n}，其中t₀为初始材料厚度，t_i为减薄区域101厚度，n为减薄区域数量，n≥1；减薄区域101与非减薄区域102之间为厚度过渡区域103，其为过渡斜面；过渡斜面圆角半径R＝0.5～5mm。

优选的，所述材料100厚度过渡区域过渡斜面的倾角θ取值范围为15°～75°。

参见图1，本发明横向连续变厚度的材料的制备方法，其采用至少一组包括上、下驱动辊1、2及相应的上、下轴3、4和至少一成形工具体5；上、下驱动辊1、2分别安装于上、下轴3、4上，其中，上驱动辊1与上轴3不固定联接，两者间可产生自由的相对转动；下驱动辊2与下轴4固定联接，通过下轴4转速来调节材料100进给速度；所述成形工具体5与上驱动辊1同轴安装，与上轴3固定联接，对材料100特定的部位进行旋薄；成形工具体、上、下驱动辊与材料接触的线速度分别为v₁、v₂、v₃，满足v₁>v₂，v₂＝v₃；材料100经成形工具体5高速旋转挤压后流向相邻的区域，从而实现局部减薄，材料100在横向不同的位置产生不同的料厚{t₀,t₁,t₂,…,t_i,…,t_n}，其中t₀为初始材料厚度，t_i为减薄区域厚度，n为减薄区域数量，n≥1。

优选的，所述下轴4两端设用于材料100横向定位的下轴肩辊6。

实施例

参见图4～图6，对HC420/780DP进行横向变厚度制备。原材料厚度为1.8mm，宽度200mm；减薄区共计2个，在板料宽度上呈对称分布，其厚度要求为1.2±0.05mm，宽度要求为30±0.5mm(含过渡区)。

其加工实施方法如下：

制备过程通过3道次实现，各道次成形工具体5旋转速度均为540RPM，板料进给速度为12m/min，每道次减薄区域宽度10mm，最终板料宽度为219.6mm。

本发明所提出的横向连续变厚度的材料制备方法减少了原材料消耗，在满足零件性能要求的同时实现了轻量化；材料不等厚加工工艺与常规辊压成形工艺相集成，生产效率高。本发明可用于常规冷轧及热轧钢铁材料，也可用于铝合金、镁合金等其他金属材料，具有较广泛的应用前景与经济价值。

Claims (4)

1.一种横向连续变厚度的材料，其特征是，所述材料沿宽度方向在不同位置产生不同的料厚{t₀,t₁,t₂,…,t_i,…,t_n}，其中t₀为初始材料厚度，t_i为减薄区域厚度，n为减薄区域数量，n≥1；减薄区域与非减薄区域之间为厚度过渡区域，其为过渡斜面，过渡斜面圆角半径R＝0.5～5mm。

2.如权利要求1所述的横向连续变厚度的材料，其特征是，所述材料厚度过渡区域过渡斜面的倾角θ取值范围为15°～75°。

3.如权利要求1或2所述的横向连续变厚度的材料的制备方法，其特征是，采用至少一组包括上、下驱动辊及相应的上下轴和至少一成形工具体；上、下驱动辊分别安装于上、下轴上，其中，上驱动辊与上轴不固定联接，两者间可产生自由的相对转动；下驱动辊与下轴固定联接，通过下轴转速来调节材料进给速度；所述成形工具体与上驱动辊同轴安装，与上轴固定联接，对材料特定的部位进行旋薄；成形工具体、上、下驱动辊与材料接触的线速度分别为v₁、v₂、v₃，满足v₁>v₂，v₂＝v₃；材料经成形工具体高速旋转挤压后流向相邻的区域，从而实现局部减薄，材料在横向不同的位置产生不同的料厚{t₀,t₁,t₂,…,t_i,…,t_n}，其中t₀为初始材料厚度，t_i为减薄区域厚度，n为减薄区域数量，n≥1。

4.如权利要求3所述的横向连续变厚度的材料的制备方法，其特征是，所述下轴两端设用于材料横向定位的下轴肩辊。