CN112222208B - 一种复杂高筋薄板的轧制成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料成型领域，具体涉及一种复杂高筋薄板的轧制成型方法。针对目前工程生产所需高筋整板生产工艺缺乏，实现根据实际需要生产附多种类型、形状加强筋体板材轧制方法，本方法只需更换不同孔形模具即可完成针对不同需求生产不同规格高筋板材。因此，本发明是一种安全、经济的特殊板材生产方法，可提高生产效率，降低生产成本，节省人力投入，具有广阔应用前景。

Description

一种复杂高筋薄板的轧制成型方法
技术领域
本发明属于金属塑性成型领域，具体涉及一种复杂高筋薄板的轧制成型方法。
背景技术
高性能合金薄板在航空航天、国防器件领域有较为广泛的应用，针对某些特殊用途的器件还需带有加强筋以满足性能要求。经过检索发现，目前实际生产中，高筋板材是由直接铸造或后期焊接加强筋来实现，但存在以下问题：1.生产效率低，成本较高；2.无法实现流水线式生产，资源浪费严重；3.不同形状、类型加强筋需更换不同生产设备，且存在砂眼、精度差等缺陷，成材率低。
轧制是高性能板材目前最经济、最高效的成型手段，金属通过轧制发生塑性变形，可以显著提升板材整体性能。
但针对航空航天领域，还需要在薄板轧制成形的同时形成强化筋来提升整体结构强度，其中高筋薄板生产更加困难，需要在坯料整体减薄的同时局部增厚达到筋体要求的高度，生产过程极大困难。如某部件要求壁板厚度小于4mm，而筋高度要求达到20mm。
针对以上问题，一种复杂高筋薄板的轧制成型方法，为生产高筋整板提供新的技术支持，不仅减少生产成本，实现在线生产，提高生产效率，因此该方法具有广阔的应用前景和重大的经济与社会效益。
发明内容
本发明目的是提供一种安全、经济、高效的一种复杂高筋薄板的轧制成型方法，可满足多形状、多类型、在线生产等技术要求；
为实现上述目的，具体发明过程如下：
一种复杂高筋薄板的轧制成型方法,如图1所示，包括下输送辊、上定位辊，轧辊，模具，以及轧制成型方法。
所述下输送辊，其特征在于整体为圆柱体两侧可接传动装置，整***置固定，起到传送工件作用；
所述上定位辊，其特征在于整体为圆柱体两侧可接传动装置，整体可上下平移，起到固定工件作用；
所述轧辊其特征在于轧辊可进行双向旋转，且上轧辊可以上下平移，起到多道次轧制，并调节辊缝作用；
所述模具，其特征在于相应位置制有所需筋体形状凹槽，且模具变形抗力与变形温度应远大于成型坯料，模具与坯料贴合面应经过粗糙处理以增加摩擦力，起到制备不同类型加强筋作用，且尺寸满足如下条件：
模具长度L=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
、模具宽度B=1.2×b
其中
Figure 850094DEST_PATH_IMAGE002
为轧件原始长度；h为轧件原始厚度；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
所需板厚；b为轧件原始宽度
以“井”字加强筋为例，如图2所示；
轧制成型方法：其特征在于，将坯料与模具配合如图3所示，二者同时进入辊缝，采用低速多道次轧制方式进行轧制每次轧制压下量不应超过50%，且轧制速度应满足如下条件：
Figure 474586DEST_PATH_IMAGE004
其中V为轧制速度；r为轧辊半径；h为轧件原始厚度；
Figure 828207DEST_PATH_IMAGE003
为所需板厚；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为所需筋高；
Figure 95240DEST_PATH_IMAGE006
为应变速率，取值如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
本发明有以下几点积极效果：
1.本发明在现有设备基础上，实现特殊板坯制备，节省大量生产与研发成本；
2.可以根据不同形状、类型加强筋要求更换不同模具，以适应不同类型带筋板坯一次成型生产；
3.本生产工艺与现有生产方式相比有着绿色、高效、安全等优势；
4.经本发明生产的附加强筋板坯有着较高性能，可满足特殊工程需要；
5.本发明维修方便，只需修磨相应模具便完成设备维护；
附图说明
图1为本发明的一种复杂高筋薄板的轧制成型方法；1-下输送辊，2-上定位辊，3-模具，4-板坯，5-轧辊。
图2为本发明模具示意图；6-接触面，7-“井”字孔形。
图3为本发明板坯与模具装配示意图；4-板坯，3-模具，6-接触面。
图4为本发明生产流程示意图。
具体实施方式
以生产板厚h1=5mm，筋高h2=15mm板材为例：
生产参数：坯料厚度h=35mm；所需板厚h1=5mm；筋高h2=15mm；模具厚度h3=15mm；单架轧机，轧辊半径r=500mm；
设计生产道次为3道次，轧制速度56mm/s，首先将模具加工深度为d=15mm的所需孔形，后将模具与坯料紧密贴合，经过下输送辊输送至轧辊辊缝处，上定位辊压下，使模具与坯料固定，防止轧制过程移动或分离，第一道次调整辊缝高度h4=h3+15mm=30mm，轧辊正转，模具与坯料进入轧辊，进行轧制过程，由于模具轧制变形抗力与变形温度远高于坯料，所以在变形中，所有变形量均由坯料完成，模具变形微小可忽略不计，随着第一道次轧制完成，调整上定位辊使其能固定坯料，调整辊缝高度h4= h3+10mm=25mm，轧辊反转，进行第二道次轧制，最后调整上定位辊使其能固定坯料，调整辊缝高度h4= h3+5mm=20mm，轧辊正转，进行第三道次轧制，经过大压下量多道次轧制后，坯料厚度变成所需板材厚度h1=5mm，并因模具作用，产生高度为h2=15mm的加强筋体，经过后续平整、切边、切头工序即可得到所需板材。

Claims (2)

1.一种复杂高筋薄板的轧制成型方法，其特征在于，包括：下输送辊、上定位辊、轧辊、模具；根据生产需要，更换不同模具来进行不同规格板材生产，所述模具相应位置制有筋体所需形状凹槽，且模具变形抗力与变形温度远大于成型坯料，模具与坯料贴合面经过粗糙处理以增加摩擦力，且尺寸满足如下条件：模具长度L=(l×h)/h1、模具宽度B=1.2×b ，其中l为轧件原始长度；h为轧件原始厚度；h1为所需板厚；b为轧件原始宽度；成型方法为：将模具与坯料紧密贴合，经过下输送辊送至轧辊辊缝处，上定位辊压下，使模具与坯料固定，防止轧制过程中移动或分离，轧辊可进行双向旋转，进行低速多道次轧制，每次轧制压下量不超过50%，且轧制速度满足如下条件：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中V为轧制速度；r为轧辊半径；
Figure 560528DEST_PATH_IMAGE002
为应变速率，取值如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中
Figure 477668DEST_PATH_IMAGE004
为所需筋高。
2.根据权利要求1中所述轧制成型方法，其特征在于，上定位辊能够实时调整所在位置确保与轧件紧密贴合，起到定位作用。
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