用于金属粉末半固态初轧带材的精轧***
技术领域
本发明涉及初轧带材的后处理设备领域,具体地涉及一种用于金属粉末半固态初轧带材的精轧***。
背景技术
在各种粉末成型技术中,半固态粉末轧制成形技术可制备其它成型技术无法生产或难以生产的板、带材等;工艺流程短、节能、成本较低;压坯或产品成分精确可控、轧制产品各向同性且成材率较高。因此半固态粉末轧制成型技术已成为连续成型技术中最为主要的技术手段,并在化工、能源、交通、环保等行业得到广泛的应用。半固态粉末轧制过程是半固态金属粉末浆料通过喂料料斗进入轧辊之间,在轧辊力的作用下压实成具有一定强度的连续带坯的过程。目前,现有的用于半固态金属粉末轧制的设备仍然采用传统轧制扎机无法充分适应这项新的成形技术,设备复杂生产出的板带材宽度、厚度和长度方向往往难以控制,带材变部杂乱不符合生产要求,需要在后期进行切边处理,最重要的是致密度和力学性能无法达到较高的要求。
发明内容
为了完善半固态金属粉末轧机所需的功能,提高对半固态金属粉末轧制成形技术的研究进展,生产出更高质量的板带材,提高半固态金属粉末轧制生产出的板带材的致密性和力学性能并使板带材的三维尺寸都是可控的,本专利提供一种用于金属粉末半固态初轧带材的精轧***。
具体地,本发明提供一种用于金属粉末半固态初轧带材的精轧***,其包括精轧单元以及剪切单元,所述精轧单元包括精轧机架、第一辊系、第二辊系、第三辊系、第一辊缝调节装置、第二辊缝调节装置和第三辊缝调节装置,所述剪切单元包括剪切机架、偏心凸轮、凸轮连杆、往复剪切刀以及可升降板带材支撑板;
所述精轧机架包括第一精轧机架和第二精轧机架,所述第一精轧机架和第二精轧机架借助于拼接处的三个凸台结构组合连接,所述第一精轧机架和第二精轧机架的侧部分别开设有第一辊系安装孔、第二辊系安装孔和第三辊系安装孔,所述第一辊系安装孔为不贯穿机架的立方形孔,所述第一辊系安装孔的旁边设置有一个开有圆孔的凸台,所述凸台用于安装辊缝的弹性调节装置,所述第二辊系安装孔和第三辊系安装孔的旁边分别开设有一个用于安装液压调节***的立方形孔;
所述第一辊系和第二辊系均包括一个无输入扭矩的侧弯辊和两个具有轧制力的轧辊,所述第三辊系包括两个具有轧制力的轧辊,所述第一辊系的两个具有轧制力的轧辊与水平线成一定角度的安装于机架的后上方,半固态金属粉末扎机轧制的板带材经过粗轧后进入第一辊系进行第一道次轧制,在侧弯辊的作用下进入提供轧制力的两个轧辊的辊缝中以与水平线成45度的方向被扎出,再经过第二辊系的第二道次轧制后板带材的输入方向从一开始的竖直方向变为水平方向之后进入第三道次的轧制,完成最后的轧制成形;
所述弹性调节装置用于调节第一辊系的辊缝,所述弹性调节装置包括轴承座连接件、平移螺杆、螺母、弹簧、弹簧座和固定导轨压板;固定导轨压板安装在机架上并与轧辊轴承座侧面的槽相配合,轴承座连接件的第一侧设计有T型槽并连接于轧辊轴承座上,轴承座连接件的第二侧设置有用于安装平移螺杆的安装孔;所述平移螺杆的两端和中间都设置有螺纹,所述平移螺杆的第一端与轴承座连接件配合,所述平移螺杆的第二端和中间部分用于安装弹簧和螺母,通过螺母控制弹簧的弹力和平移螺杆的移动进而控制辊缝的大小;
所述第二辊系和第三辊系的辊缝分别借助于第一液压***和第二液压***进行调节,第一液压***和第二液压***均包括轧辊平移梁、球面垫、固定导轨压板以及液压缸及其活塞,轧辊平移梁贯穿精轧机架并与对应的轧辊轴承座相配合,液压缸安装于精轧机架内部的两侧并位于轧辊平移梁的正下方,液压缸的活塞和轧辊平移梁之间安装有球面垫,通过改变液压缸的压力使活塞推动轧辊平移梁及其上的轧辊在竖直方向平移一定的距离,从而对辊缝进行调节;
所述剪切机架由两块肋板式机架共同构成,肋板式机架包括底板及侧板,在侧板和底板相交的两侧各设计有加强筋,侧板的上方设置有用于安装偏心凸轮轴的通孔;偏心凸轮在其转动中心处开有用于安装偏心凸轮轴的圆孔和键槽,偏心凸轮位于凸轮连杆的方形框内的凹槽内;凸轮连杆包括上连杆和下连杆,上连杆和下连杆均为U型,上连杆和下连杆均在开口端两侧设置凸出的凸台并在凸台上开有螺纹孔,U型的周边中线处设计有与偏心凸轮厚度一致的槽,从而与偏心凸轮在组装后形成间隙配合,上连杆和下连杆通过凸台的螺纹孔组合在一起,上连杆和下连杆之间形成的矩形槽内安装所述偏心凸轮;
粗轧扎机安装在精轧机架的顶部,工作时,粗轧扎机将半固态金属粉末浆料轧制出的初扎带材流向精轧单元的第一辊系完成第一道次的精轧和弯曲,之后依次进入第二辊系和第三辊系完成第二道次和第三道次的精轧和弯曲,最后沿着水平方向进入剪切单元,剪切单元根据生产需求剪切出不同长度的高质量板带材。
优选地,所述下连杆在封闭端带有延长连杆,延长连杆的末端设置有贯穿的圆孔,所述圆孔用于通过销轴安装剪切刀架。
优选地,所述精轧机架三个凸台上分别设置有两个螺纹孔和横纵两向的定位销钉孔。
优选地,所述剪切单元的偏心凸轮轴呈阶梯式,中间部分的两侧各设置有一个用于安装两个偏心凸轮的键槽,所述偏心凸轮轴的一端设置有用于连接电机***的键槽。
优选地,所述剪切单元的往复板材剪切刀的刀背设置有等距分布的七个螺纹通孔并且借助于螺栓固定于刀架上;刀架的主体截面呈L型,刀架下半部分设置有七个用于安装剪切刀的螺纹孔,刀架上半部分的两侧各设置有对称面开槽、中心带有圆孔的凸台和圆柱形导向杆,凸台用于安装两个凸轮连杆,导向杆与安装于机架上的刀架导向座相配合。
优选地,所述剪切单元的可升降板带材支撑板用于支撑从精轧单元的三道次轧制***扎出的板带材,所述可升降板带材支撑板的主体截面为长方形,所述可升降板带材支撑板的第一侧的两端设置有圆柱固定杆,所述圆柱固定杆与固定在机架上的开口支撑座相配合,通过开口支撑座上的螺栓来调节板带材支撑板相对于剪切刀的位置,当凸轮旋转轴在电机作用下转动时,借助凸轮连杆带动刀架及剪切刀上下往复运动进而剪切不同长度和厚度的板带材。
与现有技术相比,本发明的效果如下:
(1)本发明能够对半固态金属粉末浆料初扎形成的板带材进行三道次的后处理轧制并且板带材的宽度、厚度和长度不局限于一种尺寸,可根据半固态金属粉末浆料初扎形成的板带材的具体尺寸调节,通过发明专利包含的板带材剪切装置确定所需板带材的具体长度。
(2)本发明能够与粗轧轧机配合使用形成一套完整的板带材轧制***,使用时,粗轧扎机安装在精轧机架的顶部,工作时,粗轧扎机将半固态金属粉末浆料轧制出的初扎带材流向精轧单元的第一辊系完成第一道次的精轧和弯曲,之后依次进入第二辊系和第三辊系完成第二道次和第三道次的精轧和弯曲,最后沿着水平方向进入剪切单元,剪切单元根据生产需求剪切出不同长度的高质量板带材,能够满足半固态金属粉末浆料轧制的需求,提高半固态金属粉末浆料轧制精度。
(3)第一辊系设置有弹性辊缝调节装置,第二辊系和第三辊系设置有液压辊缝调节***,能够非常方便的调节三个辊系的辊缝的大小,使用方便,辊缝调节精度高,以便生产出精度更高的板带材。并且,第一辊系的安装位置处于第二和第三辊系的顶部且是倾斜布置,常用的电机驱动的平移机构无法满足这种特殊位置的辊缝调节,本发明专利的弹性调节装置,结构精简、安装便捷,既不给机架造成过高的载重,也不增加安装设备,就能实现第一道次的弯曲轧制。第二辊系和第三辊系的轧辊主要是用来轧制水平方向移动的板带材,轧辊重量较大且安装空间紧凑,本发明专利的液压调节***既可以承当高载重,也方便辊缝的及时调节,而且占用空间小,不影响轧制工艺中其它设备的安装布置。
附图说明
图1是本发明用于金属粉末半固态初轧带材的精轧***的装配体轴侧图;
图2是本发明的精轧单元的结构示意图;
图3是本发明的板带材剪切单元的结构示意图;
图4是本发明的精轧机架的三维***视图;
图5是本发明的精轧单元的辊系的结构示意图;
图6是本发明的剪切单元的三维***视图;
图7是本发明的精轧单元装配体左视图中第一辊系弹性调节装置的局部视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明提供一种用于金属粉末半固态初轧带材的精轧***,如图1至图7所示,其包括精轧单元1以及剪切单元2,精轧单元1包括精轧机架11、第一辊系12、第二辊系13、第三辊系14、第一辊缝调节装置17、第二辊缝调节装置15和第三辊缝调节装置16,剪切单元2包括剪切机架21、偏心凸轮22、凸轮连杆23、往复剪切刀24以及可升降板带材支撑板25。
精轧机架11包括第一精轧机架111和第二精轧机架112,第一精轧机架111和第二精轧机架112借助于拼接处的三个凸台结构组合连接,第一精轧机架111和第二精轧机架112的侧部分别开设有第一辊系安装孔、第二辊系安装孔和第三辊系安装孔,第一辊系安装孔为不贯穿机架的立方形孔,第一辊系安装孔的旁边设置有一个开有圆孔的凸台,凸台用于安装辊缝的弹性调节装置,第二辊系安装孔和第三辊系安装孔的旁边分别开设有一个用于安装液压调节***的立方形孔。
第一辊系12和第二辊系13均包括一个无输入扭矩的侧弯辊和两个有输入扭矩的具有轧制力的轧辊,第三辊系14包括两个具有轧制力的轧辊,第一辊系的两个具有轧制力的轧辊与水平线成一定角度的安装于机架的后上方,经过半固态金属粉末扎机轧制的板带材经过初扎后进入第一辊系进行第一道次轧制,在侧弯辊的作用下进入提供轧制力的两个轧辊的辊缝中以与水平线成一定倾斜角度的方向被扎出,再经过第二辊系的第二道次轧制后板带材的输入方向从一开始的竖直方向变为水平方向进入第三道次的轧制,完成最后的轧制成形。
弹性调节装置用于调节第一辊系12的辊缝,第一辊缝调节装置为弹性调节装置,弹性调节装置17包括轴承座连接件171、平移螺杆172、螺母173、弹簧174、弹簧座175和固定导轨压板176;固定导轨压板176连接安装在机架上并与轧辊轴承座侧面的槽相配合,轴承座连接件171的第一侧设计有T型槽连接于轧辊轴承座上,轴承座连接件的171第二侧设置有用于安装平移螺杆172的安装孔;平移螺杆172的两端和中间都设置有螺纹,平移螺杆172的第一端与轴承座连接件171配合,平移螺杆172的第二端和中间部分用于安装弹簧和螺母,通过螺母控制弹簧的弹力和平移螺杆172的移动,进而控制辊缝的大小。
第二辊系13和第三辊系14的辊缝分别借助于第一液压***131和第二液压***141进行调节,第一液压***131和第二液压***141均包括轧辊平移梁、球面垫、固定导轨压板以及液压缸及其活塞,轧辊平移梁贯穿机架与对应的轧辊轴承座相配合,液压缸安装于机架内部的两侧并位于轧辊平移梁的正下方,液压缸的活塞和轧辊平移梁之间安装有球面垫,通过改变液压缸的压力使活塞推动轧辊平移梁及其上的轧辊在竖直方向平移一定的距离,从而对辊缝进行调节。
剪切机架21由两块肋板式机架共同构成,肋板式机架包括底板212及侧板211,在侧板211和底板212相交的两侧各设计有加强筋,侧板211的上方设置有用于安装偏心凸轮轴的通孔;偏心凸轮22在其转动中心处开有用于安装偏心凸轮轴的圆孔和键槽,偏心凸轮22位于凸轮连杆23的方形框内的凹槽内;凸轮连杆23包括上连杆和下连杆,上连杆和下连杆均为U型,上连杆和下连杆均在开口端两侧设置凸出的凸台,并在凸台上开有螺纹孔,U型的周边中线处设计有与偏心凸轮厚度一致的槽,从而与偏心凸轮组装在一起形成间隙配合,上连杆和下连杆通过凸台的螺纹连接组合在一起,上连杆和下连杆之间形成的矩形凹槽内安装偏心凸轮22。
下连杆在封闭端带有延长连杆,延长连杆的末端带有贯穿的圆孔,圆孔用于借助于销轴安装剪切刀架。
精轧单元的精轧机架11的三个凸台上分别设置有两个螺纹孔和横纵两向的定位销钉孔。
偏心凸轮22的偏心凸轮轴呈阶梯式,中间部分的两侧各设置有一个用于安装两个偏心凸轮22的键槽,偏心凸轮轴的一端设置有用于连接电机***的键槽。
往复剪切刀24的刀背设置有等距分布的七个螺纹通孔并且借助于螺栓固定于刀架241上。
刀架241的主体截面呈L型,刀架下半部分设置有七个用于安装剪切刀24的螺纹孔,刀架241上半部分的两侧各设置有对称面开槽、中心带有圆孔的凸台和圆柱形导向杆,凸台用于安装两个凸轮连杆,导向杆与安装于机架上的刀架导向座相配合。
可升降板带材支撑板25用于支撑从三道次后处理轧制装置扎出的板带材,可升降板带材支撑板25的主体截面为长方形,可升降板带材支撑板25的第一侧的两端设置有圆柱固定杆,圆柱固定杆与固定在机架上的开口支撑座相配合,通过开口支撑座上的螺栓来调节板带材支撑板相对于剪切刀的位置,当凸轮旋转轴在电机作用下转动时,借助凸轮连杆23带动刀架241及剪切刀上下往复运动,进而剪切不同长度和厚度的板带材。
下面对本发明的工作原理做进一步叙述:
半固态金属粉末浆料经过初次轧制后形成板带材通过精轧单元的精轧机架顶部的十字槽进入第一道次轧制辊系,在侧弯辊的作用下进入提供轧制力的两个轧辊的辊缝中以与水平线成一定倾斜角度的方向被扎出,辊缝调节依赖于其中的一个带动力输入的轧辊所配有的弹性调节。第二辊系和第三辊系平行于水平面布置,经过第一辊系的轧制后板带材的输入方向从竖直方向变为向第二辊系轧辊倾斜一定角度进入第二辊系,在第二辊系侧弯辊的作用下进入两个提供轧制扭矩的轧辊,板带材的输入方向从一开始的竖直方向变为水平方向进入第三辊系的轧制,完成最后的轧制成形,第二辊系、第三辊系轧制过程中辊缝调节是相同的两个液压***,液压***安装于机架内部的两侧位于轧辊平移梁的正下方,活塞和轧辊平移梁之间安装有球面垫,通过改变液压缸的压力来使活塞推动轧辊平移梁及其上的轧辊在竖直方向平移一定的距离。板材剪切装置的可升降板带材支撑板25支撑从三道次弯曲轧制装置扎出的板带材,通过开口支撑座上的螺栓来调节板带材支撑板相对于剪切刀24的位置,当偏心凸轮22在电机作用下转动时,借助凸轮连杆23带动刀架241及剪切刀上下往复运动进而剪切不同长度和厚度的板带材。
使用时,本发明能够与粗轧轧机配合使用形成一套完整的板带材轧制***,粗轧扎机安装在精轧机架的顶部,工作时,粗轧扎机将半固态金属粉末浆料轧制出的初扎带材流向精轧单元的第一辊系完成第一道次的精轧和弯曲,之后依次进入第二辊系和第三辊系完成第二道次和第三道次的精轧和弯曲,最后沿着水平方向进入剪切单元,剪切单元根据生产需求剪切出不同长度的高质量板带材,能够满足半固态金属粉末浆料轧制的需求,提高半固态金属粉末浆料轧制精度。
第一辊系12设置有弹性辊缝调节装置,第二辊系13和第三辊系14设置有液压辊缝调节***,能够非常方便的调节三个辊系的辊缝的大小,使用方便,辊缝调节精度高,以便生产出精度更高的板带材。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。