CN104971955A - 一种正六边形截面钛丝材对称四辊辊模拉拔方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种正六边形截面钛丝材对称四辊辊模拉拔方法，能够减少加工道次和中间退火道次，减小拉拔力和设备驱动功率，降低材料和能源损耗，提高成品率，应用范围非常广泛。在综合常规轧制和固定模拉拔加工方法优势的基础上，利用具有120度内角V型腔的辊式模具和平面辊式模具各两只辊子组成一套前后竖直和水平十字对称组合或具有上述各四只辊子组成两套前后交叉竖直和水平十字对称组合进行正六边形截面钛丝材加工的辊模拉拔，适用于加工具有高表面质量、高成品率、高效率、单盘重量大的钛及钛合金正六边形截面丝材。

Description

一种正六边形截面钛丝材对称四辊辊模拉拔方法

技术领域

本发明涉及一种正六边形截面钛丝材对称四辊辊模拉拔方法。

背景技术

钛及钛合金具有高强度、高比强度、优良的耐腐蚀性和生物相容性等性能，已经在国民经济和社会生活的许多领域广泛应用。在我国圆截面或非圆截面（异型）钛及钛合金丝材的生产中，普遍使用轧制或固定模拉拔的方法，轧制具有加工工艺简单、生产效率高、产品规格多样、单盘丝材重量大的优点，但缺点是生产设备投资及占地面积大、产品尺寸难以控制、产品表面质量依赖加工过程控制和前期坯料状态，况且对于钛及钛合金丝材具有相对投料单重较少、价格昂贵、加工工艺和过程控制复杂的特点来说，该加工方法只能作为丝材前期坯料的生产。固定模拉拔具有投资及场地条件要求低、产品尺寸容易控制、产品表面质量高的优点，但其道次加工量小、易粘模、生产效率低、产品规格范围窄、材料损耗大、对模具及润滑方式要求较高，只能作为小批量、价格高、尺寸表面精度要求高的特殊要求丝材来进行生产。

本发明一种正六边形截面钛丝材对称四辊辊模拉拔方法，是综合常规轧制和固定模拉拔加工方法优势的基础上，利用具有120度内角V型腔的辊式模具和平面辊式模具各两只辊子组成一套前后竖直和水平十字对称组合或具有上述各四只辊子组成两套前后交叉竖直和水平十字对称组合进行钛及钛合金正六边形截面丝材加工的辊模拉拔，通过选择合适的热加工或冷加工生产工艺，能够加工出具有高表面质量、高成品率、高效率、单盘重量大的正六边形截面钛丝材。

发明内容

辊模拉拔是介于传统轧制与固定模拉拔之间的一种塑性变形方法，具有两者加工方法的许多优点，与两者有相同点，但也有所区别。

辊模拉拔与传统轧制坯料相比相同点：与带有前张力的坯料在工具与被加工坯料形态上相似；不同点：辊模拉拔是坯料主动，带动辊子转动。轧制是轧辊主动，带动坯料进入型腔。所以在接触面上的摩擦力的分布和作用是不同的，坯料与辊子间是相对滚动，表面摩擦力小，拉拔时坯料与辊子间是相对滑动，表面摩擦力大。这样三向应力中的拉、压应力比例就不同。 

辊模拉拔与传统固定模拉拔坯料相比相同点：坯料变形单元体上的应力和应变状态基本一致，都是坯料在轴向作用是拉拔，其他两个方向是压缩；不同点：辊模拉拔是坯料与辊子间是相对滚动，表面摩擦力小。拉拔坯料时金属材料与辊子间是相对滑动，表面摩擦力大。这样三向应力中的拉、压应力比例就不同，辊模拉拔中拉应力下降，压应力上升，使应力状态向提高金属材料塑性方向转化，使得辊模拉拔道次变形程度比传统固定模拉拔高。

本发明的特点：利用具有120度夹角V型腔的辊式模具和平面辊式模具各两只辊子组成一套前后竖直和水平十字对称组合或具有上述各四只辊子组成两套前后交叉竖直和水平十字对称组合进行正六边形截面钛丝材加工的辊模拉拔，通过选择合适热加工或冷加工生产工艺，能够加工出具有高表面质量、高成品率、高效率、单盘重量大的正六边形截面钛丝材。

本发明的特点：辊模拉拔加工改变了模具与被加工坯料之间的摩擦关系，减小了坯料与模具间摩擦力和拉拔所需的拉拔力，模具工作面仅需润滑油简单润滑或根本不需要润滑，模具表面磨损小、磨损面分散，并可避免模具型腔尖角处的应力集中，显著延长模具使用寿命。对于易粘模、难变形钛及钛合金坯料的拉拔，辊模拉拔更具有不粘模、易成形的优势。

本发明的特点：辊模拉拔能够进行正六边形截面丝材的热加工和冷加工。热加工钛及钛合金丝材道次加工率可达60%，并且加工成品丝材表面缺陷少、尺寸精确，单盘丝材重量可达100千克。冷加工钛及钛合金丝材变形均匀、残余应力小、道次加工率大，对于纯钛或β型钛合金丝材道次加工率可达30%，并且加工成品丝材表面光亮、尺寸精确，单盘丝材重量可达50千克。

本发明的特点：辊模拉拔是一种节能型生产技术，能够减少加工道次和中间退火道次，减小拉拔力和设备驱动功率，降低材料和能源损耗，提高了成品率。辊模拉拔技术能够与钛及钛合金其他加工技术及设备灵活组合，可以单独组成生产线，也可以与轧机、固定模拉拔或其他加工设备共同组合成生产线，应用范围非常广泛。

具体实施方式

将辊模拉拔与常规加工共同设计成组合生产模块，按生产工序和设备定置前后次序排列可以分为五部分，即1区为丝材加热部分，2区为辊模热拉拔成形部分，3区为拉拔力驱动部分，4区为成品表面处理部分，5区为丝材密绕部分，根据加工产品不同选择不同的生产工艺和组合模快，选用不同规格具有120度内角V型腔的辊式模具和平面辊式模具，在上述组合生产条件下能够生产出具有高表面质量、高成品率、高效率、单盘重量大的钛丝材。

实施例1：将辊模拉拔与常规热加工共同设计成组合生产模块，丝材生产选择1+2+3+4+5模式，即1区为丝材加热部分（选用管式加热设备），2区为辊模热拉拔成形部分（选用辊模拉拔热拉专用设备），3区为拉拔力驱动部分（选用大尺寸双向交互式牵引磁鼓和三相电磁调速电机），4区为成品表面处理部分（选用微型无心外圆车削设备），5区为丝材密绕部分（选用大尺寸收线圆盘和三相力矩电机）。能够生产出成品正六边形截面丝材邻边长度1～3mm、尺寸公差±（0.08～0.15）mm、表面粗糙度0.8～1.6μm、单盘重100Kg。

实施例2：将辊模拉拔与常规热加工共同设计成组合生产模块，半成品丝材生产选择为2+3模式，成品丝材生产选择其中2+3+4+5模式。其中2区为辊模冷拉拔成形部分（选用辊模拉拔冷拉专用设备），3区为拉拔力驱动部分（半成品拉拔选用大尺寸收线圆盘和三相电磁调速电机，成品拉拔选用大尺寸双向交互式牵引磁鼓和三相电磁调速电机），4区为成品表面清洗与烘干部分（选用超声波清洗设备和电加热烘干设备），5区为丝材密绕部分（选用大尺寸收线圆盘和三相力矩电机）。能够产出成品正六边形截面丝材邻边长度1～3mm、尺寸公差±（0.05～0.1）mm、表面粗糙度0.3～0.5μm、单盘重50Kg。

Claims (2)

1.一种正六边形截面钛丝材对称四辊辊模拉拔方法，其特征在于：利用具有120度内角V型腔的辊式模具和平面辊式模具各两只辊子组成一套前后竖直和水平十字对称组合或具有上述各四只辊子组成两套前后交叉竖直和水平十字对称组合进行正六边形截面钛丝材加工的辊模拉拔，能够加工出具有高表面质量、高成品率、高效率、单盘重量大的丝材。

2.根据权利要求1所述的对称四辊辊模拉拔方法，其特征在于：辊模拉拔加工改变了模具与被加工坯料之间的摩擦关系，减小了坯料与模具间摩擦力和拉拔所需的拉拔力，延长了模具使用寿命，能够减少加工道次和中间退火道次，减小拉拔力和设备驱动功率，降低材料和能源损耗，提高成品率，应用范围非常广泛。