CN111389919A - 一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统及制备方法 - Google Patents

一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于轧制技术领域，具体涉及一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统及制备方法。本发明针对金属复合极薄带轧制复合效果不佳、几何精度低、板形质量差等问题，本发明包括一号轧辊、二号轧辊、一号液压振动器、二号液压振动器、一号液压马达、二号液压马达、单向阀、一号液压泵、一号溢流阀、油箱、控制器、二号溢流阀、二号液压泵、电磁换向阀、一号调速阀、二号调速阀，本发明轧辊横向振动可使金属极薄带在复合轧制时承受横向剪切力，轧件在纵向延伸的同时产生宽展，从而降低轧件的各向异性并显著提高复合轧制成品件的复合强度。

Description

一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统及制备方法
技术领域
本发明属于轧制技术领域，具体涉及一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统及制备方法。
背景技术
金属复合材料是以一种金属作为基体，利用复合技术与另一种或几种物理、化学、力学性能不同的增强体金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料的统称。金属复合材料在设计上综合了各组元的优点，弥补了各组元的不足，具有单一金属或合金无法比拟的优异综合性能。
层状结构为自然结构材料最基本、最广泛的组成结构，通过分级调控与逐级优化，层状结构材料可显示出非常独特的强韧化匹配优势，具有优异的力学性能。层状金属复合材料通过优化叠层组成和结构来补偿单层材料内在性能的不足，可获得优异的综合性能，被广泛应用于航空航天、交通运输、基础设施、电子通讯等领域。
在金属极薄带复合轧制过程中，由于轧制力大，轧辊易产生弹性变形。随着轧件厚度的减小，轧制力将升高，并且由于轧件回弹现象的发生，显著影响成品的几何精度。特别是当极薄带的厚度减小到一定范围时，轧件覆盖区之外的上下工作辊边部易发生接触，严重影响极薄带轧制复合效果和成品件板形质量。
发明内容
本发明针对金属复合极薄带轧制复合效果不佳、几何精度低、板形质量差等问题，提供一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统及制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统，包括一号轧辊、二号轧辊、一号液压振动器、二号液压振动器、一号液压马达、二号液压马达、单向阀、一号液压泵、一号溢流阀、油箱、控制器、二号溢流阀、二号液压泵、电磁换向阀、一号调速阀、二号调速阀。所述一号轧辊和二号轧辊为中部向外突出的柱体结构。所述油箱中的液压油经一号溢流阀被一号液压泵抽出，所述一号溢流阀用于控制油液压力，所述一号液压泵抽出的液压油通过管道经单向阀分别进入一号液压马达和二号液压马达。所述油箱中的液压油经二号溢流阀被二号液压泵抽出，所述二号溢流阀用于控制油液压力，所述二号液压泵抽出的液压油通过设有电磁换向阀的管道分别经一号调速阀和二号调速阀，并分别进入一号液压振动器、二号液压振动器。所述一号液压马达和二号液压马达通过联轴器分别与一号轧辊和二号轧辊的一端连接，以便于驱动一号轧辊和二号轧辊的转动。所述一号液压振动器和二号液压振动器通过联轴器分别与一号轧辊和二号轧辊的另一端连接，以便于驱动一号轧辊和二号轧辊横向振动。所述控制器通过电信号控制一号液压马达和二号液压马达的转速、一号液压振动器和二号液压振动器的振动频率、电磁换向阀的换向、通过一号调速阀和二号调速阀的流量，以便于控制整个系统的运动协调。所述一号液压马达、二号液压马达和一号液压泵的出油口均与油箱连接，实现回油。所述一号液压振动器、二号液压振动器回油口与电磁换向阀连接，实现回油。液压振动器和液压马达与控制器连接，对横向振动频率、振幅、马达驱动轧辊转速进行监控与设定。
进一步，所述一号轧辊和二号轧辊均由高强度、高硬度、高杨氏模量的碳化钨硬质合金制成。采用硬质合金可减少轧辊在轧制时产生的弹性及弯曲变形，避免轧件覆盖区之外的轧辊边部发生接触。
再进一步，所述一号轧辊和二号轧辊中部均有向外凸出的台阶平面，所述台阶平面通过弧面与两端圆柱体辊身平面连接，所述台阶平面高度h＝0.5～2mm，所述圆柱体轧辊直径D＝20～40mm，所述一号轧辊和二号轧辊的辊身长度L＝25～50mm。一号轧辊和二号轧辊的台阶高度保持相同，台阶平面与辊身的过渡性连接避免轧制时产生的应力集中对台阶构成损坏。
更进一步，所述台阶平面的宽度w大于轧件的宽度。一号轧辊和二号轧辊在轧制时产生横向周期性振动，轧制时极薄带宽度将会增加，台阶须有足够的宽度来保证轧制过程的稳定性。
一种双层金属复合极薄带横向振动轧制制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将两张轧件用丙酮溶液浸泡并使用超声波清洗仪对两张金属极薄带进行清洁处理；
步骤2，将步骤1中清洁处理后的两张轧件用无水乙醇冲洗表面；
步骤3，将步骤2中处理的两张轧件进行对合叠放，使用点焊技术将两张轧件的边部焊接到一起，防止轧制过程中两张轧件发生相对滑动；
步骤4，将步骤3中对合叠放的两张轧件送入双层金属复合极薄带横向振动轧制系统进行第一道次复合轧制；
步骤5，重复步骤4，采用道次压下率15％～35％进行多道次轧制，直至两张轧件在界面上实现冶金结合，即得到双层金属复合极薄带。
进一步，所述步骤1～5中的轧件为金属极薄带。
再进一步，所述步骤1中每张金属极薄带的厚度为20～200μm，轧制复合前极薄带厚度可以相同，也可以不同。
更进一步，所述步骤4中第一道次复合轧制压下率大于40％，完成金属极薄带的初步复合。
更进一步，所述金属极薄带材料为不锈钢，以及钛、铜、铝的纯金属或钛、铜、铝的合金，复合轧制时两张金属极薄带试样材料相同，或异种材料组合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明轧辊横向振动可使金属极薄带在复合轧制时承受横向剪切力，轧件在纵向延伸的同时产生宽展，从而降低轧件的各向异性并显著提高复合轧制成品件的复合强度。
(2)本发明轧辊采用高强度、高硬度、高杨氏模量的碳化钨材料，并在轧辊中部加工成具有一定凸度的台阶平面，该设计可减少轧辊在轧制时产生弹性及弯曲变形，避免轧制时轧辊边部发生接触，有效改善轧件的板形和成品件精度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1-一号轧辊、2-二号轧辊、3-一号液压振动器、4-二号液压振动器、5-一号液压马达、6-二号液压马达、7-单向阀、8-一号液压泵、9-一号溢流阀、10-油箱、11-控制器、12-二号溢流阀、13-二号液压泵、14-电磁换向阀、15-一号调速阀、16-二号调速阀。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1所示，一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统，包括一号轧辊1、二号轧辊2、一号液压振动器3、二号液压振动器4、一号液压马达5、二号液压马达6、单向阀7、一号液压泵8、一号溢流阀9、油箱10、控制器11、二号溢流阀12、二号液压泵13、电磁换向阀14、一号调速阀15、二号调速阀16。所述一号轧辊1和二号轧辊2均由高强度、高硬度、高杨氏模量的碳化钨硬质合金制成。所述一号轧辊和二号轧辊中部均有向外凸出的台阶平面，所述一号轧辊1和二号轧辊2的台阶平面通过弧面与两端圆柱体辊身平面连接，所述台阶平面的宽度w大于轧件的宽度。所述油箱10中的液压油经一号溢流阀9被一号液压泵8抽出，所述一号溢流阀9用于控制油液压力，所述一号液压泵8抽出的液压油通过管道经单向阀7分别进入一号液压马达5和二号液压马达6。所述油箱10中的液压油经二号溢流阀12被二号液压泵13抽出，所述二号溢流阀12用于控制油液压力，所述二号液压泵13抽出的液压油通过设有电磁换向阀14的管道分别经一号调速阀15和二号调速阀16，并分别进入一号液压振动器3、二号液压振动器4。所述一号液压马达5和二号液压马达6通过联轴器分别与一号轧辊1和二号轧辊2的一端连接，以便于驱动一号轧辊1和二号轧辊2的转动。所述一号液压振动器3和二号液压振动器4通过联轴器分别与一号轧辊1和二号轧辊2的另一端连接，以便于驱动一号轧辊1和二号轧辊2横向振动。所述控制器11通过电信号控制一号液压马达5和二号液压马达6的转速、一号液压振动器3和二号液压振动器4的振动频率、电磁换向阀14的换向、通过一号调速阀15和二号调速阀16的流量，以便于控制整个系统的运动协调。所述一号液压马达5、二号液压马达6和一号液压泵8的出油口均与油箱10连接，实现回油。所述一号液压振动器3、二号液压振动器4回油口与电磁换向阀14连接，实现回油。
本实施例中所述台阶平面高度h＝0.5～2mm，所述圆柱体轧辊直径D＝20～40mm，所述一号轧辊1和二号轧辊2的辊身长度L＝25～50mm。
实施例2
一种双层金属复合极薄带横向振动轧制制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将两张金属极薄带用丙酮溶液浸泡并使用超声波清洗仪对两张金属极薄带进行清洁处理；
步骤2，将步骤1中清洁处理后的两张厚度为20～200μm的金属极薄带用无水乙醇冲洗表面；
步骤3，将步骤2中处理的两张金属极薄带进行对合叠放，使用点焊技术将两张金属极薄带的边部焊接到一起，防止轧制过程中两张金属极薄带发生相对滑动；
步骤4，将步骤3中对合叠放的两张金属极薄带送入双层金属复合极薄带横向振动轧制系统进行第一道次复合轧制，且使得第一道次轧制压下率大于40％；
步骤5，重复步骤4，采用道次压下率15％～35％进行多道次轧制，直至两张金属极薄带在界面上实现冶金结合，即得到双层金属复合极薄带。
本实施例中所述金属极薄带材料为不锈钢，以及钛、铜、铝的纯金属或钛、铜、铝的合金，复合轧制时两张金属极薄带试样材料相同，或异种材料组合。

Claims (9)

1.一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统，其特征在于：包括一号轧辊(1)、二号轧辊(2)、一号液压振动器(3)、二号液压振动器(4)、一号液压马达(5)、二号液压马达(6)、单向阀(7)、一号液压泵(8)、一号溢流阀(9)、油箱(10)、控制器(11)、二号溢流阀(12)、二号液压泵(13)、电磁换向阀(14)、一号调速阀(15)、二号调速阀(16)，所述一号轧辊(1)和二号轧辊(2)为中部向外突出的柱体结构，所述油箱(10)中的液压油被一号液压泵(8)抽出，一部分油液经一号溢流阀(9)调压后流回油箱(10)，所述一号溢流阀(9)用于控制油液压力，所述一号液压泵(8)抽出的另一部分液压油通过管道经单向阀(7)分别进入一号液压马达(5)和二号液压马达(6)，所述油箱(10)中的液压油被二号液压泵(13)抽出，一部分油液经二号溢流阀(12)流回油箱(10)，所述二号溢流阀(12)用于控制油液压力，所述二号液压泵(13)抽出的另一部分液压油通过设有电磁换向阀(14)的管道分别经一号调速阀(15)和二号调速阀(16)，并分别进入一号液压振动器(3)、二号液压振动器(4)，所述一号液压马达(5)和二号液压马达(6)通过联轴器分别与一号轧辊(1)和二号轧辊(2)的一端连接，以便于驱动一号轧辊(1)和二号轧辊(2)的转动，所述一号液压振动器(3)和二号液压振动器(4)通过联轴器分别与一号轧辊(1)和二号轧辊(2)的另一端连接，以便于驱动一号轧辊(1)和二号轧辊(2)横向振动，所述控制器(11)通过电信号控制一号液压马达(5)和二号液压马达(6)的转速、一号液压振动器(3)和二号液压振动器(4)的振动频率、电磁换向阀(14)的换向、通过一号调速阀(15)和二号调速阀(16)的流量，以便于控制整个系统的运动协调，所述一号液压马达(5)、二号液压马达(6)和一号液压泵(8)的出油口均与油箱(10)连接，实现回油，所述一号液压振动器(3)、二号液压振动器(4)回油口与电磁换向阀(14)连接，实现回油。
2.根据权利要求1所述的一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统，其特征在于：所述一号轧辊(1)和二号轧辊(2)均由高强度、高硬度、高杨氏模量的碳化钨硬质合金制成。
3.根据权利要求1所述的一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统，其特征在于：所述一号轧辊(1)和二号轧辊(2)均有向外凸出的台阶平面，所述台阶平面通过弧面与两端圆柱体辊身平面连接，所述台阶平面高度h＝0.5～2mm，所述圆柱体轧辊直径D＝20～40mm，所述一号轧辊(1)和二号轧辊(2)的辊身长度L＝25～50mm。
4.根据权利要求3所述的一种双层金属复合极薄带横向振动轧制系统，其特征在于：所述台阶平面的宽度w大于轧件的宽度。
5.一种双层金属复合极薄带横向振动轧制制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将两张轧件用丙酮溶液浸泡并使用超声波清洗仪对两张金属极薄带进行清洁处理；
步骤2，将步骤1中清洁处理后的两张轧件用无水乙醇冲洗表面；
步骤3，将步骤2中处理的两张轧件进行对合叠放，使用点焊技术将两张轧件的边部焊接到一起，防止轧制过程中两张轧件发生相对滑动；
步骤4，将步骤3中对合叠放的两张轧件送入双层金属复合极薄带横向振动轧制系统进行第一道次复合轧制；
步骤5，重复步骤4，采用道次压下率15％～35％进行多道次轧制，直至两张轧件在界面上实现冶金结合，即得到双层金属复合极薄带。
6.根据权利要求5所述的一种双层金属复合极薄带横向振动轧制制备方法，其特征在于：所述步骤1～5中的轧件为金属极薄带。
7.根据权利要求5所述的一种双层金属复合极薄带横向振动轧制制备方法，其特征在于：所述步骤1中每张金属极薄带的厚度为20～200μm，轧制复合前极薄带厚度相同或不同。
8.根据权利要求5所述的一种双层金属复合极薄带横向振动轧制制备方法，其特征在于：所述步骤4中第一道次轧制压下率大于40％。
9.根据权利要求6所述的一种双层金属复合极薄带横向振动轧制制备方法，其特征在于：所述金属极薄带材料为不锈钢，以及钛、铜、铝的纯金属或钛、铜、铝的合金，复合轧制时两张金属极薄带试样材料相同，或异种材料组合。
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