CN113857253A - 一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属成形技术领域，具体涉及一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的设备及方法。一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的设备，包括上轧辊、下轧辊和轧机机架，在所述下轧辊上安装有两个轧制限宽挡环，用于减弱板材侧边沿轧辊轴向的应力和塑性应变。本发明通过限宽挡环给予板材沿轧辊轴向的反力，从而减弱镁合金板材侧边沿轧辊轴向的应力和塑性应变，进而抑制镁合金边部裂纹的产生。由于轧制限宽挡环的可调节性，进一步缩小了镁/铝复合板板材的尺寸限制，扩大了其应用范围，且设备制造、安装、操作较为简单，工艺难度不高易于大批量生产。
Description
技术领域
本发明属于金属成形技术领域，具体涉及一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的设备及方法。
背景技术
镁合金因其拥有较低的密度、较高的强度和刚度等优势,而被应用于车辆、电子、航空等的工业领域，但由于其抗腐蚀性差的缺点严重制约了其更广泛的应用，而铝合金具有良好的抗腐蚀性及价格优势，因此将两板通过轧制相结合即可发挥其各自的优势，弥补各自的短板，实现更好的应用。但镁/铝复合板材在轧制过程中镁合金容易产生边部裂纹从而导致成品率低、材料利用率不足等问题，使得镁/铝复合板的生产、应用范围大大受到了限制。
实验研究表明，镁/铝复合板在轧制过程中，对于镁合金而言，其的侧面所受到的静水应力为正值，而板材面部为负值，根据现代孔洞损伤理论，材料孔洞的产生主要受材料目前所受静水应力及等效塑性应变影响，如果材料所受静水应力大于零，则会导致板材新孔洞的生成和现有孔洞的扩大，而静水应力小于零则不会导致以上问题，并且还会有减小现有孔洞体积的作用，再进一步的研究发现，镁合金板材侧面所受到的轧辊轴向应力为整体板材的最大值，由于轴向应力的存在，使得板材侧面的静水应力大于零，由此导致板材侧面孔洞体积不断增大，且损伤不断累积，从而产生侧面裂纹并不断扩展到板材面部的两边。因此只要抑制板材侧面沿轴向方向的应力和塑性应变，即可从根源解决问题。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的设备及方法。
为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：
一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的设备，包括上轧辊、下轧辊和轧机机架，在所述下轧辊上安装有两个轧制限宽挡环，用于减弱板材侧边沿轧辊轴向的应力和塑性应变。
进一步，所述轧制限宽挡环由两个半圆对扣并通过螺栓固定组成，所述轧制限宽挡环与下轧辊为间隙配合。
再进一步，所述轧制限宽挡环的材质为T2紫铜。
更进一步，在所述轧机机架的左右两侧均安装有电动机支座，在所述电动机支座上设置有电动机，在所述电动机的输出轴上设置有小齿轮，所述小齿轮啮合连接有大齿轮，所述大齿轮通过轴承安装在下轧辊的辊轴上，所述法兰盘固定在轴承座上，在所述法兰盘上通过轴承安装有至少四个齿轮轴，在所述齿轮轴的齿轮端与大齿轮啮合连接，在所述齿轮轴的内侧端设置有内螺纹孔，在所述内螺纹孔内螺纹连接有丝杠，所述丝杠的另一端与相对应的轧制限宽挡环连接。
一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的方法，包括以下步骤：
S1、挑选挡环：根据轧制板材的压下率选择相应厚度的轧辊限宽挡环；
S2、移动挡环：由电动机提供动力，带动轧制限宽挡环移动到适当位置；
S3、调节辊缝：根据轧制板材的压下率调节上轧辊与下轧辊之间的辊缝至适当位置；
S4、制批：将镁合金及铝合金待结合表面进行打磨处理并用铝丝进行绑定；
S5：板材加热：将绑定好的板材放入加热炉中进行加热；
S6：轧制：将加热完成的板材放入轧机进行轧制；
S7：后处理：将轧制后的板材进行切边处理，得到合格的镁/铝复合板材。
进一步，所述步骤S1，根据轧制板材的压下率选择相应厚度的轧辊限宽挡环是指选定挡环的厚度大于轧制后镁/铝复合板中镁合金板材的厚度，且小于轧制后镁/铝复合板的总厚度。
再进一步，所述步骤S2中轧制限宽挡环移动到适当位置是指使两个轧制限宽挡环之间的宽度与最终轧制得到的镁/铝复合板材的宽度相同，即两个轧制限宽挡环与镁/铝复合板材两侧边的相对间隙为0。
更进一步，所述步骤S3中调节上轧辊与下轧辊之间的辊缝至适当位置是指使辊缝的宽度＝板材的原始厚度×(1—压下率)。
更进一步，所述步骤S4中将镁合金及铝合金待结合表面进行打磨处理是指将板材待结合表面使用打磨机进行打磨，去除表面杂质；用铝丝进行绑定指的是将两板材待结合表面进行对扣并在距板材头部10-15mm处使用铝丝进行缠绕绑定，保持两板材不松动。
更进一步，所述步骤S5中将绑定好的板材放入加热炉中进行加热，具体为将绑定好的板材放入加热炉中在350℃-380℃的环境下保温15-20min；所述步骤S6轧制过程中，上轧辊和下轧辊的转速均为1.0-1.5rad/s，轧制时镁合金板在下，铝合金板在上。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
本发明通过限宽挡环给予板材沿轧辊轴向的反力，从而减弱镁合金板材侧边沿轧辊轴向的应力和塑性应变，进而抑制镁合金边部裂纹的产生。由于轧制限宽挡环的可调节性，进一步缩小了镁/铝复合板板材的尺寸限制，扩大了其应用范围，且设备制造、安装、操作较为简单，工艺难度不高易于大批量生产。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明下轧辊的结构示意图；
图3为本发明电动机支座和电动机的安装示意图；
图中，上轧辊—1、下轧辊—2、电动机—3、电动机支座—4、法兰盘—5、轧制限宽挡环—6、丝杠—7、齿轮轴—8、大齿轮—9、小齿轮—10。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进行进一步说明，实施案例中上轧辊1、下轧辊2直径均为150mm。
实施例1
如图1至图3所示，一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的设备，包括上轧辊1、下轧辊2和轧机机架，在所述下轧辊2上安装有两个轧制限宽挡环6，用于减弱板材侧边沿轧辊轴向的应力和塑性应变。所述轧制限宽挡环6由两个半圆对扣并通过螺栓固定组成，所述轧制限宽挡环6与下轧辊2为间隙配合。所述轧制限宽挡环6的材质为T2紫铜。在所述轧机机架的左右两侧均安装有电动机支座4，在所述电动机支座4上设置有电动机3，在所述电动机3的输出轴上设置有小齿轮10，所述小齿轮啮合连接有大齿轮9，所述大齿轮9通过轴承安装在下轧辊2的辊轴上，所述法兰盘5固定在轴承座上，在所述法兰盘5上通过轴承安装有至少四个齿轮轴8，在所述齿轮轴8的齿轮端与大齿轮9啮合连接，在所述齿轮轴8的内侧端设置有内螺纹孔，在所述内螺纹孔内螺纹连接有丝杠7，所述丝杠7的另一端与相对应的轧制限宽挡环6连接。
一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的方法，包括以下步骤：
S1、挑选挡环：准备内圈直径为151mm外圈直径为159mm的轧制限宽挡环6，并安装至下轧辊2上；
S2、移动挡环：由电动机3提供动力，带动轧制限宽挡环6移动，使两个轧制限宽挡环6之间的水平间距为100mm；
S3、调节辊缝：调节轧机压下，使上轧辊1与下轧辊2之间的辊缝为6.3mm；
S4、制批：准备尺寸为120mm×100mm×4mm的AZ31B镁合金板材和尺寸为120mm×100mm×5mm的5052铝合金板材，使用打磨机对镁、铝合金待结合表面进行打磨，去除表面杂质，将两板材待结合表面进行对扣并在距板材头部10-15mm处使用铝丝进行缠绕绑定，保持两板不松动；
S5：板材加热：将绑定好的板材放入加热炉中进行加热，加热温度为350℃，加热时间为15min；
S6：轧制：将绑定好的板材放入轧机进行轧制，其中镁合金板对着下轧辊2，铝合金板对着上轧辊1，轧辊转速为1.0rad/s；
S7：后处理：将轧制后的板材进行切边处理，得到合格的镁/铝复合板材。
实施例2
一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的方法，包括以下步骤：
S1、挑选挡环：准备内圈直径为151mm外圈直径为156mm的轧制限宽挡环6，并安装至下轧辊2上；
S2、移动挡环：由电动机3提供动力，带动轧制限宽挡环6移动，使两个轧制限宽挡环6之间的水平间距为80mm；
S3、调节辊缝：调节轧机压下，使上轧辊1与下轧辊2之间的辊缝为5.6mm；
S4、制批：准备尺寸为100mm×80mm×3mm的AZ31B镁合金板材和尺寸为100mm×80mm×5mm的5052铝合金板材，使用打磨机对镁、铝合金待结合表面进行打磨，去除表面杂质，将两板待结合表面进行对扣并在距板材头部10-15mm处使用铝丝进行缠绕绑定，保持两板不松动；
S5：板材加热：将绑定好的板材放入加热炉中进行加热，加热温度为370℃，加热时间为18min；
S6：轧制：将绑定好的板材放入轧机进行轧制，其中镁合金板对着下轧辊2，铝合金板对着上轧辊1，轧辊转速为1.3rad/s；
S7：后处理：将轧制后的板材进行切边处理，得到合格的镁/铝复合板材。
实施例3
S1、挑选挡环：准备内圈直径为151mm外圈直径为159mm的轧制限宽挡环6，并安装至下轧辊2上；
S2、移动挡环：由电动机3提供动力，带动轧制限宽挡环6移动，使两个轧制限宽挡环6之间的水平间距为110mm；
S3、调节辊缝：调节轧机压下，使上轧辊1与下轧辊2之间的辊缝为7mm；
S4、制批：准备尺寸为120mm×110mm×4mm的AZ31B镁合金板材和尺寸为120mm×110mm×6mm的5052铝合金板材，使用打磨机对镁、铝合金待结合表面进行打磨，去除表面杂质，将两板待结合表面进行对扣并在距板材头部10-15mm处使用铝丝进行缠绕绑定，保持两板不松动；
S5：板材加热：将绑定好的板材放入加热炉中进行加热，加热温度为380℃，加热时间为20min；
S6：轧制：将绑定好的板材放入轧机进行轧制，其中镁合金板对着下轧辊2，铝合金板对着上轧辊1，轧辊转速为1.5rad/s；
S7：后处理：将轧制后的板材进行切边处理，得到合格的镁/铝复合板材。
以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的设备，包括上轧辊(1)、下轧辊(2)和轧机机架，其特征在于：在所述下轧辊(2)上安装有两个轧制限宽挡环(6)，用于减弱板材侧边沿轧辊轴向的应力和塑性应变。
2.根据权利要求1所述的一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的设备，其特征在于：所述轧制限宽挡环(6)由两个半圆对扣并通过螺栓固定组成，所述轧制限宽挡环(6)与下轧辊(2)为间隙配合。
3.根据权利要求2所述的一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的设备，其特征在于：所述轧制限宽挡环(6)的材质为T2紫铜。
4.根据权利要求1所述的一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的设备，其特征在于：在所述轧机机架的左右两侧均安装有电动机支座(4)，在所述电动机支座(4)上设置有电动机(3)，在所述电动机(3)的输出轴上设置有小齿轮(10)，所述小齿轮啮合连接有大齿轮(9)，所述大齿轮(9)通过轴承安装在下轧辊(2)的辊轴上，所述法兰盘(5)固定在轴承座上，在所述法兰盘(5)上通过轴承安装有至少四个齿轮轴(8)，在所述齿轮轴(8)的齿轮端与大齿轮(9)啮合连接，在所述齿轮轴(8)的内侧端设置有内螺纹孔，在所述内螺纹孔内螺纹连接有丝杠(7)，所述丝杠(7)的另一端与相对应的轧制限宽挡环(6)连接。
5.基于权利要求4所述设备的一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、挑选挡环：根据轧制板材的压下率选择相应厚度的轧辊限宽挡环(6)；
S2、移动挡环：由电动机(3)提供动力，带动轧制限宽挡环(6)移动到适当位置；
S3、调节辊缝：根据轧制板材的压下率调节上轧辊(1)与下轧辊(2)之间的辊缝至适当位置；
S4、制批：将镁合金及铝合金待结合表面进行打磨处理并用铝丝进行绑定；
S5：板材加热：将绑定好的板材放入加热炉中进行加热；
S6：轧制：将加热完成的板材放入轧机进行轧制；
S7：后处理：将轧制后的板材进行切边处理，得到合格的镁/铝复合板材。
6.根据权利要求5所述的一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的方法，其特征在于：所述步骤S1，根据轧制板材的压下率选择相应厚度的轧辊限宽挡环(6)是指选定挡环的厚度大于轧制后镁/铝复合板中镁合金板材的厚度，且小于轧制后镁/铝复合板的总厚度。
7.根据权利要求5所述的一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的方法，其特征在于：所述步骤S2中轧制限宽挡环(6)移动到适当位置是指使两个轧制限宽挡环(6)之间的宽度与最终轧制得到的镁/铝复合板材的宽度相同，即两个轧制限宽挡环(6)与镁/铝复合板材两侧边的相对间隙为0。
8.根据权利要求5所述的一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的方法，其特征在于：所述步骤S3中调节上轧辊(1)与下轧辊(2)之间的辊缝至适当位置是指使辊缝的宽度＝板材的原始厚度×(1—压下率)。
9.根据权利要求5所述的一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的方法，其特征在于：所述步骤S4中将镁合金及铝合金待结合表面进行打磨处理是指将板材待结合表面使用打磨机进行打磨，去除表面杂质；用铝丝进行绑定指的是将两板材待结合表面进行对扣并在距板材头部10-15mm处使用铝丝进行缠绕绑定，保持两板材不松动。
10.根据权利要求5所述的一种轧制镁/铝复合板抑制镁合金边裂的方法，其特征在于：所述步骤S5中将绑定好的板材放入加热炉中进行加热，具体为将绑定好的板材放入加热炉中在350℃-380℃的环境下保温15-20min；所述步骤S6轧制过程中，上轧辊(1)和下轧辊(2)的转速均为1.0-1.5rad/s，轧制时镁合金板在下，铝合金板在上。
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- 2021-11-11 CN CN202111335005.6A patent/CN113857253A/zh active Pending
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