CN114713672B - 钛板连续辊压温成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钛板连续辊压温成型工艺，包括以下步骤：S1、采用可控加热元件对钛合金板材预加热；S2、通过多道次两辊机架和立辊机架对高强度钛合金板逐渐弯折成型。辊弯成型过程对钛合金板材弯折处进行持续可控加热，使钛合金板材始终保持α转β相变温度下的可弯特性；S3、通过四辊机架对成型后的产品整形，使尺寸符合标准；S4、对产品进行弯扭矫直；S5、将产品切断为指定长度；S6、将切断的产品送入缓冷装置内缓冷，避免快速冷却导致圆角开裂；S7、产品收集。本发明采用温冷连续辊弯成型技术，利用钛合金板材制备出高强钛合金型材，解决了高强钛合金板无法在α转β相变温度下高效率成型的难题，为钛合金板材的开发利用开辟了一条新的途径。

Description

钛板连续辊压温成型工艺
技术领域
本发明涉及钛板加工技术领域，具体而言，涉及钛板连续辊压温成型工艺。
背景技术
随着兵装、航空、航天、海洋工程、化工、石油石化行业的发展，对于钛及钛合金型材的需求日益增材。例如，某新型兵装车辆大量使用钛合金型材作为车体的主要框架结构。目前，国内主要以热挤压、机械加工、锻造及多块板材拼焊的方式生产钛合金型材。其中，采用机械加工、锻造制备钛合金型材的方法加工量巨大、金属利用率低下，资源浪费严重，且不能制备大长度的钛合金型材；采用连续焊接制备钛合金型材金属微观组织的不连续，易在焊缝处产生缺陷，从而影响钛合金型材制成品的机械及疲劳性能，不能满足对性能要求苛刻的结构件及运动部件的使用；挤压工艺虽然是目前连续制备钛合金型材的主要工艺方法，但存在以下缺点，致使制造成本居高不下。
1、钛合金黏性较大，在高温半熔融状态下通过挤压形腔容易粘连模具，因此在钛合金挤压成型过程中需要包铜套进行润滑，加工完成后需要机械加工或者酸洗把铜套去掉，工艺成本高，且不环保；2、钛合金在高温状态下极易吸收空气中的氮、氢、氧等元素，从而对钛及钛合金型材成品的组织和性能造成不利影响；3、钛合金挤压工艺复杂，坯料加热温度高，难以控制组织相变和均匀性；4、挤压设备能耗消耗巨大，挤压后的型材通常出现截面畸变、扭曲、表面质量差等缺陷，还需额外进行调直矫形，加剧了能源消耗和环境污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛板连续辊压温成型工艺，其采用温冷连续辊弯成型技术，制备出高强钛合金型材，为钛合金型材制备开辟了一条新的途径。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种钛板连续辊压温成型工艺，包括以下步骤：S1、整体加热，采用可控加热元件对指定尺寸的钛合金板材进行预加热；
S2、辊压温成型，通过两辊机架和立辊机架对钛板进行多次辊弯成型，将钛板两侧的圆角弯曲至指定角度，辊弯成型过程中通过对圆角位置处进行加热，达到保温作用；
S3、整形，通过四辊机架对成型后的产品进行整形，确保产品的尺寸符合标准；
S4、矫直，对整形后的产品进行弯扭矫直；
S5、切割，根据需求将整形后的产品切割为指定长度；
S6、逐级缓冷，将切割完成后的产品送入缓冷装置内进行逐级缓冷处理，以避免因快速冷却而导致圆角开裂；
S7、收集，对缓冷后的产品进行收集。
进一步地，所述S2中包括7道两辊机架成型，成型角度分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°。
进一步地，所述S2中还包括3道立辊机架成型，其中一道立辊机架位于成型角度为0°和成型角度为15°的两辊机架之间，其中一道立辊机架位于成型角度为15°和成型角度为30°的两辊机架之间，剩余一道立辊机架位于成型角度为45°和成型角度为60°的两辊机架之间。
进一步地，相邻两道两辊机架之间的间距小于200mm。
进一步地，所述S2和S3中均通过保温罩保温，所述两辊机架、立辊机架和四辊机架均位于保温罩的内部。
进一步地，所述S6中缓冷装置包括缓冷罩，所述缓冷罩内沿自身长度方向分布有多块隔板，多块所述隔板将缓冷罩分隔出多个缓冷区。
进一步地，所述隔板上开设有与产品形状相适配的通槽以供产品通过。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
1、本发明采用温冷连续辊弯成型技术制备出高强钛合金型材，可使用高屈服强度及大壁厚钛合金板材，在材料α相温度条件下制备复杂截面钛合金型材，为钛合金型材制备开辟了一条新的途径，对于大型钛合金型材制备可操作性强。
2、本发明在辊弯成型过程中轧辊与被成型材料之间为点线接触，摩擦较小，无需单独润滑，成型过程安全且环保。
3、本发明成型实现方式灵活，可视性强：板卷坯可采用在线加热、全局加热或局部加热等方式，可实时监测成型过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的钛板连续辊压温成型工艺的流程示意图；
图2为本发明的辊压温成型的流程示意图；
图3为本发明缓冷装置的结构示意图；
图标：1-缓冷装置，11-缓冷罩，12-隔板，121-通槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
以下结合具体实施例进一步说明，本工艺通过研究1000MPa及以上级别先进高强钛合金温冷变形机理、温冷成型极限、抗裂机理及大型型材抗变形机理及控制措施，设计及开发1000MPa级钛合金大型型材基于温冷辊弯连续成型高效制备技术关键技术及装备，开发中等壁厚及薄壁U型、矩形、管型型材辊弯成型产品，形成钛合金温冷辊弯连续成型技术标准，突破传统钛合金型材挤压过程需要包铜套或石墨及化学润滑等高耗能、高污染的工艺环节，可以显著降低相应钛合金型材产品的成本，并逐步实现在兵装、航空航天、海洋、化工、建筑等领域实现产品规模化创新应用。
参照图1-图3所示，本发明为钛板连续辊压温成型工艺，包括以下步骤：
S1、整体加热，采用采用可控加热元件对指定尺寸的钛合金板材进行预加热；
S2、辊压温成型，通过7道两辊机架和3道立辊机架对钛板进行多次辊弯成型，具体为：通过第一道两辊机架对钛板进行整平；通过第一道立辊机架对钛板的整体位置进行纠偏；经过第二道两辊机架将钛板的两侧分别弯折至15°，通过第二道立辊机架对钛板的位置进行纠偏；经过第三道两辊机架将钛板的两侧弯折至30°；经过第四道两辊机架将钛板的两侧弯折至45°；经过第三道立辊机架对钛板的位置进行纠偏；经过第五道两辊机架将钛板的两侧弯折至60°；经过第六道两辊机架将钛板的两侧弯折至75°；最后经过第七道两辊机架将钛板的两侧弯折至90°。辊弯成型过程中通过对圆角位置处进行加热，达到保温作用；相邻两道两辊机架之间的间距小于200mm，以保证弯折过程的连续性。立辊机架的主要功能是防止带钢的整体偏移，导致两侧高度不均匀；
S3、整形，通过四辊机架对成型后的产品进行整形，确保产品的尺寸符合标准；辊压成型以及整形步骤中，均通过保温罩保温，所述两辊机架、立辊机架和四辊机架均位于保温罩的内部。保温罩将设备与钛板全包裹在内，内部温度大于900°，确保板带在变形过程中温度不会降低，相对于目前钢材类加工方式中的电磁感应加热、线性感应加热等方式，温度保持更好，生产效率更高；
S4、矫直，对整形后的产品进行弯扭矫直；
S5、切割，根据需求将整形后的产品切割为指定长度；
S6、逐级缓冷，将切割完成后的产品送入缓冷装置1(1)内进行梯次可控缓冷处理，以避免因快速冷却而导致型材变角龟裂；
S7、收集，对缓冷完成后的产品进行收集。
本发明的S6中缓冷装置1具体包括缓冷罩11，所述缓冷罩11内沿自身长度方向分布有多块隔板12，多块所述隔板12将缓冷罩11分隔出多个缓冷区，每块隔板12上均开设有与产品形状相适配的通槽121，以供产品通过。在缓冷过程中，如钛板直接接触到外部空气，则弯折的部位容易发生断裂，因此需要逐级进行缓冷。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种钛板连续辊压温成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用可控加热元件对指定尺寸的钛合金板材进行预加热；
S2、通过多道次两辊机架和立辊机架对高强度钛合金板进行逐渐弯折成型，最终达到设计弯折角度；辊压成型过程中通过对钛合金板材弯折处进行的持续、可控加热，使钛合金板材始终保持α转β相变温度下的可弯特性；辊压成型过程中通过对圆角位置处进行加热，达到保温作用；相邻两道两辊机架之间的间距小于200mm；
所述S2中包括多道两辊及立辊机架成型，成型角度区间分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°；
S3、整形，通过四辊机架对成型后的产品进行整形，确保产品的尺寸符合标准；
所述S2和S3中加热温度控制在α转β相变温度以下，所述两辊机架、立辊机架和四辊机架均设置有可控加热装置；
S4、矫直，对整形后的产品进行弯扭矫直；
S5、切割，根据需求将整形后的产品切割为指定长度；
S6、将切割完成后的产品送入缓冷装置(1)内进行梯次可控缓冷处理；
S7、收集，对缓冷完成后的产品进行收集；
所述S6中缓冷装置(1)包括缓冷罩(11)，所述缓冷罩(11)内沿自身长度方向分布有多块隔板(12)，多块所述隔板(12)将缓冷罩(11)分隔出多个缓冷区；
辊压成型以及整形步骤中，均通过保温罩保温，所述两辊机架、立辊机架和四辊机架均位于保温罩的内部，内部温度大于900°。
2.根据权利要求1所述的钛板连续辊压温成型工艺，其特征在于：所述隔板(12)上开设有与产品形状相适配的通槽(121)以供产品通过。
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