[发明专利]一种金属板材的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造行业，具体是一种用于灵活制造不同规格金属板材的方法。

背景技术

随着机械制造业的不断发展，对金属板材规格的需求越来越多样化。特别是对于不同厚度规格板材的个性化需求，市场难以满足。采用传统冷、热轧制等方法制造板材，往往针对大批量生产，且生产周期长。公开号为CN103820717A的发明创造中公开了一种钢板及其制备方法，介绍了一种通过优化钢的冶炼工艺，使获得的钢板具有优良的化学元素配比。通过冶炼、连铸、轧制、热处理等工艺，制造低成本易焊接的超高强度、高韧性的耐磨钢板。公开号为CN103938101A的发明创造中公开了一种钢板及其制备方法，该方法的主要步骤为锻造和热轧、酸洗冷轧、连续退火、得到成品。公开号为CN103894468A的发明创造中公开了一种用于金属板材成形的材料流动性控制方法，该方法利用涡流线圈在金属板材的法兰区域感应涡流，并将产生感应涡流的区域置于含有垂直于板面的轴向磁场分量的磁场中，在涡流与磁场的共同作用下，产生平行于板面的由金属板材法兰区域指向凹模型腔或由凹模型腔指向金属板材法兰区域的横向电磁力，该横向电磁力与轴向成形力相互配合，实现对材料流动性的控制。公开号为CN103464679A的发明创造中公开了一种金属板材的成型方法和成型系统，利用计算机软件设计金属板材的三维立体模型，利用石膏或砂制造模具，浇铸金属液，待金属液凝固成型后脱模得到金属板材。上述方法大多采用铸造或轧制等工艺方法制造金属板材。

发明内容

针对现有技术中大多采用铸造或轧制等工艺方法制造金属板材，本发明提出了一种金属板材的制造方法。

本发明的具体过程是：

步骤1，制造旋压圆筒的筒坯。旋压圆筒筒坯的外形尺寸包括筒坯的直径、长度和壁厚。

所述旋压圆筒筒坯的直径D通过公式(1)确定，

D＝a/π+△D   (1)

根据塑性变形体积不变的原理，筒坯长度和壁厚决定的筒坯体积应大于所制金属板材的体积。所述旋压圆筒筒坯的长度和壁厚关系通过公式(2)确定，

L＝tb(D+t)/(D+t₀)t₀+△L   (2)

在公式(1)和公式(2)中，D为旋压筒坯内径，△D为旋压筒坯内径工艺余量，L为旋压筒坯长度，△L为旋压筒坯长度工艺余量，t₀是筒坯厚度，t是成形工件的厚度。

步骤2，旋压成形。

采用强力旋压成形工艺对旋压圆筒筒坯进行旋压，使其壁厚减薄，长度变长。旋压道次可以是一道次也可以是多道次。当多道次连续旋压的总减薄率接近材料的极限减薄率时，需采取热处理的方法恢复材料的塑性，以利于后续继续旋压成形。材料极限减薄率ψmax依据ψmax≈ψ/(0.17+ψ)确定。最终旋压成形的工件厚度为所制板材的要求厚度。

步骤3，用机械加工的方法去除料头以及起旋处翻边余料。沿圆筒任意母线方向作为切割线切开。

步骤4，用板材矫平机将切开的圆筒校平。

本发明主要用于高精度、特殊壁厚规格板材的制造，能够灵活制造不同规格的金属板材。

本发明以旋压成形工艺为基础，加以其他辅助方法可实现不同规格金属板材的制造。旋压成形属于塑性加工，因此本方法适用于具有一定塑性的金属板材的制造，如钢、铜、铝等。

旋压工艺是一种综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧和滚压等工艺特点的先进成形方法。旋压成形是一种近无余量加工方法，其实质为利用旋轮加高压于坯料，旋转坯料借助外力沿成形模具进行局部逐渐辗压产生塑性变形而变薄，从而得到高精度薄壁回转体零件。该工艺特点使采用本发明制造板材成为可能。旋压圆筒的壁厚主要由旋轮与模具的间隙决定。因此通过调整旋压间隙控制圆筒壁厚，从而灵活制造各种厚度规格的板材。由于旋压成形圆筒为回转体零件，因此旋压件可以沿任意母线展开。展开板材一边长度由圆筒横截面周长决定，另一边长度则是圆筒的母线长度。由于旋压圆筒套在模具上，圆筒内径基本不变。根据塑性变形体积不变的原理，圆筒壁厚减薄，长度随之相应增长。因此可以通过设计旋压筒坯内径、长度和厚度尺寸，经过旋压加工，圆筒展开可以得到需要的板材长、宽尺寸。该方法通过设计旋压筒坯尺寸可以灵活制得一定长、宽规格的板材。通过控制旋压圆筒壁厚可以灵活得到不同厚度规格的板材。