[发明专利]一种基于非对称轧制设备的大变形量轧制工艺

说明书

本发明涉及一种基于非对称轧制设备的大变形量轧制工艺，将可拆卸底板更换为成型需求底板，利用液压调节装置调节轧辊和底板间距，通过轧辊加热板与底板加热装置调节轧制温度，在轧制前将试样放入试样加热装置中进行预热达到预定变形温度，将试样推送入送料口，通过三相电机驱动变速器使轧辊运转，齿轮齿条传动装置使得轧辊与底板联动完成轧制。本发明结合轧制后再结晶退火处理协同调控可获得细晶超塑性组织，也可获得大小晶粒混合的多级结构组织，实现强度和塑性同时显著提高；细化板材晶粒尺寸，弱化轧制板材织构，提高轧制板材性能，且通过轧辊工作底板配合可制备不同种类板材，减少工艺流程，降低加工成本，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及一种基于非对称轧制设备的大变形量轧制工艺，属于轧制技术领域。

背景技术

金属板状材料广泛的应用于车辆、船舶、航空航天、压力容器、海洋工程等重要领域，对金属板材的性能要求也在不断提高，随着大应变变形技术在细化晶粒、制备超高强高韧合金上的应用，传统轧制设备正在不断改进，诸如：等径角轧制设备，环状异步轧制设备，叠轧、大比率差速轧制设备等应运而生。然而，以上通过轧制技术很难同时实现晶粒细化与板材织构弱化，如通过叠轧可以制备超细晶组织，但板材织构非常强烈，而采用等径角轧制可明显弱化织构，但晶粒细化效果不明显，因而难以通过以上轧制工艺同时提升板材的强塑性能。目前，仅等径角挤压及高压扭转等大变形技术能实现某些金属材料强塑性同时提高，然而现有的大变形设备及其工艺复杂，生产成本很高，且局限于制备小尺寸样品，目前主要用于实验室理论研究阶段，很难实现大规模商业化量产。因此，研究新型轧制设备与轧制工艺，提高板材性能，简化工艺程序，降低生产成本，具有重要的经济和应用价值。

针对这些问题，本专利设计了一种新型可单次成型轧辊-底板联动的非对称轧制设备，改变试样轧制过程中受力状态，并且研究相应的轧制工艺，提高板材性能。与传统轧制相比，该设备中由组合轧辊-工作底板来代替传统双轧辊的变形方式，大幅度提高单道次轧制压下量，降低试样及轧辊加热温度，并且有效抑制在少道次大变形情况下材料回弹问题，弱化板材织构，提高轧制效率，减少轧制成本。同时，采用该非对称轧制设备，通过单道次或少道次轧制工艺可实现明显晶粒细化，获得超塑性组织；此外，在特定工艺条件下，可以制备出具有多元晶粒尺度分布的组织，实现合金强度和塑性同时显著提高。该轧制设备非常适用于难变形铝合金、镁合金、钛合金及金属基复合材料的轧制过程，且操作简单、安全可靠。

发明内容

本发明的单辊轧制设备由组合轧辊底板代替传统双轧辊，实现上下异步轧制变形的同时增加轧制咬合力，大大增加单道次轧制压下量，提高轧制效率，降低轧制成本，同时弱化板材织构，提高轧制板材强度和塑性。本发明所述的单辊轧制设备轧制变形由上轧辊和组合工作底板完成；轧辊、试样和底板具有独立的加热装置；底板可轻松拆卸，可以根据轧制要求更换不同形状的底板；齿轮可根据不同异步差速比要求更换。本发明适用于难变形铝合金、镁合金、钛合金以及金属基复合材料的轧制过程，且操作简单、安全可靠。本发明轧制设备基础装置是：辊缝调节装置、可加热轧辊、支撑结构、齿轮传动装置、试样加热装置、组合工作底板、底板加热装置；试样轧制变形由轧辊与底板组合传动完成；上轧辊、传送底板和试样分别有独立的加热装置；上轧辊与底板可单独拆卸，其底板可以使用弧形底板、波浪纹底板、台阶底板以适应不同的轧制成型要求；试样加热保温后放入底板处推送至轧辊入口完成轧制。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种基于非对称轧制设备的大变形量轧制工艺，将可拆卸底板更换为成型需求底板，利用液压调节装置调节轧辊和底板间距，通过轧辊加热板与底板加热装置调节轧制温度，在轧制前将试样放入试样加热装置中进行预热达到预定变形温度，将试样推送入送料口，通过三相电机驱动变速器使轧辊运转，齿轮齿条传动装置使得轧辊与底板联动完成轧制。

上述基于非对称轧制设备的大变形量轧制工艺，具体步骤如下：

(1)选取挤压态镁合金或者铝合金作为轧制原料，机加工为4.8×40×13cm3的标准轧制试样；