[实用新型]超声波和感应电流混合辅助楔形腔型材轧制线

说明书

本实用新型涉及楔形腔型材轧制技术领域，尤其涉及一种超声波和感应电流混合辅助楔形腔型材轧制线。沿轧制线依次设有左水平校准轧辊、预轧制轧辊、左超声振动轧辊、加热线圈、上轧辊、下平辊、右超声振动轧辊、右高度校准轧辊与右水平校准托辊，所述左、右水平校准轧辊由水平方向设置的左右轧辊组成，右高度校准轧辊由竖直方向设置的上下轧辊组成，左、右超声振动轧辊由竖直方向设置的上下轧辊组成，上轧辊与下平辊竖直方向上下设置；超声波振动模块与左、右超声振动轧辊相连，并带动左、右超声振动轧辊超声振动；加热线圈与感应电流源相连。提高加工成形性能，降低加工成型难度，提高型材尺寸精度、光洁度，降低加工能耗。

技术领域

本实用新型涉及楔形腔型材轧制技术领域，尤其涉及一种超声波和感应电流混合辅助楔形腔型材轧制线。

背景技术

金属材质的细颈楔形腔型材可选择的制备工艺主要有冷/温/热挤压成型工艺、冷/温/ 热拉拔成型工艺、铣削工艺和电火花线切割工艺。常见的金属材质细颈楔形腔型材主要是用屈服强度较小、变形抗力较低的金属材料制备，比如铝合金、铜合金和低碳钢。这类细颈楔形腔型材主要采用冷/温/热挤压成型,或者冷/温/热拉拔成型工艺制备。然而，如果制备屈服强度、变形抗力和硬度较高、成形应变极限较低的金属材质细颈楔形腔，则存在模具缩口部位磨损过快导致成本过高，以及成品型材过渡圆角半径普遍偏大的缺陷。而对于屈服强度和硬度较高、成形应变极限较低的金属材质细颈楔形腔型材，比如中/高碳钢材质细颈楔形腔型材，还可选择采用铣削工艺和电火花线切割工艺进行加工。但是，这两种工艺的共同缺点是切断了金属坯料本身的纤维流线，弱化了成型后的型材的整体强度。此外，铣削加工中，铣削刀杆直径必须小于细颈楔形腔腔体短边开口宽度，细小刀杆降低了刀具铣削过程中的整体刚度，进而降低加工速度和加工过程的稳定性，降低加工精度。而且，对于细颈楔形腔腔体细颈部位宽度和高度过小的型材，几乎无法通过铣削工艺进行加工。电火花线切割加工的不足是型材总长度受制于加工设备高度，导致型材总长度受到限制。此外，由于成形表面经过电化学腐蚀，形成表面氧化层，表面粗糙且疏松，还需后续打磨抛光处理以降低表面粗糙度以提升尺寸和形状精度。考虑到细颈楔形腔的几何形状复杂，这种工艺显著增大了提升表面质量的难度。相比较前三种工艺，线切割加工速度最慢，效费比最低。上述工艺在加工屈服强度和硬度较高、成形极限较低的金属细颈楔形腔型材的过程中，不仅成材率低，生产工具/模具磨损过快，而且原料和能源浪费严重。因此，如何在保证细颈楔形腔型材尺寸精度、几何精度和表面粗糙度的前提下，以较高加工效率实现对屈服强度和硬度均较高的中/高碳钢带料制备细颈楔形腔型材，已成为塑性加工领域的难点问题。

在金属材料塑性成形过程中施加感应电流，会导致金属出现电致塑性效应、集肤效应和对微小空洞和微裂纹的融合修复和止裂效应。这可降低金属材料在成形过程中的变形抗力，提升成形极限，进而提高金属坯料的成形性、可加工性。上述优点使得感应电流在金属轧制领域广泛使用，发展迅速。感应加热和脉冲电流区别在于，前者突出对型材浅表层一定深度整体加热，突出浅表层金属整体加热升温和软化，而后者的优势在于可自主寻找-确定导通金属浅表层金属内的空洞和微裂纹位置，形成电涡流进行针对空洞和微裂纹的快速加热和因热膨胀引起的挤压。可针对不同力学特性和微观结构的金属，择优选择升温方式。

超声辅助金属塑性成型工艺的具有两个显著优点：首先，超声作用金属材料具有即时性良好的超声软化效应，可即时降低金属材料的成型过程中的变形抗力和屈服强度，且发热升温和热变形不明显，具有金属的热效应和热负荷较低的优点；其次，振动会引发金属表面接触摩擦系数的降低，而超声波振动对降低金属接触表面摩擦系数功效尤为突出，在金属塑性变形过程中施加超声波振动有利于提升成型后零件金属表面的光洁度品质，降低零件成型后需要进一步打磨抛光来提升表面光洁度的需求，减少打磨和抛光带来的环境污染和生产成本，提升生产效率。由此可见，将超声波振动引入电辅助辊轧过程，以及采用硬度和韧性平衡的陶瓷轧辊，就成为在通电辊轧过程中不施加润滑和冷却功能的流体/液体前提下，降低轧辊和带料之间接触摩擦系数，抑制电热效应引发轧辊和型材显著升温-软化行为等上述问题的极具可行性的解决方法。

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