一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法

技术领域

本发明涉及有色金属材料塑性加工技术领域，尤其涉及一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法。

背景技术

镁合金由于是最轻的结构件材料且其比强度、比刚度高，易回收等优势，因此在汽车、军工、航天航空及先进3C产业中受到越来越多的关注和应用。而通过轧制的剧烈变形，不仅镁合金板材的组织均匀性会得到大幅度改善，而且其力学性能相比于铸态镁合金要更优异；易于进行连续化和自动化生产，提高了生产效率。但是由于镁合金是密排六方结构，室温下独立滑移系少，不满足Von-Mises准则，导致其塑性加工能力差，主要体现在轧制过程中板材的边裂。在轧制过程中不管是由于温降所导致的内部、边部应力不均匀，还是本身轧制过程中板材边部的应力状态为两向压应力和单向压应力的应力状态，轧制过程中边部拉伸应力急剧增加，超过其极限拉伸应力，这都是板材在轧制过程中微观产生裂纹源和宏观产生边裂的主要原因。镁合金边裂导致资源严重浪费且成材率低，为此我们提出了一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在容易出现边裂，轧制成形性差的缺点，而提出的一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置，包括机架，所述机架上固定安装有下板，所述下板上设置有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上固定连接有联轴器，所述联轴器上固定连接有丝杠，所述下板上设置有导轨，所述导轨上滑动安装有四个连接板，四个连接板上固定安装有两个滑块，两个滑块上均固定安装有螺母座，两个螺母座上均设置有丝杠螺母，两个丝杠螺母均与丝杠螺纹连接，两个滑块上设置有侧压机构，所述侧压机构包括左侧压圆盘和右侧压圆盘，左侧压圆盘和右侧压圆盘的下方设置有下轧辊，左侧压圆盘上设置有左支撑架，右侧压圆盘上设置有右支撑架，左支撑架和右支撑架上均设置有调节螺母，机架上设置有上轧辊。

优选的，所述下板上设置有两个轴承座，两个轴承座上均设置有轴承，两个轴承的内圈均与丝杠固定连接。

优选的，所述下板上设置有机座，机座与伺服电机固定连接。

优选的，所述左侧压圆盘和右侧压圆盘均为异形圆盘，其边部为带有一定锥度的内凹形。

优选的，四个连接板上均设置有凹字形槽，四个凹字形槽均与导轨滑动连接。

优选的，两个滑块上均设置有支撑轴，两个支撑轴分别与左侧压圆盘和右侧压圆盘相互配合，丝杠螺纹是左侧为右旋螺纹，右侧为左旋螺纹的双旋螺纹形式，丝杠左右侧分别旋上一个螺母座，实现两个螺母的相向或相背运动，侧压圆盘安装在支撑轴上，通过支撑轴与侧压圆盘的轴肩配合对侧压圆盘进行下限位、侧压圆盘与调节螺母的轴肩配合对侧压圆盘进行上限位，通过螺栓连接将连接板、滑块、螺母座及支撑轴固定在一起；由于右支撑轴安装在轧辊传动轴一侧，因此采用右支撑轴开孔，孔轴线与下轧辊的轴线重合，下轧辊传动轴穿过右支撑轴的安装方式，通过丝杠传动调整侧压圆盘间的中心距。丝杠螺纹为双旋螺纹，通过伺服电机的驱动丝杠转动，带动螺母座传动、滑块在导轨在滑动，实现支撑轴的传动，进而实现侧压圆盘同时的相向和相背运动，实现宽度镁合金板材的宽展限制，通过拆卸调节螺母去完成不同厚度侧压圆盘的更换，去适应不同的轧制辊缝；调整调节螺母在螺柱的上的位置，去完成侧压圆盘的上限位。

本发明中还提出了一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制方法，包括以下步骤：

S1：左侧压圆盘和右侧压圆盘分别由固定在机架左、右两侧的支撑轴去支撑限下位，通过调节螺母进行上限位，使其处于自由转动状态，左侧压圆盘和右侧压圆盘的上、下表面分别与上轧辊和下轧辊的上、下表面呈间隙配合，进行贴合相切，随上轧辊和下轧辊转动进行转动；

S2：左侧压圆盘和右侧压圆盘安装在其径向轴径与上轧辊和下轧辊的中心线处于同一水平的位置，当对镁合金板材进行轧制时，板材通过左侧压圆盘和右侧压圆盘的盘边部与上轧辊和下轧辊所形成的型腔内，通过左侧压圆盘和右侧压圆盘的侧压力，即改变了板材边部的形状，也达到限制镁合金板材的横向宽展，降低轧制过程板材边部的拉应力，限制板材轧制边裂的目的；

S3：启动伺服电机，带动丝杠转动，丝杠转动，进而带动两个滑块相向或相背运动，进而调节左侧压圆盘和右侧压圆盘的中心距去适应不同轧制宽度的板材；通过更换不同厚度左侧压圆盘和右侧压圆盘去适应不同的轧制辊缝，达到轧制不同规格的镁合金板材、限制其宽展、抑制其裂纹和边裂产生的目的；

S4：通过两侧固定的左侧压圆盘和右侧压圆盘随上轧辊和下轧辊进行同步转动，在镁合金板材轧制过程中左侧压圆盘和右侧压圆盘给板材边部提供一个侧压力，改变板材边部形状的同时将边部的两向压应力与单向拉应力的三向应力状态转变为三向压应力的三向应力状态，降低板材边部的拉应力，抑制镁合金的边裂。

本发明中，所述一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法的有益效果：本发明针对镁合金在传统轧制过程中容易出现边裂，轧制成形性差的问题，设计了一种可以为板材边部提供侧压力且改变板材边部形状，改变板材边部金属流动状态，限制其横向宽展，将轧制区镁合金板材边部的两向压应力和单向拉应力的三向应力状态转换为三向压应力的三向应力状态的装置及方法，降低了镁合金板材边部的拉应力，抑制了镁合金板材的轧制边裂，提高了镁合金板材的质量和成材率，同时，左、右侧压圆盘的连接、安装布置方式拆装方便，提高了轧制效率。

本发明抑制了镁合金板材的轧制边裂，提高了镁合金板材的质量和成材率，拆装方便，提高了轧制效率。

附图说明

图1为本发明提出的一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法的等轴测图；

图2为本发明提出的一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法的内部结构等轴测图；

图3为本发明提出的一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法的主视结构示意图；

图4为本发明提出的一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法的左视结构示意图；

图5为本发明提出的一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法的机架二维图；

图6为本发明提出的一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法的侧压圆盘的结构示意图；

图7为本发明提出的一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置及方法的轧制工艺示意图。

图中：1、上轧辊；2、左支撑架；3、调节螺母；4、下轧辊；5、左侧压圆盘；6、联轴器；7、伺服电机；8、轴承座；9、滑块；10、连接板；11、导轨；12、丝杠螺母；13、丝杠；14、下板；15、螺母座；16、右侧压圆盘；17、右支撑架；18、机架。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参照图1-7，一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制装置，包括机架18，机架18上固定安装有下板14，下板14上设置有伺服电机7，伺服电机7的输出轴上固定连接有联轴器6，联轴器6上固定连接有丝杠13，下板14上设置有导轨11，导轨11上滑动安装有四个连接板10，四个连接板10上固定安装有两个滑块9，两个滑块9上均固定安装有螺母座15，两个螺母座15上均设置有丝杠螺母12，两个丝杠螺母12均与丝杠13螺纹连接，两个滑块9上设置有侧压机构。

参照图2，侧压机构包括左侧压圆盘5和右侧压圆盘16，左侧压圆盘5和右侧压圆盘16的下方设置有下轧辊4，左侧压圆盘5上设置有左支撑架2，右侧压圆盘16上设置有右支撑架17，左支撑架2和右支撑架17上均设置有调节螺母3，机架18上设置有上轧辊1。

参照图2，下板14上设置有两个轴承座8，两个轴承座8上均设置有轴承，两个轴承的内圈均与丝杠13固定连接，两个轴承的设置能够使得丝杠13在固定位置稳定转动。

参照图2，两个滑块9上均设置有支撑轴，两个支撑轴分别与左侧压圆盘5和右侧压圆盘16相互配合，两个支撑轴的设置方便安装左侧压圆盘5和右侧压圆盘16。

参照图6，左侧压圆盘5和右侧压圆盘16均为异形圆盘，其边部为带有一定锥度的内凹形，通过加工不同尺寸的△R和△L，改变板材边部金属流动性，得到不同边部形状的板材，限制板材宽展。

参照图2，下板14上设置有机座，机座与伺服电机7固定连接。

参照图2，四个连接板10上均设置有凹字形槽，四个凹字形槽均与导轨11滑动连接，方便滑板9在导轨11上稳定滑动。

本发明中还提出了一种由侧压力抑制镁合金板材边裂的轧制方法，包括以下步骤：

S1：左侧压圆盘5和右侧压圆盘16分别由固定在机架18左、右两侧的支撑轴去支撑限下位，通过调节螺母3进行上限位，使其处于自由转动状态，左侧压圆盘5和右侧压圆盘16的上、下表面分别与上轧辊1和下轧辊4的上、下表面呈间隙配合，进行贴合相切，随上轧辊1和下轧辊4转动进行转动；

S2：左侧压圆盘5和右侧压圆盘16安装在其径向轴径与上轧辊1和下轧辊4的中心线处于同一水平的位置，当对镁合金板材进行轧制时，板材通过左侧压圆盘5和右侧压圆盘16的盘边部与上轧辊1和下轧辊4所形成的型腔内，通过左侧压圆盘5和右侧压圆盘16的侧压力，即改变了板材边部的形状，也达到限制镁合金板材的横向宽展，降低轧制过程板材边部的拉应力，限制板材轧制边裂的目的；

S3：启动伺服电机7，带动丝杠13转动，丝杠13转动，进而带动两个滑块9相向或相背运动，进而调节左侧压圆盘5和右侧压圆盘16的中心距去适应不同轧制宽度的板材；通过更换不同厚度左侧压圆盘5和右侧压圆盘16去适应不同的轧制辊缝，达到轧制不同规格的镁合金板材、限制其宽展、抑制其裂纹和边裂产生的目的；

S4：通过两侧固定的左侧压圆盘5和右侧压圆盘16随上轧辊1和下轧辊4进行同步转动，在镁合金板材轧制过程中左侧压圆盘5和右侧压圆盘16给板材边部提供一个侧压力，改变板材边部形状的同时将边部的两向压应力与单向拉应力的三向应力状态转变为三向压应力的三向应力状态，降低板材边部的拉应力，抑制镁合金的边裂。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。