一種適用於鎂合金板材的拉伸機鉗口防滑齒的製作方法
2023-12-02 08:40:51
本實用新型屬於金屬型材的拉伸矯直領域，具體涉及一種適用於鎂合金板材的拉伸機鉗口防滑齒。
背景技術：
經壓力加工方法製造的金屬材料往往存在形狀扭曲的情況，實際生產中通常採用拉伸法來矯正形狀。同時，對於內部存在殘餘應力的加工材，預拉伸還能有效地消除殘餘應力，從而避免加工材在後續機加工時發生變形。
防止拉伸機鉗口與加工材之間的打滑是實現拉伸的先決條件。拉伸機有兩個夾持端，拉伸時，通常情況為，一個夾持端固定不動，另一個夾持端加載拉力。每個夾持端有上下兩個鉗口，上下鉗口固定在楔形滑塊上，楔形滑塊在傾斜滑道上前後移動，帶動鉗口上下開合。在加載拉力之前，夾持端通過液壓裝置給鉗口施加一個初始咬合力，該咬合力不太大，只是讓加工材產生凹陷，或是讓鉗口上的防滑齒咬入加工材，實現初步咬合；當加載拉力之後，由於楔形滑塊在傾斜滑道上的繼續移動，從而使咬合力持續增大，達到越咬越緊的效果。對於塑性較好的加工材，如多數鋁合金，對拉伸機鉗口防滑齒沒有嚴格要求，在初始咬合力下，多數防滑齒能順利咬入夾頭，在拉伸過程中，隨著咬入深度和剪切力的增加，夾頭材料能承受較大變形而不產生微裂紋，因而不易打滑；而對於多數鎂合金加工材，由於其密排六方晶體結構，室溫塑性變形能力較差，不僅需要足夠大的初始咬合力，保證夾頭有足夠大的咬入深度，同時需要特殊的鉗口齒形，這是因為：在拉伸過程中，隨著咬入深度和剪切力的增加，通常齒形會導致夾頭材料內部產生大量微裂紋，從而使夾頭表面材料在巨大剪切力的作用下被擼掉，造成打滑，導致拉伸無法進行。
針對室溫塑性差的鎂合金板材，需要設計專門的防滑齒。圖1(a)和圖1 (b)顯示了通常採用的防滑齒，其中，圖1(a)為密集排布的凸釘，圖1(b) 為齒高大於5mm的三角形截面直齒，它們能滿足大多數板材的拉伸要求，而對於鎂合金板材卻往往不適用，要麼咬入太深而造成斷頭，要麼造成夾頭表皮材料被大面積地擼去，導致打滑現象。
技術實現要素：
本實用新型針對通常防滑齒使鎂合金板材產生微裂紋，從而導致打滑的問題，設計了一種適用於鎂合金板材的拉伸機鉗口防滑齒，其特徵在於：
該鉗口防滑齒採用等腰三角形截面直齒，齒的延伸方向垂直於拉伸方向，防滑齒的涉及如下關鍵參數：齒高h，頂角θ，齒間平臺寬度I，鉗口齒面長度L 和齒面寬度W，各個參數的實際含義見圖2。其中，
齒高h為0.5mm～5mm；
頂角θ為90°～150°；
齒間平臺寬度I為0～10mm；
鉗口齒面寬度W＝板材寬度+0～50mm；
鉗口齒面長度L根據鉗口齒面寬度、板材厚度、板材屈服強度、頂角θ確定，計算公式如下：
L＝k1×k2×k3×W
其中，k1＝板材厚度/10mm，k2＝板材屈服強度/250MPa，k3＝頂角θ/120°。
防滑齒加工好後，要對防滑齒所在的鉗口表層進行淬火處理，以提升其硬度和耐磨性；同時，應及時清除掉防滑齒間的金屬碎屑，因為碎屑累積太多會糊住防滑齒，從而導致打滑。
本實用新型的優點在於：(1)防滑齒的齒形平緩，咬合時能減少表層材料中的微裂紋，從而提高夾頭承受剪切力的能力；(2)適度的齒間平臺能減少夾頭表層的加工硬化區的面積，同樣能提高夾頭承受剪切力的能力；(3)按照板材截面尺寸、板材屈服強度和齒頂角來設計鉗口齒面的長度和寬度，能保證防滑齒產生足夠大的剪切力。採用本實用新型設計的防滑齒能有效避免鉗口與鎂合金板材之間的打滑，使拉伸能夠順利進行。
附圖說明
圖1(a)和圖1(b)為通常採用的防滑齒，其中，圖1(a)為密集排布的凸釘，圖1(b)為齒形尖銳的三角形截面直齒；
圖2(a)為防滑齒的齒高、頂角和齒間平臺示意圖，圖2(b)為防滑齒的鉗口齒面寬度和長度示意圖；
圖3為針對超高強度稀土鎂合金EW75板材所設計的防滑齒截面形狀；
圖4為針對高強度稀土鎂合金WE71板材所設計的防滑齒截面形狀；
圖5為針對高強度鎂合金AZ80板材所設計的防滑齒截面形狀；
圖6為針對超高強度稀土鎂合金Mg-10％Gd-5％Y-0.5％Zr擠壓板材所設計的防滑齒截面形狀。
具體實施方式
本實用新型提供了一種適用於鎂合金板材的拉伸機鉗口防滑齒，下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
實施例1：
在對超高強度稀土鎂合金EW75擠壓板材進行拉伸矯直時，凸釘式防滑齒(圖1(a))不能避免打滑，而通常的齒形尖銳的三角形截面直齒(圖1(b)) 不僅會造成斷頭，而且容易造成夾頭表層材料被擼掉，因而重新設計了防滑齒。需要矯直的板材的截面尺寸為300mm×25mm，屈服強度為250MPa。設計出的齒形參數如下：齒高h＝2.5mm，頂角θ＝120°，齒間平臺寬度I＝5mm，齒形截面如圖3所示,鉗口寬度W＝300mm，鉗口長度L＝(25mm÷10mm) ×(250MPa÷250MPa)×(120°÷120°)×300mm＝750mm。防滑齒加工好後，對防滑齒所在的鉗口表層進行淬火，以提升其硬度和耐磨性，同時及時清除掉防滑齒間的金屬碎屑，避免碎屑累積太多會糊住防滑齒，從而導致打滑。
實踐表明，圖3所示的防滑齒能有效避免鉗口和板材之間的打滑，拉伸的成功率大幅提升，觀察拉伸後的夾頭可以發現：防滑齒咬入深度適中，沒有發生防滑齒將表皮捋掉的痕跡。
實施例2：
在對高強度稀土鎂合金WE71擠壓板材進行拉伸矯直時，通常針對鋁合金板材的拉伸機鉗口無法避免打滑，因而重新設計了防滑齒。需要矯直的板材的截面尺寸為420mm×20mm，屈服強度為210MPa。設計出的齒形參數如下：齒高h＝4mm，頂角θ＝100°，齒間平臺寬度I＝2mm，齒形截面如圖3所示,鉗口寬度W＝420mm，鉗口長度L＝(20mm÷10mm)×(210MPa÷250MPa)×(100°÷120°)×420mm＝588mm。防滑齒加工好後，對防滑齒所在的鉗口表層進行淬火，以提升其硬度和耐磨性，同時及時清除掉防滑齒間的金屬碎屑，避免碎屑累積太多會糊住防滑齒，從而導致打滑。
實踐表明，圖4所示的防滑齒能有效避免鉗口和板材之間的打滑，拉伸的成功率大幅提升。觀察拉伸後的夾頭可以發現：防滑齒咬入深度適中，沒有發生防滑齒將表皮捋掉的痕跡。
實施例3：
截面規格為500mm×50mm的AZ80鎂合金擠壓板材在拉伸矯直時，通常的防滑齒不能有效避免打滑和斷頭，於是重新設計了防滑齒。該板材的屈服強度為 180MPa，所設計的齒形參數如下：齒高h＝5mm，頂角θ＝90°，齒間平臺寬度w＝0，齒形截面如圖5所示，鉗口寬度W＝500mm，鉗口長度L＝(50mm÷10mm) ×(180MPa÷250MPa)×(90°÷120°)×500mm＝1350mm。防滑齒加工好後，對防滑齒所在的鉗口表層進行淬火，以提升其硬度和耐磨性，同時及時清除掉防滑齒間的金屬碎屑，避免碎屑累積太多會糊住防滑齒，從而導致打滑。
經實踐，圖5所示的防滑齒能有效避免打滑和斷頭。
實施例4
在對超高強度稀土鎂合金Mg-10％Gd-5％Y-0.5％Zr擠壓板材進行拉伸矯直時，其擠壓態延伸率較低，通常的齒形斷頭和打滑，因而重新設計了防滑齒。需要矯直的板材的截面尺寸為300mm×25mm，屈服強度為300MPa。設計出的齒形參數如下：齒高h＝2mm，頂角θ＝135°，齒間平臺寬度I＝0mm，齒形截面如圖6 所示,鉗口寬度W＝300mm，鉗口長度L＝(25mm÷10mm)×(300MPa÷250MPa)× (135°÷120°)×300mm≈1013mm。防滑齒加工好後，對防滑齒所在的鉗口表層進行淬火，以提升其硬度和耐磨性，同時及時清除掉防滑齒間的金屬碎屑，避免碎屑累積太多會糊住防滑齒，從而導致打滑。
實踐表明，圖6所示的防滑齒能有效避免鉗口和板材之間的打滑，拉伸的成功率大幅提升，觀察拉伸後的夾頭可以發現：防滑齒咬入深度適中，沒有發生防滑齒將表皮捋掉的痕跡。