一種金屬圓板擺動輾壓成形加工方法與流程

2023-04-26 17:27:21

本發明屬於金屬塑性變形技術領域，尤其涉及一種金屬圓板擺動輾壓成形加工方法。

背景技術：

金屬圓板是一種常用的金屬原料，金屬圓板的加工方法和工藝直接影響金屬圓板的內部組織性能以及材料利用率。

現有技術中，金屬圓板的傳統加工方法有兩種：第一種方法是採用切割或者衝裁等方法，在軋制的大規格板材直接下料得到；第二種方法是採用普通軋機對圓形坯料通過頻繁交叉換向軋製得到圓板。第一種方法效率高，適合大批量生產，但是該方法在下料的同時產生大量邊角料，材料利用率不高，這對於一些貴重金屬材料來說顯然不是一種很好的加工方法；同時，採用軋制板材下料得到的圓板，其組織性能帶有軋制板材的各向異性。第二種方法的生產效率低下，圓板形狀及尺寸精度難以控制，往往還要再通過切割或衝裁得到合格的圓板。

擺動輾壓是生產金屬圓板的理想方法，其是一種連續局部成形的塑性加工技術，其特點是：坯料變形均勻，金屬流動合理，金屬圓板經擺動輾壓成形後，金屬流線完整且呈放射狀，而且擺動輾壓的加工精度高，可以實現少無切削加工，生產效率高，節約金屬材料。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供了一種金屬圓板擺動輾壓成形加工方法，該方法流程為：棒材退火(根據需要)→切割下料→坯料表面潤滑處理→擺動輾壓成形→去除飛邊→熱處理(根據需要)→圓板成品。

具體地，該方法包括以下步驟：

(1)圓板擺動輾壓模具設計、加工：根據要加工的圓板規格，結合擺動輾壓機的模座裝配要求，設計、加工圓板擺動輾壓模具。

(2)棒材退火：如果棒材來料為加工硬化狀態，則需進行退火軟化處理，以便於後續變形加工。如果棒材來料即為軟態，則不需要該退火工序。

(3)切割下料：擺動輾壓成形對坯料的精度要求較高，根據來料情況，合理選用線切割、鋸切等方式下料。坯料長度與坯料直徑大小有關，坯料體積比需要擺動輾壓的圓板體積大3％～8％。

(4)坯料表面潤滑處理：為了提高金屬圓板的表面質量，同時為了改善模具工作條件，提高模具使用壽命，需要對坯料進行表面潤滑處理，改善坯料與模具之間的潤滑條件。根據所加工材料的不同，選用合適的表面處理方法。

(5)擺動輾壓成形：將處理後的坯料在擺動輾壓機上輾壓成形。圓板擺動輾壓的工藝參數為：擺頭傾角1～2°，擺頭轉動頻率160～280r/r/min-1，施壓時間為5～15s。

(6)去除飛邊：採用衝裁模去除飛邊。

(7)熱處理：根據最終交貨狀態要求，對圓板進行熱處理。

與傳統加工方法相比，本發明的有益效果如下：

1、擺動輾壓屬於連續局部成形，所需設備噸位較小，在較小噸位的擺動輾壓機即可進行金屬圓板的大變形量加工；

2、採用擺動輾壓方法製備的金屬圓板的組織性能優異，擺動輾壓與傳統的「軋制板材切割或者衝裁下料」相比，坯料變形均勻，金屬流線完整且呈放射狀，不存在軋制板材的各向異性；

3、採用擺動輾壓方法製備金屬圓板與傳統的「軋制板材切割或者衝裁下料」相比，不產生大量邊角料，材料利用率高，特別適合貴重金屬材料的圓板加工；

4、與「普通軋機對圓形坯料通過頻繁交叉換向軋制製備圓板」相比，採用擺動輾壓方法製備金屬圓板的尺寸精度高，可以實現少無切削加工，節約金屬材料，生產效率高；

5、生產過程易操作，金屬圓板製品的穩定性和重現性好，適合於批量生產。

附圖說明

圖1是擺動輾壓金屬圓板的工藝流程圖

圖2是圓板擺動輾壓成形模具示意圖

具體實施方式

下面結合附圖，對實施例作詳細說明。

圖1是擺動輾壓金屬圓板的工藝流程圖，其包括以下步驟：

(1)圓板擺動輾壓模具設計、加工：根據要加工的圓板規格，結合擺動輾壓機的模座裝配要求，設計、加工圓板擺動輾壓模具。

(2)棒材退火：如果棒材來料為加工硬化狀態，則需進行退火軟化處理，以便於後續變形加工。如果棒材來料即為軟態，則不需要該退火工序。

(3)切割下料：擺動輾壓成形對坯料的精度要求較高，根據來料情況，合理選用線切割、鋸切等方式下料。坯料長度與坯料直徑大小有關，坯料體積比需要擺動輾壓的圓板體積大3％～8％。

(4)坯料表面潤滑處理：為了提高金屬圓板的表面質量，同時為了改善模具工作條件，提高模具使用壽命，需要對坯料進行表面潤滑處理，改善坯料與模具之間的潤滑條件。根據所加工材料的不同，選用合適的表面處理方法。

(5)擺動輾壓成形：將處理後的坯料在擺動輾壓機上輾壓成形。圓板擺動輾壓的工藝參數為：擺頭傾角1～2°，擺頭轉動頻率160～280r/r/min-1，施壓時間為5～15s。

(6)去除飛邊：採用衝裁模去除飛邊。

(7)熱處理：根據最終交貨狀態要求，對圓板進行熱處理。

如圖2所示圓板擺動輾壓成形模具，該模具包括上模1、下模3，下模模腔4為平底、圓形且位於下模3中，上模1為圓錐形，上模錐角2代表上模1的尖銳程度。

具體實施例1：選用Φ60mm的Ta1純鉭冷鍛棒材，製備Φ150×2mm軟態圓板，其包括下列步驟：

(1)圓板擺動輾壓模具設計、加工：模具外形需滿足擺動輾壓機模座裝配要求；下模模腔4為平底、圓形，內徑150mm，下模模腔深2mm；上模1為圓錐形，上模錐角2為179°。

(2)將冷鍛得到的Φ60mm Ta1棒材進行真空退火：1100℃×60min，真空度≤1.33×10-3Pa。

(3)切割下料：由於金屬鉭較為貴重，因此選用線切割方式下料。坯料規格Φ60×12.9mm。

(4)坯料表面潤滑處理：由於金屬鉭容易粘模，為了提高金屬圓板的表面質量及模具使用壽命，需要對坯料進行表面潤滑處理：在表面噴塗二硫化鉬潤滑劑，在120℃烘乾。

(5)擺動輾壓成形：將處理後的坯料放在下模中心位置，輾壓成形，擺動輾壓的工藝參數：擺頭傾角為1°，擺頭轉動頻率為160r/min-1，輾壓的壓力為600MPa。施壓時間為15s。

(6)去除飛邊：採用衝裁模去除飛邊。

(7)熱處理：對經過大變形量冷擺動輾壓成形的Ta1圓板，進行退火處理。退火制度為：1050℃×45min，真空度≤1.33×10-3Pa。

具體實施例2：選用Φ80mm的T2紫銅熱擠壓棒材，製備Φ200×1.5mm硬態圓板，其包括下列步驟：

(1)圓板擺動輾壓模具設計、加工：模具外形需滿足擺動輾壓機模座裝配要求；下模模腔為平底、圓形，內徑200mm、深1.5mm；上模為圓錐形，錐角178°。

(2)退火：熱擠壓製備的紫銅棒材無需退火處理。

(3)切割下料：選用鋸切方式下料。坯料規格Φ80×9.8mm。

(4)坯料表面潤滑處理：由於T2紫銅流動性好，不易粘模，僅需在坯料表面噴塗普通油性潤滑劑即可。

(5)擺動輾壓成形：將坯料放在下模中心位置，輾壓成形，擺動輾壓的工藝參數：擺頭傾角為2°，擺頭轉動頻率為280r/min-1，施壓時間為5s。

(6)去除飛邊：採用衝裁模去除飛邊。

上述實施例僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。