一種鈦合金線材的高溫應力鬆弛矯直法及其裝置的製作方法

2023-04-24 09:39:26 1

專利名稱：一種鈦合金線材的高溫應力鬆弛矯直法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鈦合金線材應力鬆弛矯直法及其裝置，適合矯直屈強比較大，回彈嚴重的小直徑鈦合金線材。
背景技術：
市面上的線材矯直設備種類繁多，但常用的是平立輥組合式矯直機和轉轂式矯直機。兩者的主要組成部分包括入料夾送輥、矯直輥組(或轉轂)、出料夾送輥和下料裝置。現在航空航天、汽車和生物移植等領域對鈦合金線材需求量越來越大，由於鈦合金在常溫下的彈性模量小，屈服強度高，屈強比大，矯直過程如果矯直力過大時則容易產生裂紋，並且回彈嚴重，因此在常溫下，以上兩種矯直機上很難將之矯直。雖然，小直徑的熱軋棒材可以用熱張力矯直法進行矯直，且具有較高的矯直精度，但由於材料裝卸比較麻煩，不適合自動化操作，而且鈦合金線材是盤元供貨狀態，原始曲率大，更不方便裝夾。

發明內容
針對現有線材矯直技術在矯直鈦合金時的不足，提出了一種基於材料應力鬆弛原理的矯直方法及其裝置，以解決鈦合金線材難以矯直的問題。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種鈦合金線材的高溫應力鬆弛矯直裝置，按照鈦合金線材的移動方向，依次包括放線裝置、進料夾持輥、一個以上的V形塊定位裝置，程序控制的線材牽引裝置、切斷裝置、收料箱，在V形塊定位裝置上設置可調節的線材壓緊軸承，相鄰V形塊定位裝置之間設有高頻感應加熱裝置。一種鈦合金線材的高溫應力鬆弛矯直法，是將線材依次穿過V形塊定位裝置、牽引裝置，並用壓緊軸承對線材進行壓緊固定後，啟動機器，高頻感應加熱設備按照設定的程序加熱和保溫，使材料快速地實現應力鬆弛之後，牽引裝置帶動線材向前移動，完成了一個工位的操作，重複上述步驟最終得到矯直後的線材。加熱溫度600°C _750°C、每次加熱保溫時間3_4min，每次移動長度200mm ；鈦合金材料表面可能會形成一定厚度的氧化層，但後續磨削過程中可以將此層磨削掉。不會對矯直後的產品質量產生較大影響。本發明藉助材料在高溫下的應力鬆弛原理，即在總應變不變的條件下，材料內部的塑性應變分量會隨時間不斷增長，使回彈應變分量隨時間逐漸降低，從而導致變形恢復力(回彈應力)隨時間逐漸降低。而且在應力鬆弛發生時,殘餘應力與時間的變化關係並不是線性的，而是前一段時間下降劇烈而之後隨時間的增加應力並沒有明顯的下降。本發明的有益效果是，基於應力鬆弛原理並運用化零為整的方法開創了一種鈦合金線材矯直的新思路，並且設計了一套結構簡單、實用可行的矯直裝置。


圖1是本發明材料應力鬆弛與高溫軟化原理圖；圖2矯直裝置結構示意圖；圖3 V形塊定位裝置剖縱向剖視圖；圖中1.放線裝置、2.進料夾持輥、3.可調節的線材壓緊軸承、4.高頻感應加熱裝置、5. V形塊定位裝置、6.程序控制的線材牽引裝置、7.切斷裝置、8.收料箱。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明材料應力鬆弛與高溫軟化原理圖，參照圖1所示，在高溫下當材料的應變達到Stl時所對應的應力為στ，若此時卸載的話應變將變為ετ，而所對應的回彈量為ε C1- ε τ ;若此時保持應變不變並在高溫下保持一段時間，那麼材料內部的應力將會按照圖中第二象限的曲線降低，並逐步穩定在一個恆定值，從圖中可以看出，應力鬆弛與時間有關，在時間δ之前，應力下降很快，在δ之後應力下降緩慢，此時卸載後應變將回到eTS，回彈量為ε - ε TS，從圖中可以看出ε0-εt ε0-εtσ，因此可以將此種方法利用到鈦合金線材的矯直過程中。圖2是矯直裝置結構示意圖，參照圖2所示，一種鈦合金線材的高溫應力鬆弛矯直裝置，按照鈦合金線材的移動方向，依次包括放線裝置1、進料夾持輥2、一個以上的V形塊定位裝置5，程序控制的線材牽引裝置6、切斷裝置7、收料箱；在V形塊定位裝置5上設置可調節的線材壓緊軸承3，既可以對線材進行壓緊定位，保證線材直線度，又不影響線材受到牽引力時向前滑動，相鄰V形塊定位裝置5之間設有高頻感應加熱裝置4，因為V形塊定位裝置5的數量是一個以上，因此高頻感應加熱裝置4數量也是一個以上，在圖2中設置4個V形塊定位裝置5，3個高頻感應加熱裝置4，僅作實例說明，不做限制所用。牽引裝置6每隔一段時間將拖動線材往前移動一定的距離，在停頓的時間裡，高頻感應加熱裝置4對線材進行加熱保溫使材料發生應力鬆弛，當此過程完成後牽引裝置將牽引線材往前移動，不斷重複上述過程，最終使線材達到矯直的目的。圖3 V形塊定位裝置剖縱向剖視圖，參照圖3所示，V形塊定位裝置頂部的V形槽是根據線材直徑設計的，與線材壓緊軸承一起保證了線材運動過程中的直線度。實施例對直徑為Φ4πιπι的TC4鈦合金線材進行矯直，首先將線材依次穿過V形塊定位裝置5和牽引裝置6，並通過線材壓緊軸承3對線材進行壓緊固定，然後檢查設備各環節是否正常，啟動機器後高頻感應加熱設備4按照設定的程序進行加熱和保溫3-4分鐘，使材料快速的進行應力鬆弛，在應力鬆弛完成後，牽引裝置帶動線材向前移動200_，這樣就完成了一個工位的操作，重複上述步驟最終得到矯直後的線材，經檢測矯直後線材的直線度約為3%。，符合矯直要求。上述具體實施方式
不以任何形式限制本發明的技術方案，凡是採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案均落在本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種鈦合金線材的高溫應力鬆弛矯直裝置，其特徵在於按照鈦合金線材的移動方向，依次包括放線裝置、進料夾持輥、一個以上的V形塊定位裝置，程序控制的線材牽引裝置、切斷裝置、收料箱，在V形塊定位裝置上設置可調節的線材壓緊軸承，相鄰V形塊定位裝置之間設有高頻感應加熱裝置。
2.根據權利要求1所述裝置的鈦合金線材的高溫應力鬆弛矯直法，是將線材依次穿過V形塊定位裝置、牽引裝置，並用壓緊軸承對線材進行壓緊固定後，啟動機器，高頻感應加熱設備按照設定的程序加熱和保溫，使材料快速地實現應力鬆弛之後，牽引裝置帶動線材向前移動，完成了一個工位的操作，重複上述步驟最終得到矯直後的線材。
3.根據權利要求3所述的鈦合金線材的高溫應力鬆弛矯直法，其特徵在於高頻感應加熱每次加熱溫度600°C _750°C、每次加熱保溫時間3 4min，一個工位的線材移動長度200mmo
全文摘要
本發明涉及鈦合金線材應力鬆弛矯直方法及其裝置，該裝置按照鈦合金線材的移動方向，依次包括放線裝置、進料夾持輥、一個以上的V形塊定位裝置，程序控制的線材牽引裝置、切斷裝置、收料箱，在V形塊定位裝置上設置可調節的線材壓緊軸承，相鄰V形塊定位裝置之間設有高頻感應加熱裝置。將線材依次穿過V形塊定位裝置、牽引裝置，並用壓緊軸承對線材進行壓緊固定後，啟動機器，高頻感應加熱設備按照設定的程序加熱和保溫，使材料快速地實現應力鬆弛之後，牽引裝置帶動線材向前移動，完成了一個工位的操作，重複上述步驟最終得到矯直後的線材。此方法適合矯直屈強比較大，回彈嚴重的小直徑鈦合金線材，且矯直效果符合要求。
文檔編號B21F1/02GK103028675SQ20121048468
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者陳明和, 馮建超, 謝蘭生, 張超 申請人:南京航空航天大學