专利名称：一种获得材料复合组织的辊轧装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种材料的辊轧装置和方法。
背景技术：
从材料组织观点来看，粗大的组织将有优良的抗蠕变性能，而细晶组织一 方面能够推迟疲劳裂纹的形成；另一方面较多的晶界可以阻碍疲劳裂纹的扩 展。单一的组织通常只提高某方面的性能，如果根据使用需要将不同的组织集 合在同一构件中可望获得优异的综合性能，这种观点在发动机涡轮盘的制备中 得到体现，所获得的复合组织能够更好满足使用过程中的抗蠕变和抗疲劳的要 求。采用复合辊轧技术，能够使塑性变形集中在坯料的表层，而心部不发生塑 性变形；将变形后的坯料进行适当的热处理可以在坯料的表层形成一层再结晶 的细晶，而心部的组织将保持原始的状态。至目前为止，还没有使材料获得复 合组织的辊轧方法和装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种获得材料复合组织的辊轧装置和方法，以解决目 前为止，还没有使材料获得复合组织的辊轧方法和装置的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是本发明的辊轧装置由两个 定位板、两个固定板、两个卡板、四个轴套、四个轴座、两个支架、 一个底板、 两个带有型槽的轧辊和两个平轧辊组成；所述每个支架上端面的中部开有上长 槽，所述上长槽的底端面上沿上长槽的长度方向开有上细长槽，所述上细长槽 位于支架的一侧面上，所述每个卡板下端面的中部开有下长槽，所述下长槽的 上端面上沿下长槽的长度方向开有下细长槽，所述下细长槽位于卡板的一侧面 上，所述两个支架前后正对固装在底板上，且两个支架上的两个上细长槽相对 设置，每个支架的上端面上设置有一个卡板，且支架上的上细长槽与设置在其 上的卡板的下细长槽相对应，每个支架上的上长槽和设置在其上的卡板上的下 长槽之间装有两个轴座，两个轴座的开口相对设置，且两个轴座通过支架的上 细长槽和卡板上的下细长槽定位，每个轴座内装有一个轴套，轴套与轴座过盈 配合，每对前后相对设置的轴套内装有一根带有型槽的轧辊或一根平轧辊，所
4述带有型槽的轧辊或平轧辊与轴套过渡配合，每个固定板设置在两个卡板上， 每个固定板上设置有一个定位板，所述每个定位板的下端插装在两个支架之 间，两个定位板、两个固定板、两个卡板和两个支架固接在一起。利用本发明 的辊轧装置获得材料复合组织的辊轧方法是这样完成的先将一对带有型槽的
轧辊装在所述辊轧装置的轴套内，再将厚度为16 24mm的坯料由压力机从所 述一对带有型槽的轧辊之间顶出，使得坯料表层产生凸起和凹陷的塑性变形， 压力机的顶出压力为5 kgf/cm2 18 kgf/cm2，然后将一对带有型槽的轧辊换成一 对平轧辊，通过在轴座与支架的上长槽侧壁之间加垫片的方式调节两个平轧辊 之间的间距，间距调节量为0 16.7mm，将已变形的坯料从一对平轧辊之间顶 出，将坯料表面的凸起部分压平，并将坯料表面变形层的塑性变形量控制在 0.5 2.0mm。
本发明的有益效果是 一、本发明的方法简单，容易操作，利用本发明的 方法通过调节轴座之间的间距来实现对不同厚度坯料的表面塑性变形。利用本 发明的方法对Q235钢坯料做了复合辊轧实验，应用网格法测量并计算出了表 层塑性变形分布规律，结果表明从表层到lmm的深度内，表层金属在坯料的 厚度方向经历了反复的塑性变形，表层最大等效应变能达到20%;并对经过冷 变形和热处理后的Q235钢坯料进行了金相观察，结果表明，在冷变形情况下 经过复合辊压后，坯料表层的晶粒形态由颗粒状变成纤维状，经过再结晶退火 后，在坯料心部的晶粒依然保持原始的颗粒状(晶粒的尺寸为50pm左右)， 而表层的晶粒出现明显的细化(晶粒的尺寸为10nm左右)。二、利用本发明的 辊轧装置可使材料获得复合组织，不仅如此，本发明的辊轧装置还具有结构简 单、设备成本低和操作简单的优点。
图1是本发明的辊轧装置的主视图(采用两个带有型槽的轧辊5)，图2 是图1的俯视图，图3视图1的左视图，图4是本发明的辊轧装置的主视图(采 用两个平轧辊2)，图5是卡板7的主视图，图6是图5的A-A剖视图，图7 是支架3的主视图，图8是图7的B-B剖视图，图9是图7的俯视图，图10 是轴座6的主视图，图11是图10的C-C剖视图，图12是图10的俯视图， 图13是平轧辊2的主视图，图14是图13的左视图，图15是带有型槽的轧辊 5的主视图，图16是图15的左视图，图17是固定板8的主视图，图18是图17的俯视图，图19是定位板10的主视图，图20是图19的左视图，图21是 图19的俯视图，图22是轴套4的主视图，图23是图22的D-D剖视图，图 24是底板1的俯视图，图25是图24的E-E剖视图。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1 图25说明本实施方式，本实施方式的辊轧装 置由两个定位板IO、两个固定板8、两个卡板7、四个轴套4、四个轴座6、 两个支架3、 一个底板l、两个带有型槽的轧辊5和两个平轧辊2组成；所述 每个支架3上端面的中部开有上长槽3-1，所述上长槽3-1的底端面上沿上长 槽3-1的长度方向开有上细长槽3-2，所述上细长槽3-2位于支架3的一侧面 上，所述每个卡板7下端面的中部开有下长槽7-l，所述下长槽7-l的上端面 上沿下长槽7-1的长度方向开有下细长槽7-2，所述下细长槽7-2位于卡板7 的一侧面上，所述两个支架3前后正对通过连接螺栓固装在底板1上，且两个 支架3上的两个上细长槽3-2相对设置，每个支架3的上端面上设置有一个卡 板7，且支架3上的上细长槽3-2与设置在其上的卡板7的下细长槽7-2相对 应，每个支架3上的上长槽3-1和设置在其上的卡板7上的下长槽7-1之间装 有两个轴座6，两个轴座6的开口 6-l相对设置，且两个轴座6通过支架3的 上细长槽3-2和卡板7上的下细长槽7-2定位，每个轴座6内装有一个轴套4， 轴套4与轴座6过盈配合，每对前后相对设置的轴套4内装有一根带有型槽的 轧辊5或一根平轧辊2，所述带有型槽的轧辊5或平轧辊2与轴套4过渡配合， 每个固定板8设置在两个卡板7上，每个固定板8上设置有一个定位板10， 所述每个定位板10的下端插装在两个支架3之间，两个定位板IO、两个固定 板8、两个卡板7和两个支架3通过四个螺栓固接在一起。
具体实施方式
二结合图10~图12、图22和图23说明本实施方式，本实 施方式的轴座6设有内台肩孔6-2，轴座6的一端设有凸台6-3，轴座6的侧 壁上设有与所述内台肩孔6-2相通的开口 6-1，所述轴座6上的凸台6-3设置 在支架3的上细长槽3-2和卡板7上的下细长槽7-2内；所述轴套4的外壁上 设有与轴座6的内台肩孔6-2相配合的外台肩4-l。如此设置，结构简单、容 易定位。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图13和图14说明本实施方式，本实施方式的平轧 辊2的两端轴径小于中间轴径。如此设置，利于挤出坯料。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四结合图15和图16说明本实施方式，本实施方式的带有
型槽的轧辊5的两端轴径小于中间轴径，带有型槽的轧辊5的中间轴上等距离 加工有多个型槽5-l。如此设置，利于坯料表层产生塑性变形。其它与具体实 施方式一相同。
具体实施方式
五结合图1 图4说明本实施方式，本实施方式的利用具 体实施方式一所述的辊轧装置获得材料复合组织的辊轧方法是这样实现的先
将一对带有型槽的轧辊5装在所述辊轧装置的轴套4内，再将厚度为16 24mm 的坯料由压力机从所述一对带有型槽的轧辊5之间顶出，使得坯料表层产生凸 起和凹陷的塑性变形，压力机的顶出压力为5kgf/cm2~18kgf/cm2，然后将一对 带有型槽的轧辊5换成一对平轧辊2，通过在轴座6与支架3的上长槽3-1侧 壁之间加垫片的方式调节两个平轧辊2之间的间距，间距调节量为0 16.7mm， 将已变形的坯料从一对平轧辊2之间顶出，将坯料表面的凸起部分压平，并将 坯料表面变形层的塑性变形量控制在0.5~2.0mm。本实施方式通过调节轴座间 距和轧辊的参数，多次重复上述工作步骤，可以实现对坯料表层塑性变形深度 的控制。
具体实施方式
六结合图1 图4说明本实施方式，本实施方式与具体实 施方式五的不同点是本实施方式的方法是这样实现的先将一对带有型槽的 轧辊5装在所述辊轧装置的轴套4内，再将厚度为17.2mm的坯料由压力机从 所述一对带有型槽的轧辊5之间顶出，使得坯料表层产生凸起和凹陷的塑性变 形，压力机的顶出压力为10kgf/cm2，然后将一对带有型槽的轧辊5换成一对 平轧辊2，通过在轴座6与支架3的上长槽3-1侧壁之间加垫片的方式调节两 个平轧辊2之间的间距，间距调节量为15mm，将已变形的坯料从一对平轧辊 2之间顶出，将坯料表面的凸起部分压平，并将坯料表面变形层的塑性变形量 控制在0.5 2.0mm，表层最大等效应变能达到18%。
权利要求
1、一种获得材料复合组织的辊轧装置，其特征在于所述辊轧装置由两个定位板(10)、两个固定板(8)、两个卡板(7)、四个轴套(4)、四个轴座(6)、两个支架(3)、一个底板(1)、两个带有型槽的轧辊(5)和两个平轧辊(2)组成；所述每个支架(3)上端面的中部开有上长槽(3-1)，所述上长槽(3-1)的底端面上沿上长槽(3-1)的长度方向开有上细长槽(3-2)，所述上细长槽(3-2)位于支架(3)的一侧面上，所述每个卡板(7)下端面的中部开有下长槽(7-1)，所述下长槽(7-1)的上端面上沿下长槽(7-1)的长度方向开有下细长槽(7-2)，所述下细长槽(7-2)位于卡板(7)的一侧面上，所述两个支架(3)前后正对固装在底板(1)上，且两个支架(3)上的两个上细长槽(3-2)相对设置，每个支架(3)的上端面上设置有一个卡板(7)，且支架(3)上的上细长槽(3-2)与设置在其上的卡板(7)的下细长槽(7-2)相对应，每个支架(3)上的上长槽(3-1)和设置在其上的卡板(7)上的下长槽(7-1)之间装有两个轴座(6)，两个轴座(6)的开口(6-1)相对设置，且两个轴座(6)通过支架(3)的上细长槽(3-2)和卡板(7)上的下细长槽(7-2)定位，每个轴座(6)内装有一个轴套(4)，轴套(4)与轴座(6)过盈配合，每对前后相对设置的轴套(4)内装有一对带有型槽的轧辊(5)或一对平轧辊(2)，所述带有型槽的轧辊(5)或平轧辊(2)与轴套(4)过渡配合，每个固定板(8)设置在两个卡板(7)上，每个固定板(8)上设置有一个定位板(10)，所述每个定位板(10)的下端插装在两个支架(3)之间，两个定位板(10)、两个固定板(8)、两个卡板(7)和两个支架(3)固接在一起。
2、 根据权利要求1所述的一种获得材料复合组织的辊轧装置，其特征在 于所述轴座(6)设有内台肩孔(6-2)，轴座(6)的一端设有凸台(6-3)， 轴座(6)的侧壁上设有与所述内台肩孔(6-2)相通的开口 (6-1)，所述轴 座(6)上的凸台(6-3)设置在支架(3)的上细长槽(3-2)和卡板(7)上 的下细长槽(7-2)内；所述轴套(4)的外壁上设有与轴座(6)的内台肩孔(6-2)相配合的外台肩(4-1)。
3、 根据权利要求1所述的一种获得材料复合组织的辊轧装置，其特征在 于所述平轧辊(2)的两端轴径小于中间轴径。
4、 根据权利要求1所述的一种获得材料复合组织的辊轧装置，其特征在 于所述带有型槽的轧辊(5)的两端轴径小于中间轴径，带有型槽的轧辊(5)的中间轴上等距离加工有多个型槽(5-1)。
5、 一种利用权利要求1所述的辊轧装置获得材料复合组织的辊轧方法，其特征在于所述方法是这样实现的先将一对带有型槽的轧辊(5)装在所述辊轧装置的轴套(4)内，再将厚度为16 24mm的坯料由压力机从所述一 对带有型槽的轧辊(5)之间顶出，使得坯料表层产生凸起和凹陷的塑性变形， 压力机的顶出压力为5kgf/cmM8kgf/cm2，然后将一对带有型槽的轧辊(5) 换成一对平轧辊(2)，通过在轴座(6)与支架(3)的上长槽(3-1)侧壁之 间加垫片的方式调节两个平轧辊(2)之间的间距，间距调节量为0 16.7mm， 将已变形的坯料从一对平轧辊(2)之间顶出，将坯料表面的凸起部分压平， 并将坯料表面变形层的塑性变形量控制在0.5 2.0mm。
6、 根据权利要求5所述的辊轧装置获得材料复合组织的辊轧方法，其特 征在于所述方法是这样实现的先将一对带有型槽的轧辊(5)装在所述辊 轧装置的轴套(4)内，再将厚度为17.2mm的坯料由压力机从所述一对带有 型槽的轧辊(5)之间顶出，使得坯料表层产生凸起和凹陷的塑性变形，压力 机的顶出压力为lOkgfcm2，然后将一对带有型槽的轧辊(5)换成一对平轧 辊(2)，通过在轴座(6)与支架(3)的上长槽(3-1)侧壁之间加垫片的方 式调节两个平轧辊(2)之间的间距，间距调节量为15mm，将己变形的坯料 从一对平轧辊(2)之间顶出，将坯料表面的凸起部分压平，并将坯料表面变 形层的塑性变形量控制在Q.5 2.0mm。
全文摘要
一种获得材料复合组织的辊轧装置和方法，它涉及一种材料的辊轧装置和方法。针对目前为止，还没有使材料获得复合组织的辊轧方法和装置的问题。装置是两个支架固装在底板上，支架上设置有卡板，支架的上长槽和卡板的下长槽之间装有两个轴座，轴座通过支架的上、下细长槽定位，轴座内装有轴套，轴套内装有带有型槽的轧辊或平轧辊，固定板设置在卡板上，固定板上设置有定位板，定位板、固定板、卡板和支架固接。方法是将厚度为16～24mm的坯料由压力机从一对带有型槽的轧辊之间顶出，然后将一对带有型槽的轧辊换成一对平轧辊，将已变形的坯料从一对平轧辊之间顶出。本发明的方法可实现对不同厚度坯料的表面塑性变形，本发明的装置可使材料获得复合组织。
文档编号C21D7/00GK101439349SQ20081020984
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者任涛林, 单德彬, 炎 吕, 徐文臣 申请人:哈尔滨工业大学