一种适用于高强度镁合金板材的拉伸机钳口新型防滑齿的制作方法

本发明属于金属型材的拉伸矫直领域，具体涉及一种适用于高强度镁合金板材的拉伸机钳口新型防滑齿。

背景技术：

经压力加工方法制造的金属材料往往存在形状扭曲的情况，实际生产中通常采用拉伸法来矫正形状。同时，对于内部存在残余应力的加工材，预拉伸还能有效地消除残余应力，从而避免加工材在后续机加工时发生变形。

防止拉伸机钳口与加工材之间的打滑是实现拉伸的先决条件。拉伸机有两个夹持端，拉伸时，通常情况为，一个夹持端固定不动，另一个夹持端加载拉力。每个夹持端有上下两个钳口，上下钳口固定在楔形滑块上，楔形滑块在倾斜滑道上前后移动，带动钳口上下开合。在加载拉力之前，夹持端通过液压装置给钳口施加一个初始咬合力，该咬合力不太大，只是让加工材产生凹陷，或是让钳口上的防滑齿咬入加工材，实现初步咬合；当加载拉力之后，由于楔形滑块在倾斜滑道上的继续移动，从而使咬合力持续增大，达到越咬越紧的效果。对于塑性较好的加工材，如多数铝合金，对拉伸机钳口防滑齿没有严格要求，在初始咬合力下，多数防滑齿能顺利咬入夹头，在拉伸过程中，随着咬入深度和剪切力的增加，夹头材料能承受较大变形而不产生微裂纹，因而不易打滑；而对于多数镁合金加工材，由于其密排六方晶体结构，室温塑性变形能力较差，不仅需要足够大的初始咬合力，保证夹头有足够大的咬入深度，同时需要特殊的钳口齿形，这是因为：在拉伸过程中，随着咬入深度和剪切力的增加，通常齿形会导致夹头材料内部产生大量微裂纹，从而使夹头表面材料在巨大剪切力的作用下被撸掉，造成打滑，导致拉伸无法进行。

针对室温塑性差的镁合金板材，需要设计专门的防滑齿。图1(a)和图1(b)显示了通常采用的防滑齿，其中，图1(a)为密集排布的凸钉，图1(b)为齿高大于5mm的三角形截面直齿，它们能满足大多数板材的拉伸要求，而对于镁合金板材却往往不适用，要么咬入太深而造成断头，要么造成夹头表皮材料被大面积地撸去，导致打滑现象。

技术实现要素：

本发明型针对通常防滑齿使镁合金板材产生微裂纹，从而导致打滑的问题，提供了一种适用于高强度镁合金板材的拉伸机钳口新型防滑齿，其特征在于：

该钳口防滑齿采用等腰三角形截面直齿，齿的延伸方向垂直于拉伸方向，防滑齿的涉及如下关键参数：齿高h，顶角θ，齿间平台宽度I，钳口齿面长度L和齿面宽度W，各个参数的实际含义见图2(a)和图2(b)。其中，

齿高h范围为0.5～5mm；

顶角θ范围为90°～150°；

齿间平台宽度I为0～10mm；

钳口齿面宽度W＝板材宽度+0～50mm；

钳口齿面长度L根据钳口齿面宽度、板材厚度、板材屈服强度、顶角θ确定，计算公式如下：

L＝k1×k2×k3×W

其中，k1＝板材厚度/10mm，k2＝板材屈服强度/250MPa，k3＝顶角θ/120°。

防滑齿加工好后，要对防滑齿所在的钳口表层进行淬火处理，以提升其硬度和耐磨性；同时，应及时清除掉防滑齿间的金属碎屑，因为碎屑累积太多会糊住防滑齿，从而导致打滑。

本发明的优点在于：(1)防滑齿的齿形平缓，咬合时能减少表层材料中的微裂纹，从而提高夹头承受剪切力的能力；(2)适度的齿间平台能减少夹头表层的加工硬化区的面积，同样能提高夹头承受剪切力的能力；(3)按照板材截面尺寸、板材屈服强度和齿顶角来设计钳口齿面的长度和宽度，能保证防滑齿产生足够大的剪切力。采用该防滑齿能有效避免钳口与镁合金板材之间的打滑，使拉伸能够顺利进行。

附图说明

图1(a)和图1(b)为通常采用的防滑齿，其中，图1(a)为密集排布的凸钉，图1(b)为齿形尖锐的三角形截面直齿；

图2(a)和图2(b)为防滑齿设计涉及的关键参数，其中，图2(a)中h-齿高，θ-顶角，I-齿间平台宽度；图2(b)中L-钳口齿面长度，W-齿面宽度；

图3为针对超高强度稀土镁合金EW75板材所设计的防滑齿截面形状；

图4为针对高强度稀土镁合金WE71板材所设计的防滑齿截面形状；

图5为针对高强度镁合金AZ80板材所设计的防滑齿截面形状；

图6为针对超高强度稀土镁合金Mg-10％Gd-5％Y-0.5％Zr挤压板材设计的防滑齿截面形状。

具体实施方式

本发明提供了一种适用于高强度镁合金板材的拉伸机钳口新型防滑齿，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

在对超高强度稀土镁合金EW75挤压板材进行拉伸矫直时，凸钉式防滑齿(图1(a))不能避免打滑，而通常的齿形尖锐的三角形截面直齿(图1(b))不仅会造成断头，而且容易造成夹头表层材料被撸掉，因而重新设计了防滑齿。需要矫直的板材的截面尺寸为300mm×25mm，屈服强度为250MPa。设计出的齿形参数如下：齿高h＝2.5mm，顶角θ＝120°，齿间平台宽度I＝5mm，齿形截面如图3所示，钳口宽度W＝300mm，钳口长度L＝(25mm÷10mm)×(250MPa÷250MPa)×(120°÷120°)×300mm＝750mm。防滑齿加工好后，对防滑齿所在的钳口表层进行淬火，以提升其硬度和耐磨性，同时及时清除掉防滑齿间的金属碎屑，避免碎屑累积太多会糊住防滑齿，从而导致打滑。

实践表明，图3所示的防滑齿能有效避免钳口和板材之间的打滑，拉伸的成功率大幅提升，观察拉伸后的夹头可以发现：防滑齿咬入深度适中，没有发生防滑齿将表皮捋掉的痕迹。

实施例2：

在对高强度稀土镁合金WE71挤压板材进行拉伸矫直时，通常针对铝合金板材的拉伸机钳口无法避免打滑，因而重新设计了防滑齿。需要矫直的板材的截面尺寸为420mm×20mm，屈服强度为210MPa。设计出的齿形参数如下：齿高h＝4mm，顶角θ＝100°，齿间平台宽度I＝2mm，齿形截面如图3所示,钳口宽度W＝420mm，钳口长度L＝(20mm÷10mm)×(210MPa÷250MPa)×(100°÷120°)×420mm＝588mm。防滑齿加工好后，对防滑齿所在的钳口表层进行淬火，以提升其硬度和耐磨性，同时及时清除掉防滑齿间的金属碎屑，避免碎屑累积太多会糊住防滑齿，从而导致打滑。

实践表明，图4所示的防滑齿能有效避免钳口和板材之间的打滑，拉伸的成功率大幅提升。观察拉伸后的夹头可以发现：防滑齿咬入深度适中，没有发生防滑齿将表皮捋掉的痕迹。

实施例3：

截面规格为500mm×50mm的AZ80镁合金挤压板材在拉伸矫直时，通常的防滑齿不能有效避免打滑和断头，于是重新设计了防滑齿。该板材的屈服强度为180MPa，所设计的齿形参数如下：齿高h＝5mm，顶角θ＝90°，齿间平台宽度I＝0，齿形截面如图5所示，钳口宽度W＝500mm，钳口长度L＝(50mm÷10mm)×(180MPa÷250MPa)×(90°÷120°)×500mm＝1350mm。防滑齿加工好后，对防滑齿所在的钳口表层进行淬火，以提升其硬度和耐磨性，同时及时清除掉防滑齿间的金属碎屑，避免碎屑累积太多会糊住防滑齿，从而导致打滑。

经实践，图5所示的防滑齿能有效避免打滑和断头。

实施例4

在对超高强度稀土镁合金Mg-10％Gd-5％Y-0.5％Zr挤压板材进行拉伸矫直时，其挤压态延伸率较低，通常的齿形断头和打滑，因而重新设计了防滑齿。需要矫直的板材的截面尺寸为300mm×25mm，屈服强度为300MPa。设计出的齿形参数如下：齿高h＝2mm，顶角θ＝135°，齿间平台宽度I＝0mm，齿形截面如图6所示,钳口宽度W＝300mm，钳口长度L＝(25mm÷10mm)×(300MPa÷250MPa)×(135°÷120°)×300mm≈1013mm。防滑齿加工好后，对防滑齿所在的钳口表层进行淬火，以提升其硬度和耐磨性，同时及时清除掉防滑齿间的金属碎屑，避免碎屑累积太多会糊住防滑齿，从而导致打滑。

实践表明，图6所示的防滑齿能有效避免钳口和板材之间的打滑，拉伸的成功率大幅提升，观察拉伸后的夹头可以发现：防滑齿咬入深度适中，没有发生防滑齿将表皮捋掉的痕迹。