一种镁合金等径角轧制的剪切变形装置的制作方法

本发明涉及一种镁合金等径角轧制的剪切变形装置，属于镁合金轧制变形技术领域。

背景技术：

镁合金有许多独特的优点，如质轻、比强度高、抗冲击、阻尼减震、电磁屏蔽、导热导电性好等。在航空、航天、汽车、高铁和国防军事等领域具有重要的应用价值。近年来，北美、欧洲和日本等发达国家加大投入进行镁合金的开发与应用研究。我国具有丰富的镁资源，是世界上最大的镁生产国和出口国。但主要以高污染、高排放的原镁冶炼为主（排放20.07吨co2/t.mg），属于以牺牲资源和环境为代价的原料出口型工业。可见，镁深加工技术不突破，就无法将我国的镁资源优势转变为技术、经济优势。然而，镁深加工技术的突破，有赖于镁合金材料制备原理、方法和技术的突破。

高性能变形镁合金薄板，是航空、航天、汽车等行业急需的基础材料，迫切需要相关先进制备技术的强力支撑。而镁合金连续铸-轧成形制备技术，是一种镁合金薄板连续铸轧、轧制成形工艺，具有流程短、节能、节材、优质、高效等技术优势，已成为薄板镁合金最具潜力和应用前景的先进成形制备技术。因此，研究发展高性能镁合金薄板卷式轧制先进成形制备技术，是突破目前薄板变形镁合金各向异性、板形缺陷严重、成材率低、价格昂贵等瓶颈问题的关键。

针对镁合金连续铸轧开坯轧制技术存在的瓶颈问题，提出了铸轧镁合金板材等温剪切大变形协同交叉轧制成形工艺原理。该轧制成形原理通过加热装置对轧辊、前后卷取炉及板材进行在线保温和调温，通过轧机前后布置的剪切变形装置可有效诱导板材发生剪切变形，在板材厚度方向构建梯度剪切应变，弱化其基面织构，并促进轧前拉伸孪晶和动态再结晶形核，促使其晶体取向发生突变，进而迅速改变其初始织构，有利于降低其各向异性、减小塑性应变比和提高应变硬化指数，从而有效提高轧后镁合金薄板的成形性能。

利用剪切大变形功能协同等温轧制工艺调控，可实现对镁合金板材显微组织和性能以及板形、板凸度等尺寸精度有效择优调控。在本课题组申报的专利“一种镁合金薄板带耦合变形组合轧制系统及其轧制方法”申请号201510855324.8基础上，本专利申请对该剪切变形辊装置提出了新的结构设计方案，克服了传统的剪切变形模具，可调节的工艺参数少，对板材磨损，带来褶皱的问题，无法实现工业化生产的难题。

技术实现要素：

1解决的技术问题。

针对现有技术的不足，本发明提供一种镁合金等径角轧制的剪切变形装置，整个过程中镁合金板材与模具之间为滚动摩擦而且还可以调整更多的剪切工艺参数。

2本发明采用如下技术方案。

一种镁合金等径角轧制的剪切变形装置包括上模具、下模具、上右模具、下右模具、通道夹角α调整装置、剪切变形辊、支架，该装置为左右对称结构，上模具、上右模具中的支撑辊、引导板和剪切变形辊构成了剪切变形通道内侧，下模具、下右模具中的通道辊、引导板构成了剪切变形通道外侧；所述的上模具由上模轴承座、支撑辊、引导板、吊钩组成，支撑辊通过滑动铜套固定在上模轴承座中，引导板通过螺栓固定在上模轴承座中，吊钩通过螺纹配合固定在上模轴承座外侧，上模轴承座通过螺栓和垫片的配合固定在下模具上；所述的下模具由下模轴承座、通道辊、引导板组成，通道辊通过滑动铜套固定在下模轴承座中，引导板通过螺栓固定在下模轴承座中，下模轴承座通过螺栓配合固定在支架上；所述的上右模具由上右模轴承座、支撑辊、引导板组成，支撑辊通过滑动铜套固定在上右模轴承座中，引导板通过螺栓固定在上右模轴承座中，上右模轴承座通过螺杆螺母的配合与下右模具装配在一起；所述的下右模具由下右模轴承座、通道辊、引导板组成，通道辊通过滑动铜套固定在下右模轴承座中，引导板通过螺栓固定在下右模轴承座中，下右模轴承座通过螺栓的配合固定在旋转支撑板上；所述的通道夹角α调整装置包括旋转支撑板和固定支撑板，旋转支撑板通过螺杆螺母配合在固定支撑板上，固定支撑板为焊接件通过螺栓配合固定在支架上；所述的剪切变形辊通过滑动铜套固定在带有螺纹孔的衬套上、衬套上安装吊钩，吊钩与上模具上的吊钩通过拉伸弹簧相配合，使剪切变形辊与上模具和上右模具中的支撑辊ⅱ相切,解决了其辊径小刚度不足的问题；所述的支架是焊接组机最终固定在轧机牌坊上。

3本发明的有益效果。

1、该装置有效克服了原始等径角轧制变形模具，板与模具间为滑动摩擦所导致的薄板轧制失稳、起皱和裂纹的缺陷，提高了成材率。

2、该装置上模具与下模具通过螺栓和垫片的配合固定在一起，通过改变垫片的厚度再调节螺栓进而改变通道间隙h。

3、该装置固定支撑板与旋转支撑板通过螺杆螺母的配合固定在一起，通过调节螺杆螺母的位置，进而改变通道夹角α。

4、该装置可以更换不同直径的剪切辊，进而改变通道内侧倒角半径r。

附图说明

图1为轧制-剪切大变形成形工艺原理图。

图2为本发明装置的三维模型。

图3为本发明装置的侧面结构示意图。

图4为图3中i部分的放大图。

图5为本发明装置的上模轴承座结构示意图。

图6为本法明装置的下模轴承座结构示意图。

图7为本发明装置的上右模轴承座结构示意图。

图8为本发明装置的下右模轴承座结构示意图。

图9为本发明装置的正面结构示意图。

图10为图9中的a--a剖视图。

图11为图10中ii部分的放大图。

图中：1--镁合金板带；2、3--轧辊；4--剪切变形装置；5--卷取机；6--上模轴承板；7、13、14、25--螺纹孔端板i；8、21--支撑辊i；9、22--支撑辊ⅱ；10、23--引导板i；11、33--吊钩；12--下模轴承板；15--通道辊i；16--通道辊ⅱ；17--引导板ⅱ；18--支架；19--上右模轴承板；20--u型孔端板i；24--下右模轴承板；26--u型孔端板ⅱ；27--通道辊ⅲ；28--引导板ⅲ；29--旋转支撑板；30--固定支撑板；31--剪切变形辊；32--衬套；34--拉伸弹簧；35--垫片。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种镁合金等径角轧制的剪切变形装置布置在轧辊（2）（3）右侧，镁合金板带（1）经轧辊（2）（3）低速轧制后通过剪切变形装置（4）产生剪切变形，最后由卷取机（5）完成卷曲，剪切变形装置（4）可有效诱发板材发生剪切变形，在板材厚度方向构建梯度剪切应变，弱化基面之后提高板材成形性能。

所述剪切变形装置（4）包括上模具、下模具、上右模具、下右模具、通道夹角α调整装置、剪切变形辊、支架，如图9所示该装置为左右对称结构，为了确保镁合金板带（1）能按照预定的通道通过，在各辊之间安装有相应的引导板，如图10所示由上模具与上右模具中的支撑辊i（8）（21）、支撑辊ⅱ（9）（22）、引导板i（10）（23）和剪切变形辊（31）构成了剪切变形通道内侧，由下模具、与下右模具中的通道辊i（15）、通道辊ⅱ（16）、通道辊ⅲ（27）、引导板ⅱ（17）、引导板ⅲ（28）构成了剪切变形通道外侧。

所述上模具由上模轴承板（6）、螺纹孔端板i（7）、支撑辊i（8）、支撑辊ⅱ（9）、引导板i（10）、吊钩（11）组成，如图5所示，上模轴承板（6）与螺纹孔端板i（7）焊接成上模轴承座，螺纹孔端板i（7）焊接在上模轴承板（6）外端面下侧，支撑辊i（8）、支撑辊ⅱ（9）的轴颈通过相对应滑动铜套固定在上模轴承板（6）中，引导板i（10）的端部通过与上模轴承板（6）的螺栓配合固定在上模具中，吊钩（11）通过螺纹配合在上模轴承板（6）外端面，螺纹孔端板i（7）通过螺栓和垫片（35）的配合固定在下模具上。

所述下模具由下模轴承板（12）、螺纹孔端板i（13）（14）、通道辊i（15）、通道辊ⅱ（16）、引导板ⅱ（17）组成，如图6所示，下模轴承板（12）与螺纹孔端板i（13）（14）焊接成下模轴承座，螺纹孔端板i（13）焊接在下模轴承板（12）外端面上侧，螺纹孔端板i（14）焊接在下模轴承板（12）外端面下侧，通道辊i（15）、通道辊ⅱ（16）的轴颈通过相对应滑动铜套固定在下模轴承板（12）中，引导板ⅱ（17）端部通过与下模轴承板（12）的螺栓配合固定在下模具中，螺纹孔端板i（14）通过螺栓配合固定在支架（18）上。

所述上右模具由上右模轴承板（19）、u型孔端板i（20）、支撑辊i（21）、支撑辊ⅱ（22）、引导板i（23）组成，如图7所示，上右模轴承板（19）与u型孔端板i（20）焊接成上右模轴承座、支撑辊i（21）、支撑辊ⅱ（22）的轴颈通过相对应的滑动铜套固定在上右模轴承板（19）中，引导板i（23）的端部通过与上右模轴承板（19）的螺栓配合固定在上右模具中，u型孔端板i（20）通过螺杆螺母的配合与下右模具中的u型孔端板ⅱ（26）装配在一起。

所述下右模具由下右模轴承板（24）、螺纹孔端板i（25）、u型孔端板ⅱ（26）、通道辊ⅲ（27）、引导板ⅲ（28）组成，如图8所示，下右模轴承板（24）、螺纹孔端板i（25）和u型孔端板ⅱ（26）焊接成下右模轴承座，螺纹孔端板i（25）焊接在下右模轴承板（24）外端面下侧，u型孔端板ⅱ（26）焊接在下右模轴承板（24）右端面上侧，通道辊ⅲ（27）的轴颈通过相对应的滑动铜套固定在下右模轴承板（24）中，引导板ⅲ（28）的端部通过与下右模轴承板（24）的螺栓固定在下右模具中，螺纹孔端板i（25）通过螺栓配合固定在旋转支撑板（29）上。

所述通道夹角α调整装置包括旋转支撑板（29）和固定支撑板（30），通过调节旋转支撑板（29），再改变与固定支撑板（30）相配合的螺杆螺母的位置使下右模具固定，进而改变通道外侧的夹角，旋转上右模具调整通道内侧夹角，再改变上右模具与下右模具间螺杆螺母的位置确保上右模具支撑在下右模具上，这样整体上调整了通道夹角α。固定支撑板（30）为焊接件通过螺栓配合固定在支架（18）上，支架（18）为焊接组件固定在机架牌坊上。

所述剪切变形辊（31）通过滑动铜套固定在带有螺纹孔的衬套（32）中，衬套（32）上安装吊钩（33），吊钩（33）与衬套（32）通过螺纹配合，吊钩（33）与上模具中的吊钩（11）通过拉伸弹簧（34）相配合。剪切变形辊（31）可以更换不同直径的剪切辊，进而改变通道内侧倒角半径r。

如图4所示，上模具与下模具通过螺栓和垫片（35）配合固定，螺纹孔端板i（13）上放置一定厚度的垫片（35）支撑上模具，用螺栓和垫片（35）将上模具固定，通过调整垫片（35）的厚度进而调整通道间隙h来配合轧制压下量。