一种自动化轻金属复合板材的轧制成型设备的制作方法

本实用新型属于机械领域，尤其涉及一种自动化轻金属复合板材的轧制成型设备。

背景技术：

对于轻金属而言由于其室温塑性一般较差，故在制成复合板材时一般采用加热手段使得轻质金属软化，从而再进行复合处理可得到复合板材。目前，对于轻金属复合板材的制备主要利用爆炸复合装置或热轧机进行复合。对于爆炸复合装置而言，由于其利用炸药爆炸产生的高压冲击波形成复合板，因此爆炸复合装置一般均需要在室外进行，危险性较高，故很少采用。对于热轧机而言，利用热轧机产生的轧制压力使得预先在热处理装置中预热的金属板材发生严重的塑性变形，从而使得板材接触面形成结合点，得到复合板材。相比爆炸复合装置而言，热轧机稍显安全且有效、板材厚度以及尺寸可控性好，因此，绝大多数复合板材均采用轧制机来生产。但是，目前传统热轧机的加热装置与轧制装置是分离的，这使得将板材加热后在转移至轧制处的过程中温度损耗过大，轧制变形变得困难甚至出现开裂。并且转移过程中板材表面早早被氧化，同时复合界面也将受到氧化层影响结合性下降。另一点在于，复合板材轧制过程由于存在一定的横向剪切力，板材之间容易发生错位复合板成品率较低。其次，传统热轧机在转移过程中，多使用人工转移增加安全隐患且人工速度较慢生产效率低。由此可见，设计并制造一种集板材固定装置、加热装置以及轧制装置为一体的自动化轧制成型设备显得非常有必要。

现有的技术方案有以下两种，都存在一定的缺点：

（1）固液铸轧技术

固液铸轧法是指将一种金属在熔炼炉中加热熔化形成熔融金属，随后通过转移将其放置在固液铸轧机的液态金属储藏室中，待到熔化金属慢慢凝固至半凝固状态时，开放储藏室下方漏斗利用重力作用半凝固金属将以一定的速度流至轧机口与此同时将另一种金属板材也放置在轧机口，运转轧机辊轮即可将半凝固金属覆盖到另一种金属表面，从而得到复合板材。2019年兰州理工大学的杨世杰（杨世杰.固-液铸轧az31b/a356复合板微观组织及力学性能研究[d].兰州理工大学,2019.）将铸轧法运用到镁/铝复合板的制备中，成功制取az31b镁合金与a356铝合金复合板并研究铝合金表面覆盖温度对界面组织结构的影响，研究表明，覆盖温度为640℃，复合板材综合力学性能最好，其剪切强度达到最大值为108mpa。

固液铸轧技术首先要将某一种金属加热熔化其温度较高资源浪费严重。其次液态金属的转移过程危险性大。最后，最重要的一点由于半凝固金属温度过高会导致与之接触的另一种金属面组织晶粒严重粗化，同时铸轧法对半凝固金属流速难以达到精确控制，因此复合板厚度均匀性控制也较为困难。

（2）传统热轧技术

传统热轧技术是指将原始金属板材先在热处理炉中加热至轧制温度保温一段时间后，随后将软化后的金属板材人工转移至轧制机处开启轧机可获得复合板材。

传统热轧技术加热与轧制装置分离导致工序繁琐且需要大量人工辅助造成生产成本提高。其次，在轧制过程中存在一定的扭转使得上下板错位导致复合板边侧组织成分不均匀，造成板材利用率低。目前也有将上下板材利用人工焊接或铆接进行固定，使得消除上下板材错位，但是这种人工手段难以在大规模生产中利用起来，而且人工焊接或铆接接口质量较差、危险性高。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的问题，本实用新型提出了一种自动化轻金属复合板材的轧制成型设备，解决复合板材在传统轧机成型过程中存在的板材错位严重问题、轧制机复杂工序繁琐问题以及人工化耗费时间长等问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种自动化轻金属复合板材的轧制成型设备，其特殊之处在于：所述轧制成型设备包括安装底座1、物料承载台2、自动送料装置3、自动铆接装置4、加热与轧制一体装置7和复合板材收料槽6；所述自动送料装置3贯穿整个轧制成型设备，所述物料承载台2固定安装在安装底座1上，

自动铆接装置4在加热与轧制一体装置7的左侧；所述加热与轧制一体装置7通过物料承载台2与自动铆接装置4相连接；所述复合板材收料槽6在加热与轧制一体装置7的右侧，所述收料槽6安装在安装底座1上。

上述物料承载台2中心开槽部位装有从动齿轮31，齿轮外部以链条33传动，所述链条33初始最左侧位置有板材挡板32，所述链条33中间设置调节链条松紧的调节齿轮34，所述调节齿轮34安装在三号电动升降机35上端且调节齿轮34连接一号电机36实现转动。

上述物料承载台2两侧有两个左右滑动支撑杆84，所述滑动支撑杆84安装在安装底座1的滑动槽12内，所述滑动支撑杆84上端装有板材卡钳83并以一号电动伸缩机82带动前后伸缩进行宽度调节，所述滑动支撑杆84下端通过二号电动伸缩机81带动左右滑动。

上述自动铆接装置4包括铆接器下底板44，所述铆接器下底板44与物料承载台2一致中间开槽并在铆接器下底板44两侧安装底座1上固定设置一号电动升降机45。

上述一号电动升降机45上端之间连接有上基板42，所述上基板42上装有两个铆接器43，所述铆接器43的位置通过三号电动伸缩机41带动前后伸缩调节宽度。

上述加热与轧制一体装置7包括一对加热辊轮，所述一对加热辊轮的内部以电阻丝74加热刚性辊轮，所述一对加热辊轮表层包覆一层高温陶瓷732。

上述加热与轧制一体装置7外部安装保护箱壳5，所述保护箱壳5上设置有温度感应器51，保护箱壳5左右两边保留足够的进料口和出料口尺寸，设置四号电动升降机52控制的封口挡板53自动封住进料口以及出料口。

上述一对加热辊轮一轴端连接滚动轴承和直齿轮731，一端连接滚动轴承733，下辊轮75两端固定安装在二号电动升降机71下端，所述下辊轮75转动通过一端装有直齿轮的二号电机76带动滚动轴承和直齿轮731转动，所述二号电机76固定安装在二号电动升降机71下端；

上辊轮73固定安装在二号电动升降机71上端，所述上辊轮73转动通过一端装有直齿轮的三号电机72带动滚动轴承和直齿轮731转动，所述三号电机72固定安装在二号电动升降机71上端，所述二号电动升降机71固定安装在安装底座1上，通过升降上辊轮调节轧制厚度。

上述物料承载台2通过四个支撑轴21固定安装在安装底板1上，支撑轴21分别设在物料承载台2的左右两端，

上述板材挡板32的宽度宽于物料承载台2中心开槽的宽度。

本实用新型的有益效果如下：

1）采用自动铆接装置可实现板材固定，避免轧制过程中上下板材出现错位，提高板材利用率。

2）全程送料均采用自动化链轨和加宽挡板使板材向下一道工序处运输，并且在运输过程中两侧板材卡钳可固定板材始终保持在物料承载台的中心不发生偏转，这样保证了复合板材按照生产需求尺寸进行可控化生产。

3）将加热元件与轧制辊轮设置成一体化并在外部增添保护箱壳以及进料口和出料口挡板。可有效避免转移过程中热量大量消失和板材迅速被氧化，减少了生产时间，同时也可避免转移过程中存在的灼烧工人等潜在危险以及有效减少人工数量。极大的提高了产品质量、生产效率，降低生产成本、保证生产安全可靠。

4）在加热辊轮表层包裹一层耐高温陶瓷，有效地减少热轧辊轮的损耗，提高了辊轮使用寿命。

5）在加热辊轮侧方装有温度感应器随时监测辊轮温度，保证生产安全。

6）通过双电机分别带动上下加热辊轮转动，同时利用支撑轴调节上辊轮与上辊轮电机的高度使之始终保持一致，可增大轧制机的厚度范围，并可精确得到预先设定的轧制厚度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中板材送料装置结构示意图。

图3为图1中自动铆接装置结构示意图。

图4为图1中板材卡钳装置结构示意图。

图5为图1中加热与轧制一体装置保护箱壳结构示意图。

图6为图1中加热与轧制一体装置结构示意图。

图7为图6中加热辊轮结构示意图。

图中：1-安装底座、12-滑动槽、2-物料承载台、21-支撑轴、3-自动送料装置、31-从动齿轮、32-板材挡板、33-链条、34-调节齿轮、35-三号电动升降机、36-一号电机、4-自动铆接装置、41-三号电动伸缩机、42-上基板、43-铆接器、44-铆接器下底板、45-一号电动升降机、5-保护箱壳、51-温度感应器、52-四号电动升降机、53-封口挡板、6-复合板材收料装置、7-加热与轧制一体装置、71-二号电动升降机、72-三号电机、73-上辊轮、731-滚动轴承和直齿轮、732-高温陶瓷层、733-滚动轴承、74-电阻丝、75-下辊轮、76-二号电机、8-板材卡钳装置、81-二号电动伸缩机、82-一号电动伸缩机、83-板材卡钳、84-滑动支撑杆。

具体实施方式

参见图1-7，一种自动化轻金属复合板材的轧制成型设备，包括安装底座1、自动送料装置3、自动铆接装置4、加热与轧制一体装置7和复合板材收料槽6。自动送料装置3贯穿整个轧制成型设备的所有装置，其包括物料承载台2，物料承载台2通过四个支撑轴21固定安装在安装底座1上，物料承载台2中心开槽，在物料承载台2中心开槽部位装有从动齿轮31并且齿轮外部以链条33传动，链条33初始最左侧位置有板材挡板32，板材挡板32的宽度，宽于物料承载台2中心开槽的宽度，链条33中间增加一个调节链条松紧的调节齿轮34，调节齿轮34安装在三号电动升降机35上端且调节齿轮34连接一号电机36实现转动。物料承载台2两侧有两个左右滑动支撑杆84，滑动支撑杆84安装在安装底座1的滑动槽12内，滑动支撑杆84上端装有板材卡钳83并以一号电动伸缩机82带动前后伸缩进行宽度调节，滑动支撑杆84下端通过二号电动伸缩机81带动左右滑动。自动铆接装置4在加热与轧制一体装置7的左侧，其包括铆接器下底板44，铆接器下底板44与物料承载台2一致中间开槽并且在铆接器下底板44两侧安装底座1上固定装有一号电动升降机45，一号电动升降机45上端之间连接有上基板42，上基板42上装有两个铆接器43，铆接器43的位置通过三号电动伸缩机41带动前后伸缩调节宽度。加热与轧制一体装置7通过物料承载台2与自动铆接装置4相连接，其包括一对加热辊轮，一对加热辊轮的内部以电阻丝74加热刚性辊轮，一对加热辊轮表层包覆一层高温陶瓷732保证辊轮寿命。

加热与轧制一体装置7外部安装保护箱壳5，保护箱壳5装有温度感应器51，可随时监控辊轮温度，保证生产安全，保护箱壳5左右两边仅保留足够的进料口和出料口尺寸，并且添加四号电动升降机52控制的封口挡板53自动封住进料口以及出料口，保证生产安全，一对加热辊轮一轴端连接滚动轴承和直齿轮731，一端连接滚动轴承733，下辊轮75两端固定安装在二号电动升降机71下端，下辊轮75转动通过一端装有直齿轮的二号电机76带动滚动轴承和直齿轮731转动，二号电机76固定安装在二号电动升降机71下端，上辊轮73固定安装在二号电动升降机71上端，上辊轮73转动通过一端装有直齿轮的三号电机72带动滚动轴承和直齿轮731转动，三号电机72固定安装在二号电动升降机71上端，二号电动升降机71固定安装在安装底座1上，通过升降上辊轮调节轧制厚度。加热与轧制一体装置7右侧为复合板材收料槽6，收料槽6安装在安装底座1上。

使用时首先开启二号电动升降机71调节上辊轮73和三号电机72的位置，使得辊轮之间的厚度为所需复合板材的厚度，随即开启电源加热电阻丝74，待到温度感应器51所示温度达到预先设定温度时，观察链条33的松紧程度，开启三号电动升降机35上下移动使得链条33松紧程度适中，随后将复合板材放置到物料承载台2上，并开启一号电动伸缩机82用板材卡钳83固定复合板材不发生错位，随即同时开启二号电动伸缩机81和一号电机36，一号电机36带动调节齿轮34转动，调节齿轮34通过链条33使得从动齿轮31转动，并通过板材挡板32将复合板材前端送至自动铆接装置4处，此时同时关闭二号电动伸缩机81和一号电机36并开启一号电动升降机45调节铆接器43的高低，开启三号电动伸缩机41调节铆接器43在复合板上的铆接位置，随后开启铆接器43进行铆接。铆接完成后将一号电动升降机45升高，随后同时开启二号电动伸缩机81和一号电机36使得复合板材进一步向右移动至保护箱壳5时，开启四号电动升降机52向上提起封口挡板53，使得进料口和出料口打开，随即同时开启三号电机72和二号电机76对复合板材进行热轧处理，轧制完成后最终复合板材会落入复合板材收料槽6中冷却后即可取出复合板材。复合板材轧制完成后关封口挡板53，关闭加热电阻丝电源，待到二号电动伸缩机81和自动送料装置3恢复到原始位置后，关闭二号电动伸缩机81和一号电机36。