一種實現(xiàn)心部大應(yīng)變棒材軋制的新型孔型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)心部大應(yīng)變棒材軋制的新型孔型，所述孔型為上下、左右對稱的中凸橢圓形結(jié)構(gòu)，所述孔型包括第一外倒角圓弧R，第一外倒角圓弧R兩邊為與其外切的第二外倒角圓弧R1，第二外倒角圓弧R1的另一端經(jīng)內(nèi)倒角圓弧r過渡至輥縫的槽口平面，第二外倒角圓弧R1與槽口平面的夾角呈鈍角，中凸橢圓孔型結(jié)構(gòu)的長、短軸之比小于3:1。本發(fā)明更有利于獲取大應(yīng)變棒材改善材料綜合性能，并且大應(yīng)變逐漸導(dǎo)入了產(chǎn)品心部，相比傳統(tǒng)孔型心部應(yīng)變小，邊角部應(yīng)變大，更有利于心部壓實防止心部缺陷產(chǎn)生；同時新型孔型能夠產(chǎn)生累積大應(yīng)變的同時斷面應(yīng)變梯度變化小，軋件多向變形均勻。在增大寬展量減少軋制道次提高生產(chǎn)效率的同時也有利于防止“耳子”的產(chǎn)生。
【專利說明】一種實現(xiàn)心部大應(yīng)變棒材軋制的新型孔型

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金工藝孔型設(shè)計開發(fā)領(lǐng)域，特別涉及一種實現(xiàn)心部大應(yīng)變棒材軋制 的新型孔型。 技術(shù)背景
[0002] 孔型設(shè)計是型鋼生產(chǎn)中的核心環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到金屬塑性流動的合理性以及軋 后產(chǎn)品的組織性能，并且孔型連軋棒材技術(shù)本身具有多道次、多方向同時加工的大應(yīng)變特 性。
[0003] 然而，傳統(tǒng)孔型設(shè)計受咬入條件、寬展和形狀控制等因素的制約，多以獲取棒材產(chǎn) 品幾何尺寸為主要目標(biāo)，很少涉及材料組織性能；多以經(jīng)驗公式和試錯法決定連軋孔型基 本參數(shù)及系列配置方式，大大制約了生產(chǎn)效率和金屬流動性能。導(dǎo)致道次斷面收縮率低，材 料中心部位應(yīng)變不高，截面應(yīng)變梯度分布大、組織性能不均勻，芯部缺陷嚴(yán)重產(chǎn)品性能十分 受限。
[0004] 因此，通過改進或創(chuàng)新孔型設(shè)計工藝，將產(chǎn)品幾何尺寸與材料組織性能同時考慮 到孔型開發(fā)過程，從而獲得橫截面的大應(yīng)變，實現(xiàn)多向大塑性應(yīng)變棒材軋制仍是擺在工程 技術(shù)人員面前的重要難題。結(jié)合數(shù)值模擬的計算機輔助孔型設(shè)計，則是今后新孔型、新工藝 研發(fā)的趨勢。
[0005] 國內(nèi)外對如何創(chuàng)新孔型設(shè)計軋制大應(yīng)變棒材的研究已經(jīng)開展了很多年，大應(yīng)變是 顯著改善材料組織性能的必備條件。多道次、大塑性變形技術(shù)的研究亦有諸多報道，如等通 道擠壓法、高壓旋轉(zhuǎn)法、疊軋等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種適用于心部大應(yīng)變棒材軋制的新型孔型結(jié)構(gòu)，使得產(chǎn) 品心部得以壓實防止心部缺陷產(chǎn)生，改善材料組織結(jié)構(gòu)和性能。
[0007] 為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0008] -種實現(xiàn)心部大應(yīng)變棒材軋制的新型孔型，所述孔型為上下、左右對稱的中凸橢 圓形結(jié)構(gòu)，所述孔型包括第一外倒角圓弧R，第一外倒角圓弧R兩邊為與其外切的第二外倒 角圓弧R1，第二外倒角圓弧Rl的另一端經(jīng)內(nèi)倒角圓弧r過渡至輥縫的槽口平面，第二外倒 角圓弧Rl與槽口平面的夾角呈鈍角，中凸橢圓孔型結(jié)構(gòu)的長、短軸之比小于3:1。
[0009] 本發(fā)明在進行中凸橢圓形新型孔型設(shè)計時，充分考慮了凸槽深度引入、孔型線輪 廓、孔型填充情況計算，將內(nèi)部質(zhì)量因素與軋件幾何尺寸同時考慮到新型孔型設(shè)計的創(chuàng)新 過程中，借助計算機輔助設(shè)計與孔型設(shè)計基礎(chǔ)，研究凸槽深度對金屬流動規(guī)律的影響，在滿 足形狀尺寸精確的條件下更好的將大塑性應(yīng)變引入到斷面中心，并使得斷面塑性應(yīng)變趨于 均勻，又由于軋制過程中的翻鋼旋轉(zhuǎn)，使得軋件中間凸槽部位，正是下一個道次軋制時的輥 縫方向，這樣，不僅保證了孔型的充滿程度以及軋件在孔型內(nèi)軋制的穩(wěn)定性，中間凸槽也有 利于防止"耳子"的產(chǎn)生，從而新型孔型中凸橢圓在增大寬展量的前提下，即減少了軋制道 次也同時向軋件芯部逐漸導(dǎo)入了累積大應(yīng)變。
[0010] 為了找到最佳凸槽深度，在保持來料與產(chǎn)品尺寸不變的情況下，進行不同深度值 的孔型設(shè)計與模擬仿真，如圖4所示的三組試探孔型的分析過程，綜合各道次的孔型充滿 程度以及連軋后的心部應(yīng)變累積情況，最后選取第二組凸槽深度M = 4_為理想設(shè)計方法； 在新型孔型中凸橢圓的設(shè)計過程中，孔型填充程度良好，并嚴(yán)格控制其長、短軸之比小于 3:1，和通常意義上的橢圓孔型之比相當(dāng)，一方面，在于確保各道次間的順利進入，不至于因 為大的孔型寬高比而產(chǎn)生軋件傾倒現(xiàn)象；另一方面，保證中凸橢圓下一道次孔型填充程度 良好的前提下，企圖使中凸橢圓也同時充滿，即主要是圖1所示的橫筋肩膀部位，確保軋件 在孔型內(nèi)軋制的穩(wěn)定性。
[0011] 新型孔型中凸橢圓尺寸參數(shù)設(shè)計依據(jù)：
[0012] ①主要外形尺寸：
[0013] B = a+(a_h) β
[0014] h = H-2M
[0015] B、H為參考設(shè)計孔型橢圓的寬度與高度；
[0016] β為寬展系數(shù)，a為來料寬度；
[0017] b為中凸橢圓軋件的寬度，相當(dāng)與孔型的充滿程度；用δ =b/B表示。一般以
[0018] δ = 〇· 85 ?0· 96。
[0019] ②孔型倒角：
[0020] 內(nèi)倒角 r = (0· 08 ?0· 12) B ;
[0021] 外倒角

【權(quán)利要求】
1. 一種實現(xiàn)心部大應(yīng)變棒材軋制的新型孔型，其特征在于：所述孔型為上下、左右對 稱的中凸橢圓形結(jié)構(gòu)，所述孔型包括第一外倒角圓弧R，第一外倒角圓弧R兩邊為與其外切 的第二外倒角圓弧R1，第二外倒角圓弧R1的另一端經(jīng)內(nèi)倒角圓弧r過渡至輥縫的槽口平 面，第二外倒角圓弧R1與槽口平面的夾角呈鈍角，中凸橢圓孔型結(jié)構(gòu)的長、短軸之比小于 3:1。
【文檔編號】B21B19/02GK104353672SQ201410571168
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】李學(xué)通, 史喜帥, 王敏婷, 杜鳳山 申請人:燕山大學(xué)