本發(fā)明屬于新裝備及新材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種用于六角高溫合金棒材的矯直裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、高溫合金冷拉棒材是制造航空航天、核電能源等領(lǐng)域緊固件的原料。為了獲得特定規(guī)格的精準(zhǔn)尺寸、更高的強(qiáng)度和細(xì)晶等要求，需要進(jìn)行一次或多次冷拉拔，這個(gè)過(guò)程中會(huì)在棒材內(nèi)部產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力。這種不均衡的殘余應(yīng)力會(huì)造成棒材彎曲，需要對(duì)其進(jìn)行矯直，方可進(jìn)行下一步再加工使用。此外，在對(duì)棒材進(jìn)行相關(guān)熱處理后，棒材也會(huì)出現(xiàn)彎曲的情況，也需要進(jìn)行矯直。

2、對(duì)棒材矯直的方法有反復(fù)彎曲矯直法、旋轉(zhuǎn)彎曲矯直法。反復(fù)彎曲矯直法能夠在特定的方向上對(duì)材料進(jìn)行反復(fù)彎曲矯直，適合對(duì)彎曲變形量較大的棒材進(jìn)行矯直。旋轉(zhuǎn)彎曲矯直法分為轉(zhuǎn)轂式矯直和斜輥式矯直。前者為棒材不旋轉(zhuǎn)，矯直工具、模具繞棒材軸線旋轉(zhuǎn)；后者為棒材旋轉(zhuǎn)，即在斜輥轉(zhuǎn)動(dòng)作用下繞棒材軸線旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行，從而得到反復(fù)矯直。

3、對(duì)于圓形棒材，矯直技術(shù)和相關(guān)裝備相對(duì)已經(jīng)很成熟，通常采用反復(fù)彎曲矯直設(shè)備作為初級(jí)矯直，如懸臂式平行輥矯直機(jī)；采用旋轉(zhuǎn)彎曲矯直設(shè)備作為精確矯直，這是由于旋轉(zhuǎn)矯直是一種全方位的矯直，對(duì)于可旋轉(zhuǎn)工件，矯直效果很好。旋轉(zhuǎn)彎曲矯直設(shè)備有：多斜輥矯直機(jī)、二曲輥矯直機(jī)、轉(zhuǎn)轂式矯直機(jī)等。

4、對(duì)于六角棒材，由于此類棒材截面為六角形，不能夠直接采用旋轉(zhuǎn)矯直法，故都只是采用反復(fù)彎曲矯直法對(duì)棒材進(jìn)行矯直，如懸臂式平行輥矯直機(jī)，最多僅可在三個(gè)方向反復(fù)彎曲矯直，如專利《cn213671195u?一種六角棒矯直器》。這些矯直方法不能對(duì)棒材進(jìn)行全方位的矯直，不能夠達(dá)到精確矯直的要求，如果需要精確矯直需要反復(fù)的進(jìn)行，對(duì)操作人員的經(jīng)驗(yàn)要求比較高，存在不穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的，就是通過(guò)開發(fā)一種適用于高溫合金六角棒材矯直的裝置及方法，具體技術(shù)方案如下：

2、一種用于六角高溫合金棒材的矯直裝置，其包括送料輥1、支架2、輪轂3、輪轂3安裝在支架2上并由輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)7通過(guò)皮帶5帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，設(shè)在輪轂3內(nèi)部的多個(gè)模具4、出料輥6，其中所述模具4由外圈41、多個(gè)鼓形輥42和內(nèi)模具43組成，外圈41和內(nèi)模具43之間均勻分布多個(gè)鼓形輥42。

3、所述模具4的數(shù)量為偶數(shù)，優(yōu)選地為6-12個(gè)，首末模具安裝在六角高溫合金棒材的理論中心線上，其他模具上下對(duì)稱交錯(cuò)布置，除首末模具外的其他模具的偏心值設(shè)為±（1-5.5）mm，具體地說(shuō)，除首末模具外的其他模具在本發(fā)明一實(shí)施例中其數(shù)量為6，則這6個(gè)模具從進(jìn)料方向至出料方向偏心值設(shè)置如下：第一個(gè)和第二個(gè)模具的偏心值絕對(duì)值相同，但一個(gè)向上一個(gè)向下；第三個(gè)和第四個(gè)模具的偏心值絕對(duì)值相同且小于第一個(gè)和第二個(gè)模具的偏心值絕對(duì)值，且也一個(gè)向上一個(gè)向下，同時(shí)第一個(gè)模具和第三個(gè)模具的偏心方向一致、第二個(gè)模具和第四個(gè)模具的偏心方向一致；第五個(gè)和第六個(gè)模具的偏心值絕對(duì)值相同且小于第三個(gè)和第四個(gè)模具的偏心值絕對(duì)值，且也一個(gè)向上一個(gè)向下，同時(shí)第三個(gè)模具和第五個(gè)模具的偏心方向一致、第四個(gè)模具和第六個(gè)模具的偏心方向一致。偏心值從進(jìn)線方向逐漸減小，即在開始時(shí)需要大的偏心值，對(duì)棒材產(chǎn)生較大的壓彎量，使棒材的彎曲方向統(tǒng)一，接著使用較小的彎曲量來(lái)統(tǒng)一殘留彎曲值、對(duì)棒材進(jìn)行矯直及最終消除殘留彎曲值。偏心值的設(shè)定需要根據(jù)棒材的材質(zhì)特點(diǎn)、規(guī)格大小來(lái)確認(rèn)，優(yōu)選設(shè)為±（1-5.5）mm。

4、由于在棒材前進(jìn)速度和輪轂旋轉(zhuǎn)速度共同作用下，模具對(duì)棒材的壓彎軌跡呈螺旋線，本發(fā)明將相鄰模具之間的距離設(shè)為六角高溫合金棒材導(dǎo)程一半的整數(shù)倍，即相鄰模具之間的距離l=n×0.5vt，其中n為不為零的整數(shù)，優(yōu)選為4-30，進(jìn)一步地為8-30；v指六角高溫合金棒材的進(jìn)料速度；t指輪轂3的旋轉(zhuǎn)一周所需要的時(shí)間。如此可以保證模具能夠在第一個(gè)半周的大變形來(lái)統(tǒng)一彎曲方向，再用不少于一個(gè)半周的大彎曲來(lái)統(tǒng)一殘留彎曲值，用不少于一個(gè)半周的彎曲進(jìn)行小變形量矯直，最后用不少于一個(gè)半周的小變形彎曲來(lái)消除個(gè)別殘留彎曲值，最終達(dá)到矯直的目的。

5、優(yōu)選地，所述t指輪轂3旋轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間為1/1300-1/800?min。

6、所述內(nèi)模具43中心為尺寸、形狀與六角高溫合金棒材截面相匹配的六角孔，其兩側(cè)設(shè)有40-50°的倒角44，倒角44與六角孔圓弧過(guò)渡。優(yōu)選地，內(nèi)模具43和六角高溫合金棒材之間的間隙為0.5-1mm。

7、所述鼓形輥42的半徑比內(nèi)模具43和外圓41之間的圓弧槽半徑小1-3mm，如此可以使內(nèi)模具43在1-3°范圍內(nèi)擺動(dòng)。

8、一種用于六角高溫合金棒材的矯直方法，具體方法如下：將六角高溫合金棒材送入送料輥1，六角高溫合金棒材在送料輥1的夾持下推入輪轂3內(nèi)并依次通過(guò)各模具4，模具4隨輪轂3旋轉(zhuǎn)進(jìn)而對(duì)六角高溫合金棒材進(jìn)行旋轉(zhuǎn)反復(fù)彎曲矯直，六角高溫合金棒材前進(jìn)至接料輥6后由其拉出。

9、所述六角高溫合金棒材的送料速度需要設(shè)置在一個(gè)合理的區(qū)間?。如果速度過(guò)快，轉(zhuǎn)轂的速度要增加，其產(chǎn)生的離心力加大，設(shè)備結(jié)構(gòu)需要改變加強(qiáng)，對(duì)土建基礎(chǔ)的要求也提高，或者增加模具數(shù)量，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加，操作更加繁瑣。綜合考慮這些因素，將送料速度設(shè)定為10-15m/min。

10、本發(fā)明通過(guò)將待矯直六角棒由送料輥1送入轉(zhuǎn)轂3內(nèi)，并逐個(gè)穿過(guò)模具4，再由后接料輥6引出，在此過(guò)程中轉(zhuǎn)轂3帶動(dòng)模具4繞棒材中心線旋轉(zhuǎn)，對(duì)棒材進(jìn)行反復(fù)旋轉(zhuǎn)彎曲，實(shí)現(xiàn)矯直，實(shí)現(xiàn)了對(duì)六角棒材進(jìn)行360°全方位的矯直，達(dá)到精確矯直。此外，該方法中的模具與棒材之間僅有棒材前進(jìn)的滑動(dòng)摩擦，旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)靜止無(wú)摩擦，大幅度降低模具的磨損及熱量的產(chǎn)生優(yōu)化了六角高溫合金棒材料的進(jìn)料速度，使得矯直效果最佳；同時(shí)通過(guò)對(duì)模具的設(shè)計(jì)，消除了滑動(dòng)摩擦，減少發(fā)熱量，延長(zhǎng)了模具的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種用于六角高溫合金棒材的矯直裝置，其特征在于包括送料輥（1）、支架（2）、輪轂（3）和出料輥（6），輪轂（3）安裝在支架（2）上并由輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)（7）通過(guò)皮帶（5）帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，輪轂（3）內(nèi)部的設(shè)有多個(gè)模具（4），其中所述模具（4）由外圈（41）、多個(gè)鼓形輥（42）和內(nèi)模具（43）組成，外圈（41）和內(nèi)模具（43）之間均勻分布多個(gè)鼓形輥（42），所述模具（4）的數(shù)量為6-12個(gè)，首末模具安裝在六角高溫合金棒材的理論中心線上，其他模具上下對(duì)稱交錯(cuò)布置，相鄰模具之間的距離l=n×0.5vt，其中n為不為0的整數(shù)，v指六角高溫合金棒材的進(jìn)料速度，t指輪轂（3）旋轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于六角高溫合金棒材的矯直裝置，其特征在于所述內(nèi)模具（43）中心為尺寸、形狀與六角高溫合金棒材截面相匹配的六角孔，其兩側(cè)設(shè)有40-50°的倒角（44），倒角（44）與六角孔圓弧過(guò)渡。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于六角高溫合金棒材的矯直裝置，其特征在于所述鼓形輥（42）的半徑比內(nèi)模具（43）和外圓（41）之間的圓弧槽半徑小1-3mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于六角高溫合金棒材的矯直裝置，其特征在于所述除首末模具外的其他模具的偏心值設(shè)為±（1-5.5）mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于六角高溫合金棒材的矯直裝置，其特征在于所述n為4-30；v1為10-15m/min；t為1/1300-1/800?min。

6.一種用于六角高溫合金棒材的矯直方法，其特征在于具體方法如下：將六角高溫合金棒材送入送料輥（1），六角高溫合金棒材在送料輥（1）的夾持下推入輪轂（3）內(nèi)并依次通過(guò)各模具（4），模具（4）隨輪轂（3）旋轉(zhuǎn)進(jìn)而對(duì)六角高溫合金棒材進(jìn)行旋轉(zhuǎn)反復(fù)彎曲矯直，六角高溫合金棒材前進(jìn)至接料輥（6）后由其拉出。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于六角高溫合金棒材的矯直方法，其特征在于所述六角高溫合金棒材的送料速度設(shè)定為10-15m/min?。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于六角高溫合金棒材的矯直方法，其特征在于所述輪轂（3）的旋轉(zhuǎn)一周需要的時(shí)間為1/1300-1/800?min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于六角高溫合金棒材的矯直裝置及方法，該裝置包括送料輥1、支架2、輪轂3、輪轂3安裝在支架2上并由輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)7通過(guò)皮帶5帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，設(shè)在輪轂3內(nèi)部的多個(gè)模具4和出料輥6，其中所述模具4由外圈41、多個(gè)鼓形輥42和內(nèi)模具43組成，外圈41和內(nèi)模具43之間均勻分布多個(gè)鼓形輥42。實(shí)現(xiàn)了對(duì)六角棒材進(jìn)行360°全方位的矯直，達(dá)到精確矯直。此外，該方法中的模具與棒材之間僅有棒材前進(jìn)的滑動(dòng)摩擦，旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)靜止無(wú)摩擦，大幅度降低模具的磨損及熱量的產(chǎn)生優(yōu)化了六角高溫合金棒材料的進(jìn)料速度，使得矯直效果最佳；同時(shí)通過(guò)對(duì)模具的設(shè)計(jì)，消除了滑動(dòng)摩擦，減少發(fā)熱量，延長(zhǎng)了模具的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：王建偉,沈海軍,李鄉(xiāng)亮,魏志剛,丁浩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州集萃高合材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19