[发明专利]铝合金环件轧制工艺及设备

说明书

技术领域

本发明是一种金属材料加工方法及设备，尤其是超大型铝合金环件的轧制工艺及设备。

背景技术

铝合金材料强度高、重量轻，被广泛用于我国的航空、航天工业。但是铝合金材料锻造温度范围窄，有的材质软而粘；有的材质硬而脆，使生产铝合金环形件的工艺难度增大。国内铝合金环形件加工的传统方法多是在水压机上采用自由锻工艺锻造，精度差、效率低、工人劳动强度大、材料利用率低、环形件的外径尺寸受到限制，制坯能力最大直径为3米；另外，铝合金环形件加工的直径越大，轧制过程越不容易控制，技术要求就越高，目前最近公布的专利号为200410060885.0的专利提供了一种连续轧制铝合金环件的工艺技术，但其技术效果仍达不到航空、航天工业所需要的大直径高强度精密铝合金环形件的质量要求，特别是针对5米直径的铝合金环件轧制，急需一种先进工艺来解决。

目前国内轧环设备能轧制的最大环件直径3米，该轧环设备存在的局限性是：①不能适用轧制不同材质的环件需要，环件的材质是单一的钢质。国内的轧环机主轧辊线速度是不可调的，设备能力不能充分发挥。

②轧环机上下料都是垂直上下料，没有芯辊升降装置。特别不适用大型环件和薄壁环件的下料，大型环件和薄壁环件垂直下料容易变形。

③轧环机轴向轧辊大都采用下轴向轧辊带动上轴向轧辊传动结构，此结构控制系统简单，但成品环精度差。

发明内容

为了满足航空、航天工业对大直径高强度精密铝合金环形件轧制的质量要求，本发明提供一种直径铝合金环件轧制工艺及设备，该工艺及设备轧制过程顺利平稳，成品环尺寸精度高。

本发明的目的是这样实现的，设计一种超大型直径铝合金环件轧制工艺，其特征是：轧制工艺按以下步骤实现：

(A)计算参数：根据成品环尺寸计算毛坯尺寸、轧制线速度、每个阶段径-轴向轧制力、环件的长大率、径-轴向进给速度、环件的外径、环件的高度、环件的壁厚技术控制参数；

(B)输入参数：依据计算结果向数控轧环机的计算机分别输入以上各项技术控制参数；

(C)数控轧制：轧制过程采用全自动控制。

所述的数控轧制过程按以下五个阶段进行：

a、整圆阶段：只进行径向轧制，轴向无进给，轴向仅轧制由于径向轧制引起的宽展；

b、快速轧制阶段：径向给予设定的进给速度，环件按照设定数值长大，轴向进给与径向进给成设定的比例；

c、稳定轧制阶段：径向按照设定数值进给，环件也按照设定数值长大，轴向进给与径向进给成设定的比例；

d、减速轧制阶段：仅进行径向轧制，上轴向轧辊处于设定位置处，轴向仅轧制由于径向轧制引起的宽展，径向进给速度迅速减小，环件长大率减小；

e、成圆整形阶段：仅进行径向轧制，上轴向轧辊处于设定位置处，轴向仅轧制由于径向轧制引起的宽展，环件长大率是设定值，延时50s后自动轧制结束。

所述的数控轧制后环件的直径可达4.0--5.5米。

所述的设备由径向轧制机构与轴向轧制机构通过机座连接构成，在机座的一端有径向轧制机构，径向轧制机构至少包括主轧辊传动装置1和芯辊装置7，它们分别通过机座过桥5、径向滑座8垂直坐落在机座上；在机座的另一端有轴向轧制机构，轴向轧制机构通过坐落在机座上的轴向滑座19、轴向活动梁20连接有轴向轧辊传动装置14。

所述的主轧辊传动装置1由两台直流电机3、主减速机2、主联轴器4、主轧辊6组成；主轧辊传动装置1连接在机座过桥5上，通过6个液压缸进行锁紧，机座过桥5固定连接在机座上；主轧辊传动装置1上的直流电机3、主减速机2、主联轴器4、主轧辊6依次连接，主减速机2与主轧辊6通过主联轴器4垂直连接。

所述的芯辊装置7由芯辊升降油缸9、芯辊箱10、芯辊11、芯辊上支撑12、芯辊快速夹紧装置13组成；芯辊装置7装在径向滑座8内，径向滑座8滚动连接在机座上；芯辊箱10固定在芯辊装置7上，芯辊11在芯辊箱10中，芯辊11上部插入芯辊上支撑12内，下部插入芯辊快速夹紧装置13内。

所述的轴向轧辊传动装置14呈斜角连接在轴向活动梁20上；轴向轧辊传动装置14由轴向直流电机15、轴向联轴器18、轴向减速机16、轴向轧辊17组成；轴向轧辊17分布在轴向轧辊传动装置14内，轴向直流电机15在轴向轧辊传动装置14的尾端并通过轴向联轴器18与轴向减速机16连接。