[发明专利]一种复合织构轧辊成形模具及其复合织构成形方法

说明书

本发明公开了一种复合织构轧辊成形模具及其复合织构成形方法。它包括具有弧形凸起的上辊和具有弧形凹槽的下辊，上辊的弧形凸起表面和下辊的弧形凹槽表面均设置有有序分布的复合织构形貌，复合织构形貌包括微凹腔和微凸起，上辊的弧形凸起和下辊的弧形凹槽之间压有待加工的板材。其优点在于：主动控制了模具表面有效成形力分布状态，改善了材料的流动行为、应力应变分布，板材边缘材料的等效塑性应变得到改善，鼓包出现概率降低了5%左右，提高了轧辊精度，成形件质量得到改善，提高了辊子表面硬度、耐磨性能，能够有效延长轧辊模具辊子的使用寿命、增强综合性能；结构设计合理，提高了轧辊辊子的综合使用性能，使用可可靠性高，加工经济性高。

技术领域

本发明涉及一种轧辊成形模具表面处理技术，具体地说是一种复合织构轧辊成形模具及其复合织构成形方法，属于机械制造技术领域。

背景技术

金属塑性成形过程，摩擦力为工件成形提供主动力，是影响成形件质量的关键因素，工件-模具接触表面的摩擦分布直接影响塑性成形材料的流动行为，轧辊成形中材料流动不合理导致的鼓包是常见的失效形式。研究和实际应用表明可通过人为控制表面摩擦特性分布优化成形力分布；轧辊成形模具要求辊子硬度高耐磨性好具有一定的粗糙度；对辊子进行激光表面织构加工，可以提高工作表面硬度，改善表面摩擦特性分布，优化板料成形力分布。

例如：中国专利CN200510059343.6冷轧工作辊辊身淬硬层的制造方法公开了一种轧辊辊身淬硬层制作方法，对轧辊辊身进行预热处理，感应电加热处理，喷水冷却和回火处理加工淬硬层，虽然提高了轧辊辊身的耐磨性能，但此工艺对轧辊辊身整体进行改性处理，后续维修不便经济性差，未涉及成形工件表面的改形处理。

例如：中国专利CN103602791A公开了一种轧辊辊身表面处理方法，测量对比轧辊辊身使用前后磨损程度，利用激光强化处理磨损严重区域，此方法修复快捷，但轧辊模具表面的润滑状态未得到改善，无法提高轧辊模具的综合性能。

例如：中国专利CN103628053A公开了一种表面覆盖石墨乳、酒精和水组成的润滑剂的轧辊，虽然提高了轧辊的润滑性能，但是轧辊表面覆盖的润滑剂与基材结合强度低易脱落，磨损消耗之后，需要重新加工轧辊模具，导致轧辊模具维修不便，制造成本高，经济性差。

例如：中国专利CN105080979A提出了采用毛化辊轧制薄板的工艺方法，利用EDT、喷丸处理、喷珠处理、研磨或十字交叉研磨加工毛化辊，进而毛化辊对成形工件表面进行改形、改性处理，但该方法获得的模具表面，粗糙度分布不均，可控性不足，维修不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够提高轧辊模具相对运动表面硬度、耐磨性，改善材料流动和成形主动力分布的复合织构轧辊成形模具及其复合织构成形方法。

为了解决上述技术问题，本发明的复合织构轧辊成形模具，包括具有弧形凸起的上辊和具有弧形凹槽的下辊，上辊的弧形凸起表面和下辊的弧形凹槽表面均设置有有序分布的复合织构形貌，复合织构形貌包括微凹腔和微凸起，上辊的弧形凸起和下辊的弧形凹槽之间压有待加工的板材。

所述上辊的弧形凸起表面和下辊的弧形凹槽表面边缘区域均具有微织构减摩的表面，所述复合织构形貌为微凹腔；所述上辊的弧形凸起表面和下辊的弧形凹槽表面中心区域均具有毛化增摩的表面，所述复合织构形貌为微凸起。

所述微凹腔的几何参数为：凹腔深度h=1-60μm，凹腔直径d=5-300μm，形貌间距s=30-1500μm，行方向与列方向的夹角α=0-60°，面积占有率为20%-45%，所述面积占有率为单个凹腔面积与点距和列距乘积的比值。

所述微凸起的形貌为球冠状，所述微凸起的形貌几何参数为：凸起高度H=2-30μm，凸起直径D=6-500μm，形貌间距S=30-2000μm，行方向与列方向的夹角β=0-60°，面积占有率为25%-65%，所述面积占有率为单个凸起面积与点距和列距乘积的比值。