[发明专利]一种适用于高强度镁合金型材的拉伸钳口及防滑齿

说明书

技术领域

本发明属于金属挤压材的预拉伸领域，涉及一种适用于高强度镁合金型材的拉伸机钳口及防滑齿。

背景技术

挤压型材的截面形状相比型材复杂，模具设计、金属流速以及温度等要求更高，所以通过挤压生产的挤压型材往往存在形状弯扭。另外，具有时效强化型的挤压型材在时效前均需要淬火，以保留溶质原子在基体中有较高的固溶度，为后续时效提供组织基础，保证时效强化的效果，但淬火过程通常会产生强烈的淬火应力。实际生产中通常采用拉伸来矫直型材的平直度和消除型材的残余应力，从而避免其在后续机加工时发生变形。

拉伸机有两个夹持端，拉伸时，通常情况为，一个夹持端固定不动，另一个夹持端加载拉力。每个夹持端分上钳口和下钳口，上下钳口均带防滑齿，并固定在楔形滑块上。楔形滑块在倾斜滑道上前后移动，带动钳口上下开合。拉伸开始前，将拉伸型材分别夹入两个夹持端，通过液压装置给钳口施加一个初始夹持力，使上下钳口闭合，让钳口上的防滑齿咬入型材，实现初步咬合；当加载拉力之后，型材带动楔形滑块在倾斜滑道上，实现钳口自锁，达到越拉越紧的效果，防滑齿与型材咬合深度越深，钳口与型材之间就不会打滑，继续拉伸使型材屈服后开始变形至预定的拉伸量。由上可以看出，钳口防滑齿与型材之间的夹持力能否大于型材的变形抗力是完成拉伸的关键。

镁合金剪切抗力弱，塑形较差，镁合金型材的拉伸工序一直是有待解决的技术难题。对于屈服强度偏低，变形抗力低，塑性偏好的镁合金型材，如AZ31镁合金，对拉伸机钳口防滑齿没有严格要求，可与铝合金的拉伸钳口通用。此类镁合金屈服强度偏低，拉伸所需拉伸力不大，在初始夹持力下，通常用的防滑齿能顺利咬入型材，在拉伸过程中，随着咬入深度和剪切力的增加，因而不易打滑，能实现拉伸的目的。

而对于高强度镁合金挤压材，室温塑性差，变形抗力较大，所需拉伸力变大，钳口之间所需的咬合力也就越大。若使用上述通用钳口和防滑齿拉伸，初始夹持力很难使防滑齿咬入型材表面；若单纯的加大夹持力，使防滑齿咬入型材表面，一是会使型材表面的金属产生裂纹，在拉伸过程中，随着咬入深度和剪切力的增加，型材表面被损坏的金属无法满足变形要求，此时，防滑齿和型材之间就会滑动，型材就从钳口中滑脱，导致拉伸无法继续进行；二是防滑齿咬入金属过深，则相当于在钳口中的型材置入线缺陷，拉伸时在此应力集中，导致型材由此断裂。

解决拉伸打滑的问题，理论上，在防滑齿不损坏金属的前提下，防滑齿与型材接触面积越大，越不易打滑。然而，受设备的限制，拉伸机钳口的长度不能无限延长。而且，在钳口内被夹持的型材只能当废料回收，拉伸机钳口越长，造成材料的损失也就越多。

因此，针对室温塑性差、强度高的镁合金型材，需要设计专用的钳口夹持面积小的拉伸夹具以解决拉伸时打滑或者型材断裂的问题。

发明内容

本发明的目的是设计一种适用于高强度镁合金型材的钳口及防滑齿，可避免镁合金型材在拉伸过程中打滑或者断裂，从而达到型材钳口夹持面积小，变形均匀，消除残余应力的预拉伸效果。

为满足以上要求，本发明的技术方案如下：

一种适用于高强度镁合金型材的钳口防滑齿的设计，所述钳口防滑齿采用等腰三角形截面直齿，齿的延伸方向垂直于拉伸方向，防滑齿直接在钳口上加工。钳口防滑齿的设计如下关键参数：齿高h，顶角θ，齿间平台宽度I，钳口齿面长度L和齿面宽度W，型材宽度D，不同截面型材的钳口截面也不同。

其中，齿高h范围为0.5～5mm，优选1～2mm。

顶角θ范围为90°～150°，优选100°～120°。

齿间平台宽度I为0～10mm，优选为0～5mm。

钳口宽度W＝型材宽度D+(0～100mm)，优选为型材宽度+(0～30mm)。

钳口长度L与型材的厚度，型材屈服强度和钳口防滑齿顶角θ相关，L＝K×D，其中，K＝k×k₁×k₂×k₃，k₁＝型材厚度(单位mm)/10mm，k₂＝型材屈服强度MPa/250MPa，k₃＝顶角θ/120°，系数k＝0.25～2，为经验值。

上钳口的截面形状与型材上表面吻合，下钳口的截面形状与型材下表面吻合，上、下钳口夹紧后，型材上下表面每个部位都与齿接触，且不同位置夹持的深度应相同。

上、下钳口可以是整体，也可以组合，但钳口夹持面均有上述防滑齿；

所述的钳口的材料为工具钢，但不局限于此。钳口以及防滑齿需进行调质淬火处理，硬度为HRC45～60。