[发明专利]一种脉冲电流辅助燕尾槽型材轧制成形方法

说明书

本发明公开了一种脉冲电流辅助燕尾槽型材轧制成形方法，该方法是一种能降低金属毛坯带料成形过程中变形抗力，提高其成形极限和成形性能，在脉冲电流辅助下，能够通过被优化设计横截面形状的初始毛坯型材带料，快速制备出整体表面光洁的燕尾槽型材的辊轧流程。主要是将优化设计横截面几何形状的初始毛坯带料和辊轧成形过程中辅助以脉冲电流技术相结合，在此基础上设计了可以提升燕尾槽成形效率和辊轧加工能力的，主要针对强度偏高但成形极限偏低金属毛坯带料的，可提升其加工性、成形性和使用性的脉冲电流辅助的辊轧工艺。该方法获得的型材成形性更高、加工性更好、尺寸精度更高、性能更加稳定、晶粒尺寸更细小、残余应力更小，适合推广应用。

技术领域

本发明属于型材轧制技术领域，涉及一种金属燕尾槽型材的生产制造方法，具体地说，涉及一种脉冲电流辅助燕尾槽型材轧制成形方法。

背景技术

金属材质的燕尾槽型材制备工艺主要有冷/温/热挤压成型、冷/温/热拉拔成型工艺、铣削工艺和电火花线切割工艺。常见的金属材质燕尾槽型材主要是用屈服强度较小、变形抗力较低的金属材料制备，比如铝合金、铜合金和低碳钢。这类燕尾槽型材主要采用冷/温/热挤压成型,或者冷/温/热拉拔成型工艺制备。如果制备屈服强度和硬度较高、成形极限较低的金属材质燕尾槽，则存在模具缩口部位磨损过快导致成本过高，以及成品型材过渡圆角半径普遍偏大的问题。而对于屈服强度和硬度较高、成形极限较低的金属材质燕尾槽型材，比如中/高碳钢材质燕尾槽型材，可采用铣削工艺和电火花线切割工艺。这两种工艺的共同缺点是切断了金属坯料本身的纤维流线，弱化了成型后的型材的整体强度。此外，铣削加工中，铣削刀杆直径必须小于燕尾槽短边开口宽度，降低了刀具刚度，进而降低加工速度和加工过程的稳定性。而对于燕尾槽短边开口宽度过小的型材几乎无法通过铣削工艺进行加工。电火花线切割加工的不足是型材总长度受制于加工设备高度，型材总长度受到限制。此外，由于成形表面经过电化学腐蚀，形成表面氧化层，表面粗糙且疏松，还需后续打磨抛光处理以降低表面粗糙度以提升尺寸和形状精度。考虑到燕尾槽的几何形状复杂，显著增大了提升表面质量的难度。相比较前三种工艺，线切割加工速度最慢，效费比最低。上述工艺在加工屈服强度和硬度较高、成形极限较低的金属燕尾槽型材的过程中，不仅成材率低，生产工具/模具磨损过快，而且原料和能源浪费严重。因此，如何在保证燕尾槽型材尺寸精度、几何精度和表面粗糙度的前提下，以较高加工效率实现对屈服强度和硬度均较高的中/高碳钢带料制备燕尾槽型材，已成为塑性加工领域的难点问题。

在金属材料塑性成形过程中施加脉冲电流，会导致金属出现电致塑性效应和止裂效应，可降低金属材料在成形过程中的变形抗力，提升成形极限，进而提高金属坯料的成形性、可加工性。上述优点使得脉冲电流在金属轧制领域广泛使用，发展迅速。但是，如果通过轧辊向带料施加脉冲电流，由于电流的趋肤效应，使得轧辊表层电流密度明显高于其他部位，会导致金属轧辊表层温度升高明显，引发轧辊表层软化和氧化，降低轧辊表面强度、硬度和耐磨性，降低轧辊加工效能，势必会增加换辊、修辊的频率，增加生产成本，最终降低轧辊加工效费比的问题。

目前还未发现金属燕尾槽型材的辊轧成形，以及将脉冲电流辅助轧制工艺应用到燕尾槽型材的辊轧成形过程中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脉冲电流辅助燕尾槽型材轧制成形方法。该方法是一种能降低金属毛坯带料成形过程中变形抗力，提高其成形极限和成形性能，在脉冲电流辅助下，能够通过被优化设计横截面形状的初始毛坯型材带料，快速制备出整体表面光洁的燕尾槽型材的辊轧流程。本发明主要是将优化设计横截面几何形状的初始毛坯带料和辊轧成形过程中辅助以脉冲电流技术相结合，在此基础上设计了可以提升燕尾槽成形效率和辊轧加工能力的，主要针对强度偏高但成形极限偏低金属毛坯带料的，可提升其加工性、成形性和使用性的脉冲电流辅助的辊轧工艺。为了获得型材成形性更高、加工性更好、尺寸精度更高、性能更加稳定、晶粒尺寸更细小、残余应力更小的燕尾槽型材，本发明提供一种将脉冲电流应用到辊轧机上，进行燕尾槽型材的轧制生产。