專利名稱：一種獲得材料復(fù)合組織的輥軋裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料的輥軋裝置和方法。
背景技術(shù)：
從材料組織觀點來看，粗大的組織將有優(yōu)良的抗蠕變性能，而細(xì)晶組織一 方面能夠推遲疲勞裂紋的形成；另一方面較多的晶界可以阻礙疲勞裂紋的擴(kuò) 展。單一的組織通常只提高某方面的性能，如果根據(jù)使用需要將不同的組織集 合在同一構(gòu)件中可望獲得優(yōu)異的綜合性能，這種觀點在發(fā)動機(jī)渦輪盤的制備中 得到體現(xiàn)，所獲得的復(fù)合組織能夠更好滿足使用過程中的抗蠕變和抗疲勞的要 求。采用復(fù)合輥軋技術(shù)，能夠使塑性變形集中在坯料的表層，而心部不發(fā)生塑 性變形；將變形后的坯料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢栽谂髁系谋韺有纬梢粚釉俳Y(jié)晶 的細(xì)晶，而心部的組織將保持原始的狀態(tài)。至目前為止，還沒有使材料獲得復(fù) 合組織的輥軋方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種獲得材料復(fù)合組織的輥軋裝置和方法，以解決目 前為止，還沒有使材料獲得復(fù)合組織的輥軋方法和裝置的問題。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明的輥軋裝置由兩個 定位板、兩個固定板、兩個卡板、四個軸套、四個軸座、兩個支架、 一個底板、 兩個帶有型槽的軋輥和兩個平軋輥組成；所述每個支架上端面的中部開有上長 槽，所述上長槽的底端面上沿上長槽的長度方向開有上細(xì)長槽，所述上細(xì)長槽 位于支架的一側(cè)面上，所述每個卡板下端面的中部開有下長槽，所述下長槽的 上端面上沿下長槽的長度方向開有下細(xì)長槽，所述下細(xì)長槽位于卡板的一側(cè)面 上，所述兩個支架前后正對固裝在底板上，且兩個支架上的兩個上細(xì)長槽相對 設(shè)置，每個支架的上端面上設(shè)置有一個卡板，且支架上的上細(xì)長槽與設(shè)置在其 上的卡板的下細(xì)長槽相對應(yīng)，每個支架上的上長槽和設(shè)置在其上的卡板上的下 長槽之間裝有兩個軸座，兩個軸座的開口相對設(shè)置，且兩個軸座通過支架的上 細(xì)長槽和卡板上的下細(xì)長槽定位，每個軸座內(nèi)裝有一個軸套，軸套與軸座過盈 配合，每對前后相對設(shè)置的軸套內(nèi)裝有一根帶有型槽的軋輥或一根平軋輥，所
4述帶有型槽的軋輥或平軋輥與軸套過渡配合，每個固定板設(shè)置在兩個卡板上， 每個固定板上設(shè)置有一個定位板，所述每個定位板的下端插裝在兩個支架之 間，兩個定位板、兩個固定板、兩個卡板和兩個支架固接在一起。利用本發(fā)明 的輥軋裝置獲得材料復(fù)合組織的輥軋方法是這樣完成的先將一對帶有型槽的
軋輥裝在所述輥軋裝置的軸套內(nèi)，再將厚度為16 24mm的坯料由壓力機(jī)從所 述一對帶有型槽的軋輥之間頂出，使得坯料表層產(chǎn)生凸起和凹陷的塑性變形， 壓力機(jī)的頂出壓力為5 kgf/cm2 18 kgf/cm2，然后將一對帶有型槽的軋輥換成一 對平軋輥，通過在軸座與支架的上長槽側(cè)壁之間加墊片的方式調(diào)節(jié)兩個平軋輥 之間的間距，間距調(diào)節(jié)量為0 16.7mm，將已變形的坯料從一對平軋輥之間頂 出，將坯料表面的凸起部分壓平，并將坯料表面變形層的塑性變形量控制在 0.5 2.0mm。
本發(fā)明的有益效果是 一、本發(fā)明的方法簡單，容易操作，利用本發(fā)明的 方法通過調(diào)節(jié)軸座之間的間距來實現(xiàn)對不同厚度坯料的表面塑性變形。利用本 發(fā)明的方法對Q235鋼坯料做了復(fù)合輥軋實驗，應(yīng)用網(wǎng)格法測量并計算出了表 層塑性變形分布規(guī)律，結(jié)果表明從表層到lmm的深度內(nèi)，表層金屬在坯料的 厚度方向經(jīng)歷了反復(fù)的塑性變形，表層最大等效應(yīng)變能達(dá)到20%;并對經(jīng)過冷 變形和熱處理后的Q235鋼坯料進(jìn)行了金相觀察，結(jié)果表明，在冷變形情況下 經(jīng)過復(fù)合輥壓后，坯料表層的晶粒形態(tài)由顆粒狀變成纖維狀，經(jīng)過再結(jié)晶退火 后，在坯料心部的晶粒依然保持原始的顆粒狀(晶粒的尺寸為50pm左右)， 而表層的晶粒出現(xiàn)明顯的細(xì)化(晶粒的尺寸為10nm左右)。二、利用本發(fā)明的 輥軋裝置可使材料獲得復(fù)合組織，不僅如此，本發(fā)明的輥軋裝置還具有結(jié)構(gòu)簡 單、設(shè)備成本低和操作簡單的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的輥軋裝置的主視圖(采用兩個帶有型槽的軋輥5)，圖2 是圖1的俯視圖，圖3視圖1的左視圖，圖4是本發(fā)明的輥軋裝置的主視圖(采 用兩個平軋輥2)，圖5是卡板7的主視圖，圖6是圖5的A-A剖視圖，圖7 是支架3的主視圖，圖8是圖7的B-B剖視圖，圖9是圖7的俯視圖，圖10 是軸座6的主視圖，圖11是圖10的C-C剖視圖，圖12是圖10的俯視圖， 圖13是平軋輥2的主視圖，圖14是圖13的左視圖，圖15是帶有型槽的軋輥 5的主視圖，圖16是圖15的左視圖，圖17是固定板8的主視圖，圖18是圖17的俯視圖，圖19是定位板10的主視圖，圖20是圖19的左視圖，圖21是 圖19的俯視圖，圖22是軸套4的主視圖，圖23是圖22的D-D剖視圖，圖 24是底板1的俯視圖，圖25是圖24的E-E剖視圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1 圖25說明本實施方式，本實施方式的輥軋裝 置由兩個定位板IO、兩個固定板8、兩個卡板7、四個軸套4、四個軸座6、 兩個支架3、 一個底板l、兩個帶有型槽的軋輥5和兩個平軋輥2組成；所述 每個支架3上端面的中部開有上長槽3-1，所述上長槽3-1的底端面上沿上長 槽3-1的長度方向開有上細(xì)長槽3-2，所述上細(xì)長槽3-2位于支架3的一側(cè)面 上，所述每個卡板7下端面的中部開有下長槽7-l，所述下長槽7-l的上端面 上沿下長槽7-1的長度方向開有下細(xì)長槽7-2，所述下細(xì)長槽7-2位于卡板7 的一側(cè)面上，所述兩個支架3前后正對通過連接螺栓固裝在底板1上，且兩個 支架3上的兩個上細(xì)長槽3-2相對設(shè)置，每個支架3的上端面上設(shè)置有一個卡 板7，且支架3上的上細(xì)長槽3-2與設(shè)置在其上的卡板7的下細(xì)長槽7-2相對 應(yīng)，每個支架3上的上長槽3-1和設(shè)置在其上的卡板7上的下長槽7-1之間裝 有兩個軸座6，兩個軸座6的開口 6-l相對設(shè)置，且兩個軸座6通過支架3的 上細(xì)長槽3-2和卡板7上的下細(xì)長槽7-2定位，每個軸座6內(nèi)裝有一個軸套4， 軸套4與軸座6過盈配合，每對前后相對設(shè)置的軸套4內(nèi)裝有一根帶有型槽的 軋輥5或一根平軋輥2，所述帶有型槽的軋輥5或平軋輥2與軸套4過渡配合， 每個固定板8設(shè)置在兩個卡板7上，每個固定板8上設(shè)置有一個定位板10， 所述每個定位板10的下端插裝在兩個支架3之間，兩個定位板IO、兩個固定 板8、兩個卡板7和兩個支架3通過四個螺栓固接在一起。
具體實施方式
二結(jié)合圖10~圖12、圖22和圖23說明本實施方式，本實 施方式的軸座6設(shè)有內(nèi)臺肩孔6-2，軸座6的一端設(shè)有凸臺6-3，軸座6的側(cè) 壁上設(shè)有與所述內(nèi)臺肩孔6-2相通的開口 6-1，所述軸座6上的凸臺6-3設(shè)置 在支架3的上細(xì)長槽3-2和卡板7上的下細(xì)長槽7-2內(nèi)；所述軸套4的外壁上 設(shè)有與軸座6的內(nèi)臺肩孔6-2相配合的外臺肩4-l。如此設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡單、容 易定位。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖13和圖14說明本實施方式，本實施方式的平軋 輥2的兩端軸徑小于中間軸徑。如此設(shè)置，利于擠出坯料。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖15和圖16說明本實施方式，本實施方式的帶有
型槽的軋輥5的兩端軸徑小于中間軸徑，帶有型槽的軋輥5的中間軸上等距離 加工有多個型槽5-l。如此設(shè)置，利于坯料表層產(chǎn)生塑性變形。其它與具體實 施方式一相同。
具體實施方式
五結(jié)合圖1 圖4說明本實施方式，本實施方式的利用具 體實施方式一所述的輥軋裝置獲得材料復(fù)合組織的輥軋方法是這樣實現(xiàn)的先
將一對帶有型槽的軋輥5裝在所述輥軋裝置的軸套4內(nèi)，再將厚度為16 24mm 的坯料由壓力機(jī)從所述一對帶有型槽的軋輥5之間頂出，使得坯料表層產(chǎn)生凸 起和凹陷的塑性變形，壓力機(jī)的頂出壓力為5kgf/cm2~18kgf/cm2，然后將一對 帶有型槽的軋輥5換成一對平軋輥2，通過在軸座6與支架3的上長槽3-1側(cè) 壁之間加墊片的方式調(diào)節(jié)兩個平軋輥2之間的間距，間距調(diào)節(jié)量為0 16.7mm， 將已變形的坯料從一對平軋輥2之間頂出，將坯料表面的凸起部分壓平，并將 坯料表面變形層的塑性變形量控制在0.5~2.0mm。本實施方式通過調(diào)節(jié)軸座間 距和軋輥的參數(shù)，多次重復(fù)上述工作步驟，可以實現(xiàn)對坯料表層塑性變形深度 的控制。
具體實施方式
六結(jié)合圖1 圖4說明本實施方式，本實施方式與具體實 施方式五的不同點是本實施方式的方法是這樣實現(xiàn)的先將一對帶有型槽的 軋輥5裝在所述輥軋裝置的軸套4內(nèi)，再將厚度為17.2mm的坯料由壓力機(jī)從 所述一對帶有型槽的軋輥5之間頂出，使得坯料表層產(chǎn)生凸起和凹陷的塑性變 形，壓力機(jī)的頂出壓力為10kgf/cm2，然后將一對帶有型槽的軋輥5換成一對 平軋輥2，通過在軸座6與支架3的上長槽3-1側(cè)壁之間加墊片的方式調(diào)節(jié)兩 個平軋輥2之間的間距，間距調(diào)節(jié)量為15mm，將已變形的坯料從一對平軋輥 2之間頂出，將坯料表面的凸起部分壓平，并將坯料表面變形層的塑性變形量 控制在0.5 2.0mm，表層最大等效應(yīng)變能達(dá)到18%。
權(quán)利要求
1、一種獲得材料復(fù)合組織的輥軋裝置，其特征在于所述輥軋裝置由兩個定位板(10)、兩個固定板(8)、兩個卡板(7)、四個軸套(4)、四個軸座(6)、兩個支架(3)、一個底板(1)、兩個帶有型槽的軋輥(5)和兩個平軋輥(2)組成；所述每個支架(3)上端面的中部開有上長槽(3-1)，所述上長槽(3-1)的底端面上沿上長槽(3-1)的長度方向開有上細(xì)長槽(3-2)，所述上細(xì)長槽(3-2)位于支架(3)的一側(cè)面上，所述每個卡板(7)下端面的中部開有下長槽(7-1)，所述下長槽(7-1)的上端面上沿下長槽(7-1)的長度方向開有下細(xì)長槽(7-2)，所述下細(xì)長槽(7-2)位于卡板(7)的一側(cè)面上，所述兩個支架(3)前后正對固裝在底板(1)上，且兩個支架(3)上的兩個上細(xì)長槽(3-2)相對設(shè)置，每個支架(3)的上端面上設(shè)置有一個卡板(7)，且支架(3)上的上細(xì)長槽(3-2)與設(shè)置在其上的卡板(7)的下細(xì)長槽(7-2)相對應(yīng)，每個支架(3)上的上長槽(3-1)和設(shè)置在其上的卡板(7)上的下長槽(7-1)之間裝有兩個軸座(6)，兩個軸座(6)的開口(6-1)相對設(shè)置，且兩個軸座(6)通過支架(3)的上細(xì)長槽(3-2)和卡板(7)上的下細(xì)長槽(7-2)定位，每個軸座(6)內(nèi)裝有一個軸套(4)，軸套(4)與軸座(6)過盈配合，每對前后相對設(shè)置的軸套(4)內(nèi)裝有一對帶有型槽的軋輥(5)或一對平軋輥(2)，所述帶有型槽的軋輥(5)或平軋輥(2)與軸套(4)過渡配合，每個固定板(8)設(shè)置在兩個卡板(7)上，每個固定板(8)上設(shè)置有一個定位板(10)，所述每個定位板(10)的下端插裝在兩個支架(3)之間，兩個定位板(10)、兩個固定板(8)、兩個卡板(7)和兩個支架(3)固接在一起。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種獲得材料復(fù)合組織的輥軋裝置，其特征在 于所述軸座(6)設(shè)有內(nèi)臺肩孔(6-2)，軸座(6)的一端設(shè)有凸臺(6-3)， 軸座(6)的側(cè)壁上設(shè)有與所述內(nèi)臺肩孔(6-2)相通的開口 (6-1)，所述軸 座(6)上的凸臺(6-3)設(shè)置在支架(3)的上細(xì)長槽(3-2)和卡板(7)上 的下細(xì)長槽(7-2)內(nèi)；所述軸套(4)的外壁上設(shè)有與軸座(6)的內(nèi)臺肩孔(6-2)相配合的外臺肩(4-1)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種獲得材料復(fù)合組織的輥軋裝置，其特征在 于所述平軋輥(2)的兩端軸徑小于中間軸徑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種獲得材料復(fù)合組織的輥軋裝置，其特征在 于所述帶有型槽的軋輥(5)的兩端軸徑小于中間軸徑，帶有型槽的軋輥(5)的中間軸上等距離加工有多個型槽(5-1)。
5、 一種利用權(quán)利要求1所述的輥軋裝置獲得材料復(fù)合組織的輥軋方法，其特征在于所述方法是這樣實現(xiàn)的先將一對帶有型槽的軋輥(5)裝在所述輥軋裝置的軸套(4)內(nèi)，再將厚度為16 24mm的坯料由壓力機(jī)從所述一 對帶有型槽的軋輥(5)之間頂出，使得坯料表層產(chǎn)生凸起和凹陷的塑性變形， 壓力機(jī)的頂出壓力為5kgf/cmM8kgf/cm2，然后將一對帶有型槽的軋輥(5) 換成一對平軋輥(2)，通過在軸座(6)與支架(3)的上長槽(3-1)側(cè)壁之 間加墊片的方式調(diào)節(jié)兩個平軋輥(2)之間的間距，間距調(diào)節(jié)量為0 16.7mm， 將已變形的坯料從一對平軋輥(2)之間頂出，將坯料表面的凸起部分壓平， 并將坯料表面變形層的塑性變形量控制在0.5 2.0mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的輥軋裝置獲得材料復(fù)合組織的輥軋方法，其特 征在于所述方法是這樣實現(xiàn)的先將一對帶有型槽的軋輥(5)裝在所述輥 軋裝置的軸套(4)內(nèi)，再將厚度為17.2mm的坯料由壓力機(jī)從所述一對帶有 型槽的軋輥(5)之間頂出，使得坯料表層產(chǎn)生凸起和凹陷的塑性變形，壓力 機(jī)的頂出壓力為lOkgfcm2，然后將一對帶有型槽的軋輥(5)換成一對平軋 輥(2)，通過在軸座(6)與支架(3)的上長槽(3-1)側(cè)壁之間加墊片的方 式調(diào)節(jié)兩個平軋輥(2)之間的間距，間距調(diào)節(jié)量為15mm，將己變形的坯料 從一對平軋輥(2)之間頂出，將坯料表面的凸起部分壓平，并將坯料表面變 形層的塑性變形量控制在Q.5 2.0mm。
全文摘要
一種獲得材料復(fù)合組織的輥軋裝置和方法，它涉及一種材料的輥軋裝置和方法。針對目前為止，還沒有使材料獲得復(fù)合組織的輥軋方法和裝置的問題。裝置是兩個支架固裝在底板上，支架上設(shè)置有卡板，支架的上長槽和卡板的下長槽之間裝有兩個軸座，軸座通過支架的上、下細(xì)長槽定位，軸座內(nèi)裝有軸套，軸套內(nèi)裝有帶有型槽的軋輥或平軋輥，固定板設(shè)置在卡板上，固定板上設(shè)置有定位板，定位板、固定板、卡板和支架固接。方法是將厚度為16～24mm的坯料由壓力機(jī)從一對帶有型槽的軋輥之間頂出，然后將一對帶有型槽的軋輥換成一對平軋輥，將已變形的坯料從一對平軋輥之間頂出。本發(fā)明的方法可實現(xiàn)對不同厚度坯料的表面塑性變形，本發(fā)明的裝置可使材料獲得復(fù)合組織。
文檔編號C21D7/00GK101439349SQ20081020984
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者任濤林, 單德彬, 炎 呂, 徐文臣 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)