本发明专利技术涉及一种轧弯组合变形强化金属的方法，金属材料经过轧机轧制成一定的尺寸后，由一对夹送辊引入到一组可实现反复塑性弯曲变形的弯曲辊系进行反复塑性弯曲变形。实现金属材料在一组弯曲辊系中通过反复塑性弯曲变形，在其内部形成由中性层到表层了累积应变递增，晶粒组织细化递增的金属组织结构，从而实现在金属材料尺寸基本不变的情况下，增加金属内部应变量，提高金属材料的强韧性，特别是金属材料的表面强韧性的一种变形方法，即轧弯组合变形强化金属材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种金属材料的强化方法，尤其是一种乳弯组合变形强化金属的方 法。
技术介绍
近年来，在全球经济的高速发展同时，人们对资源的消耗和绿色环境的保护意识 日以增强。对人类赖以生存的对金属需求量消耗不断增加的同时，希望研发高强度的金属 材料来替代常规金属材料，以达到节省金属资源。提高金属材料的强度方法，一是合金化， 这是一种资源消耗性的强化机制；二是组织（晶粒）细化，这是一种资源节约性的强化机 制，根据Hall-Petch关系式 〇s= 〇 Q+k*d1/2(d为晶粒的尺寸），细化晶粒，可以有效提 高金属材料强韧性。目前，通过金属材料的塑性变形以及相应的热处理制度来细化金属晶 粒，甚至细化晶粒向纳米化发展成为材料科学工作者研究的热点。如强烈塑性变形（severe plastic deformation)的等径角挤压（ECAP)工艺、高压扭转（HPT)法、累积乳制（ARB)、多 向锻造（MF)等工艺都是从对金属反复进行挤压或扭转等变形，从而积累大量应变，进而能 够有效地将块体材料内部的晶粒细化，制备出块体超细晶（纳米晶）材料。但这种方法制 备的试样尺寸小，难于实现连续化生产。金属材料的局部强化方法，以满足用户的要求也是 一种有效节约金属资源的方法，例如喷丸，渗氮等工艺可以有效提高金属表面强度，增加耐 磨性。但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，对带有油污的工件，需要清理表层油污， 清理效率低，操作人员多，劳动强度大等缺点进一步限制其应用范围；渗氮工艺易出现硬度 偏低，硬度和渗层不均匀，变形过大，外观质量差，脉状氮化物，生产工艺复杂，金属应用范 围窄等缺点，同样使其应用受到限制。
技术实现思路
本专利技术是要提供一种乳弯组合变形强化金属的方法，针对乳制产品后续增设一 个金属材料的反复塑性弯曲的装置，实现金属材料在一组弯曲辊系中通过反复塑性弯曲变 形，在其内部形成由中性层到表层了累积应变递增，晶粒组织细化递增的金属组织结构，从 而实现在金属材料尺寸基本不变的情况下，增加金属内部应变量，提高金属材料的强韧性， 特别是金属材料的表面强韧性的一种变形方法，即乳弯组合变形强化金属材料。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种乳弯组合变形强化金属的方法，金属 材料经过乳机乳制成一定的尺寸后，由一对夹送辊引入到一组可实现反复塑性弯曲变形的 弯曲辊系进行反复塑性弯曲变形，形成在金属材料内部由中性层到表层了累积应变递增， 晶粒组织细化递增的金属组织结构。 根据所需的累积应变和晶粒组织要求，增减弯曲辊系的数量。 金属材料完成反复塑性弯曲变形后，用另一对夹送辊送出，进入到乳制线的后续 工序。 所采用的弯曲辊的大小通过： l)n个周期弯曲变形后，工件上表面的累积真应变公式： 2)距离中性面x距离的累积真应变公式： 式中：r为金属板材试样的弯曲曲率半径、h为金属板材试样的厚度，x = 0~h/2, 即：x = 0试样中性面处，x = h/2为试样上下表面；计算来实现最佳的累积变形效果。 通过改变弯曲辊辊身的形状，实现金属板材、简单断面型材的反复塑性弯曲变形 过程，强化金属材料。 本专利技术的有益效果是： 1)实现过程简单。只要在现行的乳制生产现上，增设一套弯曲辊系、二个夹送辊， 并利用乳机乳出乳件的动力，实现金属材料的牵引导入，使金属材料在一套弯曲辊系中发 生反复塑性弯曲变形，在其内部形成由中性层到表层了累积应变递增，晶粒组织细化递增 的金属组织结构。 2)乳件的尺寸基本维持不变。即乳制设备不增强的基础上，实现乳件的大变形，进 一步提尚金属材料内部变形储能，有力提尚金属材料的强初性。 3)弯曲辊系中的弯曲辊数量可以根据不同的累积应变量要求，进行调整。 4)通过公式（6)、公式（7)的计算，可以优化设计弯曲辊的大小，以实现最佳的累 积变形效果。 5)通过设计弯曲辊辊身的形状，实现金属板材、简单断面型材实现反复塑性弯曲 变形过程，强化金属材料。【附图说明】 图1是工件弯曲变形示意图； 图2是不同径厚比r/h试样反复弯曲1~10个周期的累积真应变分布； 其中：（a)径厚比r/h = 1，（b)径厚比r/h = 1. 5，（c)径厚比r/h = 2，（d)径厚 比 r/h = 4 图3是乳弯组合变形装置示意图； 图4是沿试样厚度方向取样的位置图； 图5是H85黄铜退火后板料和经过不同周期弯曲变形后试样的金相组织； 其中：（a)退火板料的金相图，（b)r/h= 1. 5,3个周期弯曲变形后边部金相图，（C) r/h = 4, 5个周期弯曲变形后边部金相图，（d)r/h = 4, 5个周期弯曲变形后中性面金相图 图6是工件变形前后不同位置的显微硬度值。 其中：（a)r/h = 1. 5，（b)r/h = 4【具体实施方式】 下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。 本专利技术的实施过程： 1、乳弯组合变形强化金属材料的原理 根据金属板材塑性弯曲变形过程中的几何尺寸变化，计算其累积应变量。如图1 所示，假定金属板材塑性弯曲变形过程中，沿厚度方向的中性面几何长度不变，而其内外侧 发生塑性压缩或延伸变形。依据塑性变形叠加效应，确定其内部的塑性累积变形量。 根据设计的试验方案，试样工件的一个周期弯曲变形，即经过"平直一弯曲一压 平一反向弯曲一再压平"（称之为一个周期，即1T)，其累积真应变量为： 设试样工件原长（即中性面长度）：1。= a (r+h/2) 试样工件上表面受延伸变形后长度为山=a (r+h) 试样工件下表面受压缩变形后长度为：12= a r 其中：r为金属板材试样的弯曲曲率半径、h为金属板材试样的厚度。 以上表面为例，工件由平直到弯曲的真应变为d 又由弯曲到平直的真应变为：（2) 反向弯曲变形的真应变为：（3) 再次由弯曲展平的真应变为（4)由（1)~（4)可得到一个弯曲变形周期的工件上表面累积真应变为：(5) 因此，n个周期弯曲变形后，工件上表面的累积真应变为：<当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轧弯组合变形强化金属的方法，其特征在于：金属材料经过轧机轧制成一定的尺寸后，由一对夹送辊引入到一组可实现反复塑性弯曲变形的弯曲辊系进行反复塑性弯曲变形，形成在金属材料内部由中性层到表层了累积应变递增，晶粒组织细化递增的金属组织结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏立群，肖壮，卢冬华，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：发明
国别省市：上海;31
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