用于三辊轧机装置上的钛合金毛坯无缩孔轧制方法制造方法及图纸

一种用于三辊轧机装置的钛合金毛坯无缩孔轧制方法，包括以下步骤：步骤1：在两台三辊轧机装置上进行实施，采用毛坯端部的半锥角、毛坯初始直径和轧制品棒材最终直径这三个因素；步骤2：借助于有限元分析计算QForm对轧制试验进行模拟；步骤3：测量轧制试验和模拟结果；步骤4：按照全因子程序和回归方程结果进行的研究；步骤5：无缩孔轧制及其在QForm中进行模拟，所述三辊轧机装置包括：机架、主电机、传动机构、底座、推杆和三个轧辊。本发明专利技术通过计算和模拟，使用两端带锥形初始毛坯形状在三辊轧机装置轧制的最终半成品棒材没有缩孔，平均减少废料3.2％，节约了轧制成本。

Non shrinkage rolling method of titanium alloy blank used in three high mill

A non shrinkage rolling method for titanium alloy blank used in three high rolling mill includes the following steps: Step 1: Implement on two three high rolling mill units, use the three factors of semi cone angle at the end of blank, initial diameter of blank and final diameter of rolled product bar; step 2: simulate the rolling test with the aid of finite element analysis and calculation of QFORM; step 3: measure the rolling test Test and simulation results; step 4: research according to the full factor program and regression equation results; step 5: non shrinkage rolling and its simulation in QFORM, the three roll mill device includes: frame, main motor, transmission mechanism, base, push rod and three rolls. Through calculation and simulation, the final semi-finished bar rolled by the three high rolling mill with tapered initial blank shape at both ends has no shrinkage cavity, the average waste material is reduced by 3.2%, and the rolling cost is saved.

【技术实现步骤摘要】
用于三辊轧机装置上的钛合金毛坯无缩孔轧制方法
本专利技术涉及的是一种金属成形领域的技术，具体是一种用于三辊轧机装置的钛合金棒材无缩孔轧制方法。
技术介绍
作为目前尖端工业的常用材料，钛材的价格非常昂贵。现有的三辊轧机装置轧制棒材，加工从轧到缩孔深度达20～30mm，因为缩孔就需要切除废料占轧制品质量6.79％，对于1000kg棒材就要切除废料60多公斤，相当于价值15000多元的TC4钛合金。到目前为止，现有技术还不能解决该问题，还没有对防止毛坯缩孔形成定量分析计算并附之实践的具体方案。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于三辊轧机装置的钛合金毛坯无缩孔轧制方法，使用两端带锥形初始毛坯形状在三辊轧机装置轧制的最终棒材没有缩孔。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种用于三辊轧机装置的钛合金毛坯无缩孔轧制方法，包括以下步骤：步骤1：在两台三辊轧机装置上进行实施，采用毛坯端部的半锥角、毛坯初始直径和轧制品棒材最终直径这三个因素；步骤2：借助于有限元分析计算QForm对轧制试验进行模拟；步骤3：测量轧制试验和模拟结果；步骤4：按照全因子程序和回归方程结果进行研究；步骤5：轧制最小缩孔及其在QForm中进行模拟。所述的三辊轧机装置包括：机架、主电机、传动机构、底座、推杆和三个轧辊，其中：机架设置于底座上，轧辊自上而下呈三角形对称设置与机架上，推杆设置于轧辊连接三角形输入方向的中心，主电机通过传动装置与轧辊相连。所述的三辊轧机装置进一步设有升降台。技术效果与现有技术相比，本专利技术通过计算和模拟，使用两端带锥形初始毛坯形状在三辊轧机装置轧制的最终棒材没有缩孔，平均减少废料3.2％，节约了轧制成本。附图说明图1为本专利技术三辊轧机装置轧辊结构示意图；图中：a规格为10-30，b规格为20-40；图2为本专利技术轧制前其中一种规格毛坯示意图；直径为Ф32mm，顶端半锥角为20°；图3为本专利技术计算轧制过程QForm模型；图中：毛坯1、轧辊2、推杆3；图4为常规毛坯轧制试验后和QForm软件模拟后毛坯端部缩孔深度图；图5为实施例中第一次实验用的从Ф28轧到Ф18“0”缩孔毛坯尺寸示意图；图6为实施例中用图5毛坯最终棒材轧制和模拟结果示意图；图7为本专利技术从Ф28轧到Ф18“0”缩孔改进后毛坯尺寸示意图；图8为本专利技术端部加工成截锥形0缩孔毛坯轧制结果示意图；图中：a为前端，b为后端。具体实施方式如图3所示，为本实施例涉及的一种三辊轧机装置，包括：机架、主电机、传动机构、底座、推杆3和三个轧辊2，其中：机架设置于底座上，轧辊2自上而下呈三角形对称设置于机架上，推杆3设置于轧辊2连接三角形输入方向的中心，主电机通过传动装置与轧辊相连。所述的三辊轧机装置进一步设有升降台，用于升降轧件并喂入轧辊。所述的三个轧辊分别为自上而下设置的上辊、中辊和下辊，中辊的直径对轧机10-30为Ф83，对轧机20-40为Ф90；中辊直径小，以降低轧制压力，易于更换，修磨方便，容易实现控制轧辊辊型，使产品的精度比二辊式高。所述的主电机采用交流感应电动机，通过带动飞轮减速器来传动以减小电动机的容量。所述的推杆3采用交流电机式(220/380V)推杆，包括：驱动电机、减速齿轮、螺杆、螺母、导套、推杆、滑座、弹簧、外壳、涡轮和微动控制开关。所述的主电机经齿轮减速后，带动一对丝杆螺母，将旋转运动变成直线运动，利用电动机正反转完成推杆动作，如通过各种杠杆、摇杆或连杆完成转动、摇动等动作。通过改变杠杆力臂长度，可以增大或加大行程。推杆材料选用经热处理后H13钢，可推动冷热毛坯。如图1所示，为本实施例中用于三辊轧机装置的辊子主要尺寸，实施钛合金毛坯无缩孔轧制方法，其中包含以下步骤：步骤1、在两台三辊轧机装置上进行实施，轧机规格分别为10-30和20-40，采用三个因素：毛坯端部的半锥角、毛坯初始直径和轧制品棒材最终直径。如表1所示，在规格为10-30的三辊轧机装置上采用路线编号为3、4、7、8将初始直径为Ф45mm、Ф32mm的毛坯轧成最终直径为Ф18mm的棒材；在规格为20-40的三辊轧机装置上采用路线编号No.1、2、5、6，轧制毛坯牌号为TC4，将初始直径为Ф45mm、Ф32mm的毛坯轧制成最终直径为Ф24mm的棒材。如图1a所示，为10-30轧辊尺寸，试验轧制角为20°，每个轧辊旋转轴相对于轧轴位移30mm，轧辊的旋转速度为180r/min。如图1b所示，为20-40轧辊尺寸，试验轧制角为7°，进给角为18°，轧辊转速为90r/min。轧制毛坯牌号为TC4，将初始直径为Ф45mm、Ф32mm的毛坯轧制成最终直径分别为Ф18mm的棒材。Ф45mm、Ф32mm，具有端部半锥角α＝20°、α＝50°各半，轧制前将毛坯感应加热到1050℃。表1轧制路线和8个全因子试验值步骤2、借助于有限元分析计算QForm对轧制试验进行模拟。如图3所示，在工作环境SolidWorks上建立3D轧辊模型、毛坯和顶杆，将它们组装起来并保存在模型中，打开这种格式的文件由QShape编辑后给出旋转轴轧辊的运动，建立一个轧辊和毛坯有限元的网格，数据都为shl格式；在轧制实验过程中，通过QForm给预定轧辊转速、毛坯和轧辊材料，毛坯温度参数，依据这些参数的值，摩擦因子等于5。步骤3、测量轧制试验和模拟结果：轧制试验后，根据模拟和轧制试验结果，测量轧制品棒残留的锥体和缩孔，通过比较图4，即毛坯前端和后端突出到棒材端部外面或缩孔到内部。垂直轴正值表示轧制的锥体毛坯有向端部锥体更深处形成缩孔，在负值时端部锥体向外突出。步骤4、按照全因子程序和回归方程结果进行的分析研究，已知毛坯与轧制品端部锥角的初始和最终直径，通过计算端部缩孔深度的方程求解。根据一批轧制品棒统计研究结果确认，轧制品棒前端和后端部缩孔深度变化范围在18～30mm，前端比后端深1～3mm，找到不同的经验公式计算前端和后端面的缩孔，具体为：yq＝8.59-0.51D-1.59d-0.75αq+0.032Dαq+0.02dαq(1)yh＝-55.29+1.05D+0.75d+0.38αh-0.05Dd+0.009Dαh(2)其中：yq为前端缩孔深度，mm；yh为后端缩孔深度，mm；D为毛坯直径，mm；d为轧制品棒直径，mm；αq为毛坯前端锥角；αh为毛坯后端锥角。如表2、3所示，为轧制后缩孔深度值与按照回归方程计算数据比较，由计算结果可得，前后端部缩孔是不同的。表2回归方程计算前端缩孔深度结果的误差评价按照模拟计算值/mm按照试验结果值/mm结果误差/％5.9860.33...

【技术保护点】
1.一种用于三辊轧机装置的钛合金毛坯无缩孔轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：在两台三辊轧机装置上进行实施，采用毛坯端部的半锥角、毛坯初始直径和轧制品棒材最终直径三个因素；/n步骤2：借助于有限元分析计算QForm对轧制试验进行模拟；/n步骤3：测量轧制试验和模拟结果；/n步骤4：按照全因子程序和回归方程结果进行的研究；/n步骤5：轧制品无缩孔及其在QForm中进行模拟。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于三辊轧机装置的钛合金毛坯无缩孔轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在两台三辊轧机装置上进行实施，采用毛坯端部的半锥角、毛坯初始直径和轧制品棒材最终直径三个因素；
步骤2：借助于有限元分析计算QForm对轧制试验进行模拟；
步骤3：测量轧制试验和模拟结果；
步骤4：按照全因子程序和回归方程结果进行的研究；
步骤5：轧制品无缩孔及其在QForm中进行模拟。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的步骤1中三辊轧机装置的规格分别为10-30和20-40，在规格为10-30的三辊轧机装置上将毛坯扎成随后路线编号为3、4、7、8，其余编号1、2、5、6使用规格为20-40的三辊轧机装置。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的10-30规格的三辊轧机装置，试验轧制角为20°，每个轧辊旋转轴相对于轧轴位移30mm，轧辊的旋转速度为180r/min；
所述的20-40规格的20-40三辊轧机装置，试验轧制角为7°，进给角为18°，轧辊转速为90r/min。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的轧制毛坯牌号为TC4，具有端部半锥角α＝20°，轧制前将毛坯感应加热到1050℃。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的步骤2具体为：在工作环境SolidWorks上建立3D轧辊模型、毛坯和顶杆，将它们组装起来并保存在模型中，打开这种格式的文件由QShape编辑后给出旋转轴轧辊的运动，建立一个轧辊和毛坯有限元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆敏，陈修琳，袁秦峰，王以华，
申请(专利权)人：浙江申吉钛业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33