本发明专利技术公开了一种超大型环件表面整形方法及专用装置，涉及金属塑性成形领域。即通过表面检测系统在加工过程中对环件表面质量进行性检测，并配合碾环机和平整辊对环件进行表面整形。属于金属塑性成形领域，具体做法为：在超大型环件轧制进入减速轧制及后续整圆过程后，由工件两侧放置的表检系统工件表面及内外壁进行检测，当环件表面出现毛刺，裂纹，异常变形等表面质量问题时，表检系统会根据环件表面缺陷区域与无缺陷区域对光的反射不同对缺陷进行分析汇报。环件轧制的进给速度降低，锥辊及平整辊开始工作，对环件进行整形，从而对环件进行整形。
【技术实现步骤摘要】
超大型环件表面整形方法及专用装置
本专利技术属于环轧领域，更具体的说，是一种超大型环件表面整形方法及专用装置，涉及金属塑性成形领域。技术背景目前大型环件由于其良好的力学性能而被广泛的应用于风电设备制造、核反应堆、航空航天等工业制造的各个领域中，其中在航天领域应用的更为广泛。因此大型环件往往需要与其他工件进行配合，因此对环件表面精度有较大要求。但是由于大型环件轧制温度较高且轧制转速较快，无法进行人工检测；而工件尺寸较大，因此表面精度较难控制。所以需要我们寻求一种可以在轧制过程中就对轧件表面质量进行检测并能根据检测结果及时调整工艺参数，从而获得更高表面质量的方法。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的技术不足，提供一种超大型环件表面整形方法及专用装置。本专利技术为了实现上述目的，采取以下技术方案。超大型环件表面整形方法，其特征在于：包括以下几内容：(1)准备：在轧制开始前，在环件外侧放置表检装置及平整辊；(2)表检：在轧制进入整圆阶段后启动检测系统，表检系统采用工业相机配合独特的绿色光源对运动的环件表面进行全幅扫描拍摄，并可根据环件表面缺陷区域与无缺陷区域对光的反射不同，将摄取到的图片进行特征信息分析。当环件上下端面出现表面质量缺陷时，检测系统表检系统会根据环件表面缺陷区域与无缺陷区域对光的反射不同对缺陷进行分析汇报。(3)整形：表检系统会将缺陷及损伤状况发送至控制终端系统，根据缺陷环轧的进给速度降低，平整辊开始工作，对轧件表面进行整形：首先为确保整形效果，先对整个环轧系统进行减速，速度降低到其中RD为驱动辊半径，R为环件瞬时外径，r为环件瞬时内径，RM芯辊半径，nD＝wD/2π，wD为角速度。在此期间需要保证平整辊下辊高度与下锥辊高度相同。同时，为了保持平整辊速度与径向轧制和轴向轧制速度的一致性，平整辊进给速度与芯辊进给速度之间还应满足以下关系：va＝vrtanθ式中，Va为平整辊进给速度，Vr为芯辊进给速度tanθ＝ΔH/Δb，ΔH为环件轴向进给量，Δb为径向进给量。(4)当表面平整度得到修正后，平整辊停止工作并撤离环件，环轧的进给速度恢复到原定的值，环件整形结束。一种超大型环件表面整形方法的专用装置，包括横向设置的横梁轨道(1)，安装在该导轨(1)上可以沿轨道横向自由移动的表检系统(4)，(5)；表检系统(4)，(5)由线扫描相机，光源及内置图像信号转移装置的横梁组成(参考图2)，其中线扫描相机带有自动对焦功能，能保证采集信息清晰准确，光源为单色绿色激光光源。本专利技术的有益效果是：通过对环件表面质量的实时检测及控制，可以及时发现轧制过程中产生的褶皱，异常变形，表面微裂纹等问题；并根据问题及时进行整形加工，提高整形效率及环件质量。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为表检系统示意图。图3为电磁感应加热器与轧机及环件的位置关系简图。图4为环件在轧机上的固定连接示意图。图2中：1.带图像信号传输装置的横梁，2.线扫描相机，3.支撑柱，4.环件；图3中：5.横梁轨道，6.支架，4.环件，7.表检系统Ⅰ，8.表检系统Ⅱ；图4中：9.平整辊，10.锥辊，11.驱动辊，12.芯辊。具体实施方式参考附图1，超大型环件表面整形方法，其特征在于：包括以下几个步骤：(1)准备：在轧制开始前，在环件外侧放置表检装置及平整辊；(2)表检：在轧制进入整圆阶段后启动检测系统，表检系统采用工业相机配合独特的绿色光源对运动的环件表面进行全幅扫描拍摄，并可根据环件表面缺陷区域与无缺陷区域对光的反射不同，将摄取到的图片进行特征信息分析。当环件上下端面出现表面质量缺陷时，检测系统表检系统会根据环件表面缺陷区域与无缺陷区域对光的反射不同对缺陷进行分析汇报。(3)整形：表检系统会将缺陷及损伤状况发送至控制终端系统，根据缺陷环轧的进给速度降低，平整辊开始工作，对轧件表面进行整形：首先为确保整形效果，先对整个环轧系统进行减速，速度降低到其中RD为驱动辊半径，R为环件瞬时外径，r为环件瞬时内径，RM芯辊半径，nD＝wD/2π，wD为角速度。在此期间需要保证平整辊下辊高度与下锥辊高度相同。同时，为了保持平整辊速度与径向轧制和轴向轧制速度的一致性，平整辊进给速度与芯辊进给速度之间还应满足以下关系：va＝vrtanθ式中，Va为平整辊进给速度，Vr为芯辊进给速度，tanθ＝ΔH/Δb，ΔH为环件轴向进给量，Δb为径向进给量。(4)当表面平整度得到修正后，平整辊停止工作并撤离环件，环轧的进给速度恢复到原定的值，环件整形结束。一种超大型环件表面整形方法的专用装置可参考图2，3，4，包括图3所示的横向设置的横梁轨道5，安装在该横梁轨道5上可以沿轨道横向自由移动的表检系统Ⅰ7和表检系统Ⅱ8；表检系统Ⅰ7和表检系统Ⅱ8由线扫描相机2、光源及带图像信号传输装置的横梁1组成(参考图2)，其中线扫描相机2带有自动对焦功能，能保证采集信息清晰准确，光源为单色绿色激光光源。整体装配示意图参考图4。下面结合具体实施例对本专利技术进一步进行描述。实施例1：超大型环件表面整形方法，某大型环件在。环件的轧制参数如下表所示：具体的温度补偿过程如下：(1)将尺寸为3500mm×2500mm×500mm的坯料加热到480℃后放到轧机上，在轧制开始前，在环件外侧放置表检装置及平整辊。(2)在轧制过程中，当监测到环件表面产生缺陷时，芯辊的进给速度开始降低，平整辊工作，开始对环件进行表面整形。(3)当表面平整度得到修正后，平整辊停止工作并撤离环件，环轧的进给速度恢复到原定的值，环件整形结束。步骤(1)中表检系统采用绿色光源实时线扫描拍摄。步骤(2)中的进给速度降低到0.2mm/s。步骤(2)中平整辊进给量为缺陷最低位置深度。步骤(2)中平整辊旋转线速度与锥辊速度保持一致。通过在轧制过程中的温度补偿，质量有了显著提高，缺陷明显减少。实施例2：一种航天用TA1铝合金大型环件轧制过程中温度补偿的方法。环件的轧制参数如下所示：具体的温度补偿过程如下：(1)将尺寸为3770mm×2570mm×480mm的坯料加热到440℃后放到轧机上，在轧制开始前，在环件外侧放置表检装置及平整辊。(2)在轧制过程中，当监测到环件表面产生缺陷时，芯辊的进给速度开始降低，平整辊工作，开始对环件进行表面整形。(3)当表面平整度得到修正后，平整辊停止工作并撤离环件，环轧的进给速度恢复到原定的值，环件整形结束。步骤(1)中表检系统采用绿色光源实时线扫描拍摄。步骤(2)中的进给速度降低到0.2mm/s。步骤(2)中平整辊进给量异常变形区域与环件预设hf的差值。步骤(2)中平整辊旋转线速度与锥辊速度保持一致。...
【技术保护点】
1.超大型环件表面整形方法，其特征在于：包括以下几个步骤:/n(1)在轧制开始前，在环件外侧放置表检装置及平整辊；/n(2)在轧制进入整圆阶段后启动检测系统，当环件上下端面出现表面质量缺陷时，检测系统表检系统会根据环件表面缺陷区域与无缺陷区域对光的反射不同对缺陷进行分析汇报，根据缺陷环轧的进给速度降低，平整辊开始工作，对轧件表面进行整形；/n(3)当表面平整度得到修正后，平整辊停止工作并撤离环件，环轧的进给速度恢复到原定的值，环件整形结束。/n
【技术特征摘要】
1.超大型环件表面整形方法，其特征在于：包括以下几个步骤:
(1)在轧制开始前，在环件外侧放置表检装置及平整辊；
(2)在轧制进入整圆阶段后启动检测系统，当环件上下端面出现表面质量缺陷时，检测系统表检系统会根据环件表面缺陷区域与无缺陷区域对光的反射不同对缺陷进行分析汇报，根据缺陷环轧的进给速度降低，平整辊开始工作，对轧件表面进行整形；
(3)当表面平整度得到修正后，平整辊停止工作并撤离环件，环轧的进给速度恢复到原定的值，环件整形结束。
2.根据权利要求1所述的超大型环件表面整形方法，其特征在于：
步骤(1)中的表检系统采用工业相机配合独特的绿色光源对运动的环件表面进行全幅扫描拍摄，并可根据环件表面缺陷区域与无缺陷区域对光的反射不同，将摄取到的图片进行特征信息分析。
3.根据权利要求1或2所述的超大型环件表面整形方法，其特征在于：表检系统输出的图像及实时质量分析数据在显示器上实时显示出来。
4.根据权利要求1所述的超大型环件表面整形方法，其特征在于：步骤(2)所述的环轧进给速度降低到
【专利技术属性】
技术研发人员：马叙，高旭，杨宇博，丁燕红，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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