1、基本原理
高效反向揉捏,实质上就是把原本起阻止效果的摩擦力改变为起推进效果的有用摩擦力。也就是在Vk。m>Vn的条件下(Vk。m——揉捏筒相对于揉捏模的速度;Vn一揉捏轴速度),在金属活动方向上因为揉捏筒与被揉捏毛坯之间的有用摩擦力的效果而发生的一种高速揉捏进程。
在正向揉捏进程中(图1a),仅是揉捏垫1移动,用S1表明它的位移,S2表明揉捏坯料2的位移。这时,揉捏垫的位移等于揉捏坯料的位移,即S1=S2。假如用△S2,3表明揉捏坯料相对揉捏筒的位移,则△S2,3=S2。因为揉捏筒3和揉捏模4是固定不动妁,所以,虽然在揉捏坯料表面发生摩擦力TC(TC表明阻止摩擦力),揉捏筒内壁上发生摩擦力Ta(Ta表明推进摩擦力),但是没有现实意义,因为此刻S3=S4=0(S3,S4别离表明揉捏筒和揉捏模的相对位移)。
假如设法使揉捏筒沿揉捏垫移动方向发生位移,但S3﹤S4 (图1b),揉捏坯料和揉捏筒壁之间的相对位移削减,△S2,3= S1-S3,使Ta的一部分起效果,但这仍然是正向揉捏进程。假如施加一个外力Q,添加揉捏筒的位移,确保S1=S3,相应地过渡到反向揉捏(图1c)。这时,因为揉捏坯料与揉捏筒之间不存在相对位移,即△S2,3=0,所以在它们之间也不存在摩擦力,则Ta=Tc=0。假如持续增大使揉捏筒发生位移的力Q,确保它超前于揉捏垫移动,即S3>S1那么在揉捏筒与揉捏坯料之间也发生了位移,△S2,3= S3-S2。在这种情况下,摩擦力的发起者是揉捏筒,在揉捏筒上的效果力是Tc,在揉捏坯料上效果力是Ta,它的方向与金属活动的方向相同,并带动揉捏坯料表面层金属向揉捏模孔方向活动。因为改变了揉捏坯料表面上的摩擦力方向,变阻止性质的力为推进性质的力,完成部分摩擦力有用效果。
揉捏筒不动,在揉捏模4上施加的力P持续增大,在揉捏垫上施加力N,它与P同向,发生位移S1,且S4>S1,以确保金属的变形和活动,这是完成有用摩擦力揉捏的另一种方式。这儿,摩擦力的发起者是揉捏坯料,它在揉捏筒内壁上发生力Ta,没有实际意义,而揉捏坯料自身表面上的力Tc与金属活动方向相同,起到有用效果。
2、高效反向揉捏的工艺特征与优越性
在高效反向揉捏进程中,因为在揉捏筒内构成了超前的圆周活动并在挨近模于处有金属流的弥补紧缩,增大了流体静压力,矫平了金属流前缘,消除了变形的不均匀性。因而,不管同正向揉捏比较(在能耗、安排的均匀性、型材长度方向上的尺度精度及成品率方面,仍是同反向揉捏比较(在寿数特征、力学功能均匀性、型材横截面的尺度精度及表面质量方面),高效反向揉捏都具有显着的优越性:
①可增大金属的流出速度。在类似条件下别离选用无光滑高效反向揉捏、反向揉捏、正向揉捏,揉捏2024合金φ60mm棒材时,金属最大活动速度的份额别离为(2。9±0。2):(1。7±1):1。O。由此可见高效反向揉捏能够大大进步出产功率;
②选用高效反向揉捏时,因为在揉捏坯猜中存在着周边活动的加速度和中心活动的减速度,所以揉捏制品表面质量好,安排均匀,力学功能安稳;
③选用高效反向揉捏时,揉捏残料高度削减50%,揉捏制品尾端粗晶环深度削减至lmm,制品表面一般不会呈现气泡、结疤和划伤,无过烧、裂纹、缩尾等现象,成材率可到达89。5%,最高可达92%;
④可大大添加金属的可塑性,并可使极难揉捏变形的合金(如粉末合金和颗粒合金等)取得较高的可揉捏性,然后取得各种杂乱的揉捏产品;
⑤可完成半接连和伪等向活动,大大进步并安稳产品的尺度精度,消除揉捏制品功能的各向异性。例如,A1+8%Pe合金颗粒揉捏成的棒材,其σb的各向异性可从正向揉捏的35%-45%降低到1%-3%;2040合型材中心的最大强度可到达峰值强度的85%以上;可使2024合型材的Kic添加 20%,脱落腐蚀抗力进步35%-40%;
⑥能够构成硬铝合金型材的流水作业线,并具有杰出的安稳性和产品质量。
3、高效反向揉捏的使用
依据高效反向揉捏的基本原理已研制开发出多种类型的新式揉捏机。
依据铝合金产品的种类、规掐和用处,开发出了成套的高效反向揉捏东西,首要包含一个有圆孔的完好揉捏垫块;2-3个有成型槽的揉捏垫块;有多槽截面的组合型揉捏垫块(表2)。揉捏垫块由几个作业垫块和一个用钢管环形衔接的用于拼装作业垫块的钢套。钢套精确固定并装置这些作业垫块,并可从揉捏机外面拆开揉捏垫块。揉捏模有可拆式和固定式(有弹性部件)两种,由整体型揉捏垫块改为组合型揉捏垫块可使单孔和多孔揉捏型材的外径增大25%-30%。成套的揉捏垫能合适较多种类规格型材的出产。例如,5MN揉捏机能出产外接圆直径为8-80mm、壁厚为0。7-8mm的型材;25MN揉捏机能出产外接圆直径为30- 180mm、壁厚为1。5-8mm的型材。
高效反向揉捏,实质上就是把原本起阻止效果的摩擦力改变为起推进效果的有用摩擦力。也就是在Vk。m>Vn的条件下(Vk。m——揉捏筒相对于揉捏模的速度;Vn一揉捏轴速度),在金属活动方向上因为揉捏筒与被揉捏毛坯之间的有用摩擦力的效果而发生的一种高速揉捏进程。
在正向揉捏进程中(图1a),仅是揉捏垫1移动,用S1表明它的位移,S2表明揉捏坯料2的位移。这时,揉捏垫的位移等于揉捏坯料的位移,即S1=S2。假如用△S2,3表明揉捏坯料相对揉捏筒的位移,则△S2,3=S2。因为揉捏筒3和揉捏模4是固定不动妁,所以,虽然在揉捏坯料表面发生摩擦力TC(TC表明阻止摩擦力),揉捏筒内壁上发生摩擦力Ta(Ta表明推进摩擦力),但是没有现实意义,因为此刻S3=S4=0(S3,S4别离表明揉捏筒和揉捏模的相对位移)。
假如设法使揉捏筒沿揉捏垫移动方向发生位移,但S3﹤S4 (图1b),揉捏坯料和揉捏筒壁之间的相对位移削减,△S2,3= S1-S3,使Ta的一部分起效果,但这仍然是正向揉捏进程。假如施加一个外力Q,添加揉捏筒的位移,确保S1=S3,相应地过渡到反向揉捏(图1c)。这时,因为揉捏坯料与揉捏筒之间不存在相对位移,即△S2,3=0,所以在它们之间也不存在摩擦力,则Ta=Tc=0。假如持续增大使揉捏筒发生位移的力Q,确保它超前于揉捏垫移动,即S3>S1那么在揉捏筒与揉捏坯料之间也发生了位移,△S2,3= S3-S2。在这种情况下,摩擦力的发起者是揉捏筒,在揉捏筒上的效果力是Tc,在揉捏坯料上效果力是Ta,它的方向与金属活动的方向相同,并带动揉捏坯料表面层金属向揉捏模孔方向活动。因为改变了揉捏坯料表面上的摩擦力方向,变阻止性质的力为推进性质的力,完成部分摩擦力有用效果。
揉捏筒不动,在揉捏模4上施加的力P持续增大,在揉捏垫上施加力N,它与P同向,发生位移S1,且S4>S1,以确保金属的变形和活动,这是完成有用摩擦力揉捏的另一种方式。这儿,摩擦力的发起者是揉捏坯料,它在揉捏筒内壁上发生力Ta,没有实际意义,而揉捏坯料自身表面上的力Tc与金属活动方向相同,起到有用效果。
2、高效反向揉捏的工艺特征与优越性
在高效反向揉捏进程中,因为在揉捏筒内构成了超前的圆周活动并在挨近模于处有金属流的弥补紧缩,增大了流体静压力,矫平了金属流前缘,消除了变形的不均匀性。因而,不管同正向揉捏比较(在能耗、安排的均匀性、型材长度方向上的尺度精度及成品率方面,仍是同反向揉捏比较(在寿数特征、力学功能均匀性、型材横截面的尺度精度及表面质量方面),高效反向揉捏都具有显着的优越性:
①可增大金属的流出速度。在类似条件下别离选用无光滑高效反向揉捏、反向揉捏、正向揉捏,揉捏2024合金φ60mm棒材时,金属最大活动速度的份额别离为(2。9±0。2):(1。7±1):1。O。由此可见高效反向揉捏能够大大进步出产功率;
②选用高效反向揉捏时,因为在揉捏坯猜中存在着周边活动的加速度和中心活动的减速度,所以揉捏制品表面质量好,安排均匀,力学功能安稳;
③选用高效反向揉捏时,揉捏残料高度削减50%,揉捏制品尾端粗晶环深度削减至lmm,制品表面一般不会呈现气泡、结疤和划伤,无过烧、裂纹、缩尾等现象,成材率可到达89。5%,最高可达92%;
④可大大添加金属的可塑性,并可使极难揉捏变形的合金(如粉末合金和颗粒合金等)取得较高的可揉捏性,然后取得各种杂乱的揉捏产品;
⑤可完成半接连和伪等向活动,大大进步并安稳产品的尺度精度,消除揉捏制品功能的各向异性。例如,A1+8%Pe合金颗粒揉捏成的棒材,其σb的各向异性可从正向揉捏的35%-45%降低到1%-3%;2040合型材中心的最大强度可到达峰值强度的85%以上;可使2024合型材的Kic添加 20%,脱落腐蚀抗力进步35%-40%;
⑥能够构成硬铝合金型材的流水作业线,并具有杰出的安稳性和产品质量。
3、高效反向揉捏的使用
依据高效反向揉捏的基本原理已研制开发出多种类型的新式揉捏机。
依据铝合金产品的种类、规掐和用处,开发出了成套的高效反向揉捏东西,首要包含一个有圆孔的完好揉捏垫块;2-3个有成型槽的揉捏垫块;有多槽截面的组合型揉捏垫块(表2)。揉捏垫块由几个作业垫块和一个用钢管环形衔接的用于拼装作业垫块的钢套。钢套精确固定并装置这些作业垫块,并可从揉捏机外面拆开揉捏垫块。揉捏模有可拆式和固定式(有弹性部件)两种,由整体型揉捏垫块改为组合型揉捏垫块可使单孔和多孔揉捏型材的外径增大25%-30%。成套的揉捏垫能合适较多种类规格型材的出产。例如,5MN揉捏机能出产外接圆直径为8-80mm、壁厚为0。7-8mm的型材;25MN揉捏机能出产外接圆直径为30- 180mm、壁厚为1。5-8mm的型材。