[发明专利]一种轧制结合滚压处理镁合金板材的加工装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种表面轧制结合滚压加工处理镁合金板材的装置和方法。

背景技术

目前，镁合金板材的传统制备方法是冷态轧制，因为冷轧工艺容易满足工业化大生产的要求。

然而，目前常见的这种镁合金板材的冷轧工艺会存在以下问题，因为镁合金的冷变形能力很差，为防止轧制开裂，必须严格控制道次压下量及冷轧总变形量，一般道次压下量要小于5％，总变形量不超过20％，而且道次压下量和总变形量也是因材料而异，比如常见的AZ31B型号的镁合金板材的冷轧总变形量可达到15％左右。并且，对于镁合金来说，由于其晶体结构为hcp结构(密堆六方结构)，在室温下滑移系少，成型性能差，机械孪生是一种重要变形方式。由于在表面处理的过程中应变速率以及形变量都是随着深度的增加而减小的，而形变量又和孪晶的产生有关，形变量越大，越容易产生孪晶，应变速率越大，孪晶的深度也会越大，因此晶粒细化在表面层最为显著，所以提高表面层的机械性能，能有效提高镁合金板材的整体性能，包括板抗拉强度、延伸率和应变速率敏感性等，而目前的冷轧工艺只是采用轧制的方法，对镁合金板材的表面性能没有改观。

在现有技术中，针对冷轧成形性差、压下量小等问题，业界一般采用温轧或者热轧的工艺，温轧是在高于冷轧低于热轧的温度下采用较大的变形量进行轧制，得到抗拉强度较大、厚度不大的板材；热轧能有效提高镁合金板材的机械性能，且提高了成形性、增大了压下量。

然而，本领域技术人员清楚，现有技术的热轧工艺，需要稳定控制坯料和轧辊表面的温度，需要反复多次加热，使轧件始终保持在合适的温度范围内，且道次压下量需要控制在10％至25％左右，否则会产生边界裂纹并使裂纹得到发展；而温轧也同样存在一些困难，因为其轧制温度范围比较小，且镁合金热容小，尤其是在板材较薄的区域温度很难保证均匀稳定，所以大规模的温轧工艺生产难以控制。且现有技术中的温轧和热轧工艺，仍然没有改进镁合金板材的表面层性能，没有在其表面生成机械性能好的晶粒细化层。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种能在镁合金板材表面生成晶粒细化层的装置和方法，以较小的下压量来大幅提高镁合金板材的机械性能，并提高镁合金板材的成形性。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是开发一种能在镁合金板材表面生成晶粒细化层的装置和方法，以较小的下压量来大幅提高镁合金板材的机械性能，并提高镁合金板材的成形性。

为实现上述目的，本发明提供了一种轧制结合滚压处理镁合金板材的加工装置与方法，首先通过前置大轧机对镁合金板材的轧制，然后通过上滚珠和下滚珠在镁合金板材上下表面的表面滚压处理，最后通过后置小轧机对镁合金板材进行小压下量的轧制，使镁合金板材表面生成晶粒细化层，以较小的下压量来大幅提高镁合金板材的机械性能，并提高镁合金板材的成形性。本发明的具体方案如下所述：

一种轧制结合滚压处理镁合金板材的加工装置，包括前置大轧机、后置小轧机和布置在所述前置大轧机和所述后置小轧机之间的滚压机构，所述前置大轧机有第一上辊和第一下辊，所述后置小轧机有第二上辊和第二下辊，所述滚压机构包括上旋转电机、上三爪卡盘、上旋转盘、上垫圈、上平面保持架、上滚珠、下旋转电机、下三爪卡盘、下旋转盘、下垫圈、下平面保持架和下滚珠；所述上旋转电机通过所述上三爪卡盘连接所述上旋转盘，所述上旋转盘的背离所述上旋转电机的一侧固设有所述上垫圈，所述上平面保持架上嵌有所述上滚珠并被置于所述上垫圈背离所述上旋转电机的一侧；所述下旋转电机通过所述下三爪卡盘连接所述下旋转盘，所述下旋转盘的背离所述下旋转电机的一侧固设有所述下垫圈，所述下平面保持架上嵌有所述下滚珠并被置于所述下垫圈背离所述下旋转电机的一侧；所述镁合金板材依次穿过所述第一上辊和所述第一下辊、所述上滚珠和所述下滚珠以及所述第二上辊和所述第二下辊之间的间隙，并与所述第一上辊、所述第一下辊、所述上滚珠、所述下滚珠、所述第二上辊和所述第二下辊皆相接触。

优选地，所述上旋转电机、所述上三爪卡盘、所述上旋转盘、所述上垫圈和所述上平面保持架同轴，且与所述下旋转电机、所述下三爪卡盘、所述下旋转盘、所述下垫圈、所述下平面保持架同轴；所述上旋转电机可通过所述上三爪卡盘带动所述上旋转盘，所述下旋转电机可通过所述下三爪卡盘带动所述下旋转盘；所述上垫圈背离所述上旋转电机的表面上具有上垫圈滚道，所述上滚珠可在所述上垫圈滚道内滚动和/或滑动；所述下垫圈背离所述下旋转电机的表面上具有下垫圈滚道，所述下滚珠可在所述下垫圈滚道内滚动和/或滑动。