[发明专利]一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法及其装置

说明书

本发明公开了一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法及其装置，确定辊压成形的工序和辊压成形所需辊压轮的尺寸，在超高强度钢板的辊压成形中，确定形成圆角的辊压成形道次，在确定的所述辊压成形道次上，对辊压设备施加脉冲电流，根据超高强度钢板的材料、几何特征，调节脉冲电流的大小和频率，利用电致塑性效应提高所述超高强度钢板的材料成形性能和降低残余应力。本发明以改善超高强度钢的变形性能，通过辊压成形制造具有更小圆角特征的零件，减小零件的残余应力，提高成形件的尺寸精度和抑制延迟开裂现象的发生。

技术领域

本发明涉及辊压成形技术，更具体地说，涉及一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法及其装置。

背景技术

辊压成形技术是超高强钢板的重要制造方式，可以实现高效率、低成本的大规模生产制造。目前，通过常温辊压成形工艺，成形过程中超高强度钢板容易存在开裂倾向，成形件圆角尺寸不宜过小；成形结束后存在较大的残余应力，回弹缺陷难以控制，同时易出现延迟开裂的现象。

现在研究人员通过各种技术尝试解决高强钢板辊压成形过程中存在的问题，如机械科学研究总院海西(福建)分院的研究人员提出一种超高强钢热辊压成形方法及装置(中国专利申请号201510408552.0)，大幅提高了成形件强度，并采用冷却装置有效控制成形件的回弹变形，但由于成形温度较高，加热板料时需要一定的保温时间，可能导致板料氧化严重，并且成形后需要进行快速淬火处理，工艺装置及过程较为复杂。

又如吉林大学的研究人员开发了多件正反向多次辊压方法及装置(中国专利申请号201710504272.9、201710504274.8、201710504301.1、201710504302.6)，显著减小板材内部的残余应力及工件的回弹量，但由于板料经过多次辊弯变形，内部缺陷无法消除，难以保证成形后的工件达到其结构强度要求。

又如攀钢集团西昌钢钒有限公司的研究人员提出一种改善热轧高强带钢辊压成形侧弯缺陷的平整方法(中国专利申请号201910944707.0)，解决高强钢经纵剪、辊压成形后的侧弯超标问题，但由于弯辊力的变化，会导致板料在厚度方向出现不均匀变形的现象。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法及其装置，以改善超高强度钢的变形性能，基于辊压成形工艺制造具有更小圆角特征的零件，通过脉冲电流的焦耳热效应和电致塑性效应减小零件的残余应力，提高成形件的尺寸精度和抑制延迟开裂现象的发生。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法：

确定辊压成形的工序和辊压成形所需辊压轮的尺寸，

在超高强度钢板的辊压成形中，确定形成圆角的辊压成形道次，

在确定的所述辊压成形道次上，对辊压设备施加脉冲电流，

根据超高强度钢板的材料、几何特征，调节脉冲电流的大小和频率，利用电致塑性效应提高所述超高强度钢板的材料成形性能和降低残余应力。

较佳的，对辊压设备施加脉冲电流包括：

将脉冲电源的正负两极通过导线分别与所述辊压设备上与所述辊压成形道次对应的上、下辊压轮连接，使所述脉冲电源、所述辊压设备的上、下辊压轮与位于所述辊压设备的上、下辊压轮间的超高强度钢板之间构成闭合电流回路；和/或

所述辊压成形道次包括一个或多个；和/或

所述圆角包括顶部圆角或底部圆角。

较佳的，所述脉冲电源选用直流电源，电压≤12V，额定电流为1000A；和/或

所述直流电源采用直流方波电流，频率为0～1500Hz。