1 张力矫直原理
张力矫直是对工件施加超过材料屈服极限(σ)的纵向拉力,使之产生塑性延伸而实现形状缺陷矫正,又称为拉拔矫直。主要用于矫直厚度小于0.6mm的薄板、薄壁管材及浪形或瓢曲严重的薄板、异形件。
薄板带的纵向和横向弯曲可由辊式矫直机矫直。但辊式矫直对中间及边缘浪形一类缺陷(即三维缺陷)的矫直效果不理想。
这类缺陷与轧制时因沿板带材宽度方向的延伸不均匀而产生的残余应力有关。当残余应力值超过材料的屈服极限时会产生二次变形,形成浪形。若中间延伸大而两边延伸小,就形成了中间浪形。若残余应力未超过材料的屈服极限,虽不产生宏观缺陷,但潜在的残余应力会影响板带材的使用性能。矫直时,在张力矫直机上对常有波浪形状缺陷的板带材,前后施以超过材料屈服极限的张应力。该张应力与板带材原有的残余应力叠加,在残余应力处(即原延伸较大的波浪处),一部分张应力被抵消,使实际变形应力减小,矫直时塑性延伸小。在残余拉应力处(即延伸较小处),由于张应力的叠加,实际变形应力增大,矫直时塑性延伸大。结果经过张力矫直后的工件,各部分延伸均匀了,波浪形缺陷因此就得到了消除。
2 张力矫直设备
张力矫直分钳式和辊式两种:
(1)钳式张力矫直。钳式张力矫直如图7-4所示。这种方法不仅可用于矫直板材和型材的纵向弯曲,而且可以通过夹钳旋转一定角度以矫直工件的扭曲。但由于是间隙作业,单件矫直,生产率低,且两端夹钳处会造成很大一段废料头。
对于宽度为b、高度为h的板材,矫直张力T可由下式确定:
T=bhE[εs+η(ε1-εs)] (7-1)
式中
E-板材的弹性模量;
η-硬化系数;
εs-屈服伸长率;
ε1一拉拔变形率,一般取0.5%~3%.
用于钛及钛合金加工材矫直的几种钳式张力矫直机的主要性能见表7-12.
辊式张力矫直。辊式张力矫直(如图7-5所示)用于连续矫直带材,具有较高的生产率。矫直张力是通过出口张力辊组与入口张力辊组之间设定的速度差v.来产生并调节的。
张力矫直机是专用的,板材、管棒材和带材是分开用的。辊式张力矫直带材是连续作业。
3 张力矫直工艺
以钛板材为例,它是在板材钳式矫直机上作业的。它的操作要点是:
(1)准备。它先应将需要矫直的钛板在辊式矫直机上矫直,也可以在轧机上给以小压下量轻微轧制,使钛板较为平整。特别是对消除板材横向瓢曲是有利的。将矫直机整理并清洁干净。将钛板组装在该机的夹钳上,并保持钳口夹持一定的余量。
(2)操作。作业时钛板在矫直机前两端要平行,其4个角要成90°.夹持钛板时,要对准中心线,不允许歪斜。运转后如产生纵向波浪时,必须调整矫直机的夹持器的结构,以避免产生波浪。钳式矫直是间隙作业,它是一张钛板矫直完毕后才可矫直第二张。操作时是边矫直边检查,每一张钛板合格后方才停机卸料。
(3)停机。停机后必须清理整洁,应保持夹持器无钛屑、无污垢。并对每块矫直后的钛块复检和进行有针对性的处置,使之变成合格的产品。