低电热高密度脉冲电流辅助金属轧制过程的装置

技术领域

本发明涉及低电热高密度脉冲电流辅助金属轧制过程的装置。

背景技术

在金属的电塑性轧制过程中，要将高密度的脉冲电流导入到金属轧件的塑性变形区，现有的实验研究结果表明，若想得到明显的电塑性效应，电流密度必须达到一定的阈值，且电流密度越大，电塑性效应越明显，通常电流密度值要达到1000A/mm²以上。目前，电塑性轧制均是将脉冲电源设置在轧机的外部，然后用导线将电流引入到轧件中，如授权公告号为：CN202438539U，发明名称为：“电塑性加工设备”的中国专利所记载的“第一辊轴和第二辊轴分别与脉冲电源的正负极相连接”，电流由轧辊的轴头通过辊身引入到轧件；再如授权公告号为：CN102172620A，发明名称为：“电致塑性与温塑性结合轧制难加工金属材料的方法及系统”的中国专利所记载的“所述两个电接触装置分别设置于所述上下轧辊前后”，在轧前和轧后的轧件上设置电接触装置将电流由轧件引入到金属变形区；亦或如授权公告号为：CN102059250A，发明名称为：“低温液氮冷却介质的电塑性二辊轧机”的中国专利所记载的“脉冲电源的负极通过电缆连接送料夹的上夹板，正极连接轧辊”，通过轧辊和轧前的轧件将电流导入到金属的塑性变形区。

以上这些专利中所提及的加电方法不仅结构复杂，而且在脉冲电流回路中连接了大量的部件，造成回路电阻大，电流强度小，极大地降低了金属的纯电塑性效应，此时只能通过增大脉宽和频率的方法来提高电热，以降低金属塑性，但该方法不适用于要求在常温下完成轧制过程的难变形金属。

发明内容

本发明的目的是提供一种低电热高密度脉冲电流辅助金属轧制过程的装置，它针对要求在常温下完成轧制过程的难变形金属，提出了一种主要利用金属的纯电塑性效应来降低金属变形抗力，提高金属塑性的装置及方法。

本发明主要包括上轧辊、导电套、螺钉、绝缘套、接线板、脉冲电源、导电线、轧件、下轧辊、回路导线和限位板。

其中，轧辊为空心轴件，在轧辊的辊身表面喷涂绝缘涂层。上轧辊的左右两侧分别设有环形U槽，在环形U槽的底部设有光孔。在每个环形U槽的内部均嵌有一组导电套，导电套为半圆形的弧形板。每组导电套的内表面均设有螺纹孔，每组导电套的内表面螺纹孔的数量与每个环形U槽的底部光孔的数量相对应。螺钉在上轧辊内部通过环形U槽底部的光孔，旋合在导电套的螺纹孔内。螺钉与上轧辊相接处设有绝缘套和接线板，螺钉和上轧辊通过绝缘套分离。上轧辊和下轧辊的结构相同。在上轧辊和下轧辊的导电套的外侧，均设有限位板，在限位板内放置轧件。在下轧辊的内部设有回路导线，回路导线的两端分别与设在下轧辊的接线板相连接，将电流由下轧辊左侧螺钉导入到下轧辊右侧螺钉。

在上轧辊的内部设有脉冲电源，脉冲电流通过导电线由电源的正极流经上轧辊左侧接线板、上轧辊左侧螺钉、上轧辊左侧导电套、左侧轧件、下轧辊左侧导电套、下轧辊左侧螺钉、下轧辊左侧接线板、回路导线、下轧辊右侧接线板、下轧辊右侧螺钉、下轧辊右侧导电套、右侧轧件、上轧辊右侧导电套、上轧辊右侧螺钉、上轧辊右侧接线板和脉冲电源的负极形成电流回路。

本发明在使用时，首先依据轧件物理属性和轧制工艺设定脉冲电源输出的脉冲电流参数，然后启动轧机，在轧辊的两侧同时咬入两个相同的轧件，开始常规轧制过程。此时开启脉冲电源，脉冲电流经由螺钉、导电套被导入到轧件的塑性变形区，完成电塑性轧制过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于本发明中将脉冲电源设置在轧辊内部，通过固定在轧辊上的导电套直接将脉冲电流导入到金属轧件塑性变形区的上下两侧，避免了外接电源回路电阻大和对轧辊滚动过程的干涉。本发明脉冲电流回路部件少，电阻小，在同等的电源功率和轧制条件下，轧件的塑性变形区可以获得较大的电流密度，所以可实现金属的纯电塑性轧制。结构简单实用，能耗低，且适用于要求在常温下完成轧制过程的难变形金属。

附图说明

图1是本发明的轧辊外观示意图；

图2是本发明的导电套外观示意图；

图3是本发明的电塑性轧制设备外观示意图；

图4是本发明的脉冲电流回路和将脉冲电流施加到轧件塑性变形区的实施例示意图。

附图中，1-上轧辊，2-导电套，3-螺钉，4-绝缘套，5-接线板，6-脉冲电源，7-导电线，8-轧件，9-下轧辊，10-回路导线，11-限位板。

具体实施方式

在图1至图4的本发明的示意简图中，轧辊为空心轴件，在轧辊的辊身表面喷涂绝缘涂层。上轧辊1的左右两侧分别设有环形U槽，在环形U槽的底部设有光孔。在每个环形U槽的内部均嵌有一组导电套2，导电套为半圆形的弧形板。每组导电套的内表面均设有螺纹孔，每组导电套的内表面螺纹孔的数量与每个环形U槽的底部光孔的数量相对应。螺钉3在上轧辊内部通过环形U槽底部的光孔，旋合在导电套的螺纹孔内。螺钉与上轧辊相接处设有绝缘套4和接线板5，螺钉和上轧辊通过绝缘套分离。上轧辊和下轧辊9的结构相同。在上轧辊和下轧辊的导电套的外侧，均设有限位板11，在限位板内放置轧件8。在下轧辊的内部设有回路导线10，回路导线的两端分别与设在下轧辊的接线板相连接，将电流由下轧辊左侧螺钉导入到下轧辊右侧螺钉。

在上轧辊的内部设有脉冲电源6，脉冲电流通过导电线7由电源的正极流经上轧辊左侧接线板、上轧辊左侧螺钉、上轧辊左侧导电套、左侧轧件、下轧辊左侧导电套、下轧辊左侧螺钉、下轧辊左侧接线板、回路导线、下轧辊右侧接线板、下轧辊右侧螺钉、下轧辊右侧导电套、右侧轧件、上轧辊右侧导电套、上轧辊右侧螺钉、上轧辊右侧接线板和脉冲电源的负极形成电流回路。