回転逆曲げ矯正技術をチタン合金精密鍛造棒の製造に応用

1940年、クロールはチタンを抽出する「四塩化チタンのマグネシウム還元」方法を完成させた。 地球の息子であるタイタンは、実験室から工業生産に専念し始めました。 それ以来、チタンおよびチタン合金の工業生産は急速に発展しました。 近年、世界のチタン産業およびチタン素材の加工技術はますます成熟し、スポンジチタン、チタン合金異形材、チタン合金加工材の生産・消費量は非常に高いレベルに達しています。 航空宇宙分野、軍艦、兵器、その他の軍事製品の製造でますます広く使用されており、自動車、化学、エネルギー産業でも大きな応用の可能性があります。

現代の工業生産のニーズにより、チタン棒、チタン板、チタン線、チタン条、チタンチューブ、チタン箔など、さまざまなタイプのチタン材料が開発されています。その中で、小型のチタン合金棒の製造が行われています。形になり始めました。 このタイプのバーは、サイズが小さく番手数が多いという特徴があります。 一般的には生産効率と製品の安定性を確保するために精密鍛造機を使用して製造されます。 当社はSXP-13精密鍛造機、JBLR-130矯正機、および対応する加熱設備を備え、年間約600トンの精密鍛造棒材を生産しています。

バー矯正の理論と開発

古いことわざにあるように、「過剰修正は多すぎる」です。 しかし、金属矯正の分野では、過剰矯正は過剰矯正でなければなりません。 従来の単純な逆曲げ矯正法はこの理論を利用しています。 図1に示すように、棒abの元の曲げ状態の曲率半径をρ0、矯正時の逆曲げ半径をρ1と定義すると、逆曲げはa'b'状態に達します。 このとき、外力が取り除かれ、バーは自由に跳ね上がります。 a「b」の状態に戻ります。 a「b」が直線であれば、矯正の目的は達成されます。 ただし、逆曲げ量と元の曲げ量との関係は非線形であり、材料の塑性や断面形状の影響を受けます。 そのため、実際の生産における矯正では、バーの曲がり状態を軽減し、要求を満たすために複数の逆曲げを使用することがよくあります。

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図1 逆曲げ矯正法の原理図

単純な逆曲げ矯正法に基づいて、回転逆曲げ矯正理論を開発しました。 図2に示すように、小型のパイプや棒の矯正に使用される傾斜ローラー矯正機は、この回転矯正理論を採用しています。 傾斜ローラ矯正装置の矯正ローラの表面は、双曲線が軸の周りに回転することによって形成される双曲面である。 矯正中、バーは矯正ローラーの摩擦を受けて前方に回転します。 バーの軸方向の繊維が大きな弾塑性変形を経た後、反発力は徐々に安定します。 たとえ元の曲げ状態が異なっていても、一本一本の繊維が小さなものから大きなもの、大きなものから小さなものへと何度も押し出されて変形するため、最終的なバーの復元力は同じになる傾向があります。 この変形を繰り返すほど復元力は大きくなります。 能力が近いほど矯正効果が高くなります。 研究によると、傾斜ローラー矯正機の矯正効果は次の条件に関連していることが示されています。曲げゾーンを作成するポイントの数が少なくとも 4 つあり、つまり、2 つの有効な矯正ゾーンと逆曲げゾーンが生成されます。 曲げゾーンの曲線の長さが長いほど、矯正の効果は高くなります。 矯正ローラーのベベル角度、ローラーの距離、ローラーのギャップの間で合理的な幾何学的関係を維持する必要があります。

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図2 回転逆曲げ矯正の原理図

研究と改善チタン合金精密鍛造バー矯正技術
実験方法
この試験は 2 つのグループに分かれています。試験 1 では、同一仕様の異なるブランドのチタン合金精密鍛造棒の矯正効果と矯正ローラーのベベル角度との関係に焦点を当て、試験 2 では矯正に対する曲率長の影響を調査します。チタン合金の精密鍛造バーです。 効果。 真っ直ぐになった棒材は、修正台と隙間ゲージを使用して判定されます。修正後の棒材の曲率が 3mm/1000mm 以下の場合は合格としてマークされ、棒材の曲率が 1mm/以下の場合は合格とマークされます。 1000mm の場合は優良とマークされます。 試験装置は宝鶏チタン工業公司のJBLR-130(2-2-2)矯正機で、試験材料はφ45mmのTA2、TC4、Ti55511チタン合金精密鍛造棒です。
最初のテストでは、TA2、TC4、Ti55511 のφ45mm 精密鍛造バーを選択しました。 矯正機は3組のロールギャップと矯正ロールベベル角度を調整しました（ローラーギャップφ44～φ44.5mm、矯正ロールベベル角度37.0度、ロールギャップφ44.5-、矯正ロールベベル角度φ45mm）角度37.2度、ロールギャップφ43.5～φ44mm、矯正ローラーベベル角度36.8度）で矯正を行い、矯正効果を記録します。 2 番目のテストでは、直径 45 mm の TC4 精密鍛造バーが 1 回の矯正用に選択されました。 供給順序に従って、2-2-2 矯正機の 3 対の矯正ローラーを矯正ローラー 1、矯正ローラー 2、矯正ローラー 3 と定義します。試験では、矯正ローラー 1 のベベル角度と矯正ローラー 3 を測定しました。ローラー 2 はテスト 1 の最適データを採用し、矯正ローラー 3 のベベル角度とロールギャップを適切に増加させて、第 2 矯正逆曲げゾーンの曲率半径を増加させます。 矯正効果を記録します。
テストデータ
⑴テスト１の第一データ：ロールギャップφ44～φ44.5mm、矯正ロールベベル角37.0度
⑵テスト1の2回目のデータ：ロールギャップφ44.5～φ45mm、矯正ロールベベル角37.2度
⑶テスト1の3回目のデータ：ロールギャップφ43.5～φ44mm、矯正ロールベベル角36.8度
⑷ 2 回目のテストでは、矯正ローラー 1 と矯正ローラー 2 の角度を、テスト 1 で最も矯正効果が高かった 37.0 度に選択し、矯正ローラー 3 の角度を適切に増加させます。テスト。
実験分析
実験1の3つのテストの統計データ分析を通じて、さまざまなブランドのチタン合金精密鍛造棒の矯正効果は、矯正機のロールギャップと矯正ローラーベベルに密接に関係していることがわかります。 矯正ローラーのベベルを分析した結果、角度は矯正効果に影響を与える主要な要素ですが、ロールギャップは矯正されたバーの表面品質により大きな影響を与えます。 テスト中に、矯正効果はブランクが矯正機を通過するときに形成されるスパイラルカーブに関係していることがわかりました。 TA2→TC4→Ti55511と、材質の塑性が悪くなるにつれて硬さが増します。 曲線の場合、必要な矯正を実現するには、矯正のベベル角度を小さくする必要があります。 したがって、同じスペックのブランクであっても、良好な矯正効果を得るためには、ブランク自体の塑性や硬さの影響を考慮する必要があります。 実験 2 のデータから、矯正ローラー 3 のベベル角度を適切に増加させると、第 2 矯正逆曲げゾーンの逆曲げ半径が大きくなり、それに応じて逆曲げゾーンの湾曲長さが増加し、矯正が向上することがわかります。 。 効果。 しかしながら、矯正ローラ３のベベル角度がある限界角度を超えると、矯正品質が急激に低下する。 この理由は、矯正ローラ３のベベル角を大きくしすぎると、有効な矯正逆曲げ領域が形成できず、矯正効果が保証できないためと分析される。 。
結論は
⑴ チタン合金精密鍛造棒を矯正する場合、矯正ローラーの刃先角度と棒径の間には厳密な線形関係はありません。 材料の塑性や硬度が矯正逆曲げ線に及ぼす影響を考慮し、塑性が悪く硬度が高いグレードの場合は、矯正ローラーのベベル角を適切に小さくして矯正に必要な逆曲げ線を確保する必要があります。 ⑵（2-2-2）タイプのパイプ・ロッド矯正機の場合、矯正ローラーのベベル角を適切に大きくすることで逆曲げ半径を大きくし、矯正効果を高めます。 ただし、角度が大きすぎると有効な矯正・曲げ領域が形成できず、矯正効果が急激に低下します。

——《鍛造・プレス特急2023年5号》より抜粋