一种可施加水平振动的金属复合板轧制装置
阅读说明：本技术 一种可施加水平振动的金属复合板轧制装置 (Metal composite plate rolling device capable of applying horizontal vibration ) 是由 和东平 王涛 王志华 王明 解加全 徐慧东 于 2021-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供的一种可施加水平振动的金属复合板轧制装置,包括有上、下辊系,上、下辊系的两端均固定有轴承座,轴承座的外侧设置有激振液压缸和阻尼器组合的水平振动机构,以带动上、下辊系进行高频微行程水平反向往复运动；同时自适应球面垫与燕尾导向块协同动作,保证上、下辊系的往复运动稳定性；本装置可有效促进难变形表面金属和氧化膜的加速错动,提高界面结合率；同时促进结合界面处形成“搓轧区”,相对滑动有利于提高界面结合强度,降低轧制复合所需要的临界变形力,生产出复合强度高的复合板；另外其在塑性变形区形成往复搓轧的作用效果,向复合层施加双向剪切力,加速复合界面原子的扩散,强化复合界面的物理结合。(The invention provides a metal composite plate rolling device capable of applying horizontal vibration, which comprises an upper roller system and a lower roller system, wherein bearing seats are fixed at two ends of the upper roller system and the lower roller system, and a horizontal vibration mechanism combining a vibration excitation hydraulic cylinder and a damper is arranged outside the bearing seats so as to drive the upper roller system and the lower roller system to perform high-frequency micro-stroke horizontal reverse reciprocating motion; meanwhile, the self-adaptive spherical pad and the dovetail guide block act cooperatively to ensure the reciprocating motion stability of the upper and lower roller systems; the device can effectively promote the accelerated dislocation of the metal and the oxide film on the surface which are difficult to deform, and improve the interface bonding rate; meanwhile, a 'rolling area' is formed at the bonding interface, the relative sliding is beneficial to improving the bonding strength of the interface, the critical deformation force required by rolling and compounding is reduced, and a composite plate with high compounding strength is produced; in addition, the plastic deformation zone has the effect of reciprocating rubbing and rolling, and bidirectional shearing force is applied to the composite layer to accelerate the diffusion of atoms of the composite interface and strengthen the physical combination of the composite interface.)
技术领域
本发明涉及复合板轧制成形技术领域，尤其涉及一种可施加水平振动的金属复合板轧制装置。
背景技术
双金属复合板在保持基材特性的同时还具有“互补效应”，经过适当的配比组合可具有优异的综合性能，是国民经济建设中急需的一类重要新材料。轧制复合法是将两种不同的表面洁净材料相互接触，在轧机强大的压力作用下，使金属产生塑性变形，促进结合表面金属层破裂，使新鲜金属由裂口暴露并相互嵌合实现冶金结合，具备生产效率高、工艺简单，易实现工业化批量生产。但是在实际的生产中，由于两金属表面及氧化层的错动率低或未达到临界变形力，导致形成的复合板仍存在结合强度低、性能波动范围大的问题。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足，提供一种可施加水平振动的金属复合板轧制装置，从而可解决目前的复合板轧制过程中两金属表面及氧化层的错动率低或未达到临界变形力，导致复合板结合强度低、性能波动范围大的问题。
为实现本发明目的而提供的一种可施加水平振动的金属复合板轧制装置，包括由对称布置的机架、上辊系、下辊系及轴承座构成的轧机，还包括水平振动机构，所述水平振动机构设置在轴承座的外侧，用以带动轴承座上的上辊系、下辊系形成水平振动。
作为上述方案的进一步改进，所述水平振动机构包括有激振液压缸和阻尼器，所述激振液压缸和阻尼器分别与轴承座的前、后侧固定连接，所述激振液压缸与阻尼器的末端连接有高刚度护板，所述高刚度护板的两端均与机架通过螺钉连接。
作为上述方案的进一步改进，所述上辊系两端固定的轴承座上方通过螺钉固定有燕尾导向块，所述燕尾导向块外套设有自适应球面垫，所述自适应球面垫的上表面开有球形凹槽，所述球形凹槽内配合设置有压下螺丝，所述压下螺丝与球形凹槽接触的一端为球面，所述压下螺丝的另一端直径减小并穿过机架向外延伸，以实现机架对压下螺丝位置的限定。
作为上述方案的进一步改进，所述轴承座与激振液压缸、阻尼器连接的位置均安装有球面垫，所述激振液压缸和阻尼器中活动端的端部为球形，所述球面垫包裹激振液压缸和阻尼器的活动端，从而降低上辊系、下辊系发生偏移造成激振液压缸和阻尼器损坏的风险。
作为上述方案的进一步改进，所述水平振动机构适用的液压系统包括减压阀，所述减压阀的B口与主压力油管P通过管路连通，A口与第一液控单向阀的B口通过管路连通，所述第一液控单向阀的A口与伺服阀的P口通过管路连通，所述伺服阀的A口与第二液控单向阀的A口通过管路连通，所述伺服阀的B口与第三液控单向阀的A口通过管路连通，所述伺服阀的T口与主回油管T通过管路连通，所述第二液控单向阀的B口与激振液压缸的无杆腔通过管路连通，所述第三液控单向阀的B口与激振液压缸的有杆腔通过管路连通，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀和第三液控单向阀的X口均与电磁球阀的A口通过管路连通，所述电磁球阀的P口与控制油管X通过管路连通，所述电磁球阀的T口与主回油管T通过管路连通，所述减压阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀和第三液控单向阀的Y口均与泄油管Y通过管路连通。
作为上述方案的进一步改进，所述第二液控单向阀的B口与激振液压缸中无杆腔之间连通的管路与溢流阀的P口连通，所述溢流阀的T口与主回油管T连通。
作为上述方案的进一步改进，所述伺服阀的T口与主回油管T之间连通的管路上连接有止回阀。
作为上述方案的进一步改进，所述激振液压缸的活塞杆内部安装有磁致伸缩位移传感器，以保证激振液压缸的活塞杆位置精度。
作为上述方案的进一步改进，所述伺服阀为带压差补偿的伺服阀。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明提供的一种可施加水平振动的金属复合板轧制装置，激振液压缸和阻尼器组合，配合液压系统带动轴承座运动，从而实现了上辊系、下辊系的高频微行程水平往复运动；同时自适应球面垫与燕尾导向块协同动作，可保证上辊系、下辊系进行往复运动的稳定性。
其中上辊系、下辊系的高频微行程水平往复运动可以有效促进难变形表面金属和氧化膜的加速错动，提高界面结合率；同时促进结合界面处形成“搓轧区”，形成“搓轧区”内双金属的相对滑动有利于提高界面结合强度，降低轧制复合所需要的临界变形力，生产出复合强度高的复合板；另外其在塑性变形区形成往复搓轧的作用效果，向复合层施加双向剪切力，加速复合界面原子的扩散，强化复合界面的物理结合。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为图2中拆除水平振动机构后的正视图；
图4为本发明中上辊系顶部的局部剖视图；
图5为本发明中燕尾导向块的示意图；
图6为本发明中燕尾导向块的剖视图；
图7为本发明中自适应球面垫的示意图；
图8为本发明中自适应球面垫的剖视图；
图9为本发明中水平振动机构的液压系统图。
其中：101-机架，102-上辊系，103-下辊系，104-轴承座，105-激振液压缸，106-阻尼器，107-高刚度护板，108-球面垫，109-燕尾导向块，110-自适应球面垫，111-压下螺丝，1.1-减压阀，2.1-第一液控单向阀，2.2-第二液控单向阀，2.3-第三液控单向阀，3.1-伺服阀，4.1-止回阀，5.1-电磁球阀，6.1-溢流阀，7.1-磁致伸缩位移传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：
如图1-图9所示，一种可施加水平振动的金属复合板轧制装置，包括有对称布置的机架101，对称布置的所述机架101之间安装有上辊系102和下辊系103，所述上辊系102、下辊系103的两端均固定有轴承座104，所述轴承座104的外侧设置有水平振动机构，用以带动轴承座104上的上辊系102、下辊系103形成水平振动；
其中：所述水平振动机构包括有激振液压缸105和阻尼器106，所述激振液压缸105和阻尼器106分别与轴承座104的前、后侧固定连接，所述激振液压缸105与阻尼器106的末端连接有高刚度护板107，所述高刚度护板107的两端均与机架101通过螺钉连接；所述上辊系102两端固定的轴承座104上方通过螺钉固定有燕尾导向块109，所述燕尾导向块109外套设有自适应球面垫110，所述自适应球面垫110的上表面开有球形凹槽，所述球形凹槽内配合设置有压下螺丝111，所述压下螺丝111与球形凹槽接触的一端为球面，所述压下螺丝111的另一端直径减小并穿过机架101向外延伸；所述轴承座104与激振液压缸105、阻尼器106连接的位置均安装有球面垫108，所述激振液压缸105和阻尼器106中活动端的端部为球形，所述球面垫108包裹激振液压缸105和阻尼器106的活动端，从而降低上辊系102、下辊系103发生偏移造成激振液压缸105和阻尼器106损坏的风险。
所述水平振动机构适用的液压系统包括减压阀1.1，所述减压阀1.1的B口与主压力油管P通过管路连通，A口与第一液控单向阀2.1的B口通过管路连通，所述第一液控单向阀2.1的A口与伺服阀3.1的P口通过管路连通，所述伺服阀3.1的A口与第二液控单向阀2.2的A口通过管路连通，所述伺服阀3.1的B口与第三液控单向阀2.3的A口通过管路连通，所述伺服阀3.1的T口与主回油管T通过管路连通，所述第二液控单向阀2.2的B口与激振液压缸105的无杆腔通过管路连通，所述第三液控单向阀2.3的B口与激振液压缸105的有杆腔通过管路连通，所述第一液控单向阀2.1、第二液控单向阀2.2和第三液控单向阀2.3的X口均与电磁球阀5.1的A口通过管路连通，所述电磁球阀5.1的P口与控制油管X通过管路连通，所述电磁球阀5.1的T口与主回油管T通过管路连通，所述减压阀1.1、第一液控单向阀2.1、第二液控单向阀2.2和第三液控单向阀2.3的Y口均与泄油管Y通过管路连通；
其中：所述第二液控单向阀2.2的B口与激振液压缸105中无杆腔之间连通的管路与溢流阀6.1的P口连通，所述溢流阀6.1的T口与主回油管T连通；所述伺服阀3.1的T口与主回油管T之间连通的管路上连接有止回阀4.1；所述激振液压缸105的活塞杆内部安装有磁致伸缩位移传感器7.1，以保证激振液压缸105的活塞杆位置精度；所述伺服阀3.1为带压差补偿的伺服阀。
本发明提供的一种可施加水平振动的金属复合板轧制装置，其工作原理如下：
在复合板轧制过程中，激振液压缸105和阻尼器106组合，像“弹簧”一样完成水平往复动作，当激振液压缸105的无杆腔通入高压油时活塞杆伸出，阻尼器106被压缩；当激振液压缸105的无杆腔卸荷时，阻尼器106释能，从而推动活塞杆缩回；上辊系102两侧的激振液压缸105的活塞杆同时伸出与缩回，始终保持同步动作，另外下辊系103两侧的激振液压缸105的活塞杆同时伸出与缩回，始终保持同步动作；激振液压缸105的活塞杆位置精度的保证主要是通过磁致伸缩位移传感器7.1和伺服阀3.1组成位置闭环实现精确控制。
具体使用时，在复合板轧制过程中，
①当激振液压缸105的无杆腔通入高压油，阻尼器106压缩时：
伺服阀3.1中的力马达YB2和电磁球阀5.1中的电磁铁YVH1同时得电，高压油管P的油液经过减压阀1.1的B-A通道、第一液控单向阀2.1的B-A通道、伺服阀的P-A通道、第二液控单向阀2.2的A-B通道流入激振液压缸105的无杆腔，激振液压缸105的有杆腔中油液经过第三液控单向阀2.3的B-A通道、伺服阀3.1的B-T通道、止回阀4.1的A-B通道流入主回油管T，从而推动激振液压缸105的活塞杆伸出，阻尼器106被压缩；
②当激振液压缸105的无杆腔卸荷，阻尼器106工作时：
伺服阀3.1中的力马达YB1和电磁球阀5.1中的电磁铁YVH1同时得电，高压油管P的油液经过减压阀1.1的B-A通道、第一液控单向阀2.1的B-A通道、伺服阀3.1的P-B通道、第三液控单向阀2.3的A-B通道流入激振液压缸105的有杆腔，激振液压缸105的无杆腔中油液经过第二液控单向阀2.2的B-A通道、伺服阀3.1的A-T通道、止回阀4.1的A-B通道流入主回油管T，从而推动激振液压缸105的活塞杆缩回，阻尼器106工作；
通过四组激振液压缸105与阻尼器106的水平往复动作，可以保证上辊系102、下辊系103的高频80-100Hz微行程1-3mm水平反向往复运动，促进复合板结合界面处形成“搓轧区”，形成“搓轧区”内的相对滑动有利于提高界面结合强度，降低轧制复合所需要的临界变形力；同时施加水平振动会在塑性变形区形成往复搓轧的作用效果，向复合层施加双向剪切力，加速复合界面原子的扩散，强化复合界面的物理冶金结合，生产出复合强度高的复合板。
以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。
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