CN103341509B - 减少铝硅合金气孔缺陷的轧制设备及轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减少铝硅合金气孔缺陷的轧制设备及方法。现有的轧制方法不能很好的解决内部气孔缺陷。本发明组成包括:轧制装置，所述的轧制装置由加热炉（1）、传送带（2）、轧机（3）、合金参数检测装置、工件选择装置组成（4），所述的加热炉（1）与所述的传送带（2）连接，所述的传送带（2）与所述的轧机（3）的轧辊连接，所述的轧辊安装有合金参数检测装置，所述的轧机（3）与工件选择装置（4）连接。本发明用于测试轧制工艺参数和气孔缺陷的关系，实现提高产品质量，提高企业效益。

Description

减少铝硅合金气孔缺陷的轧制设备及轧制方法

技术领域：

本发明涉及到一种轧制设备及轧制方法，具体涉及到一种如何获得减少 4004 铝硅合金的内部气孔缺陷的轧制参数的设备及方法。

背景技术：

铝硅合金在熔炼中易于大量吸收气体，从而形成铝硅合金气孔，疏松等缺陷，气孔缺陷在局部容易形成应力集中，进而变成材料断裂的源头，使材料的塑性和强度降低，影响材料的质量，现有的轧制方法不能很好的解决内部气孔缺陷。

发明内容：

本发明的目的是提供一种测试轧制工艺参数和气孔缺陷关系的方法，实现提高产品质量，提高企业效益。

本发明的目的是这样实现的：

一种减少铝硅合金气孔缺陷的轧制设备进行的轧制方法，减少铝硅合金气孔缺陷的轧制设备的组成包括：轧制装置，所述的轧制装置由加热炉、传送带、轧机、合金参数检测装置、工件选择装置组成，所述的加热炉与所述的传送带连接，所述的传送带与所述的轧机的轧辊连接，所述的轧辊安装有合金参数检测装置，所述的轧机与工件选择装置连接；所述的合金参数检测装置用于检测合金的内部气孔缺陷，所述的工件选择装置接收合金参数检测装置的信息提出不合格产品；采用常规轧机进行轧制，在轧制过程中，下压量不超过 40% ，轧制速度为 0.2m/s 以下，轧制参数选择采用弹塑性有限元分析方法，以 ANSYS 有限元为平台，基于 GTN 损伤理论，分析轧制过程中气孔缺陷周围的应力应变的变化，进一步分析气孔缺陷的演变规律；研究不同轧制参数时产生缺陷的边界条件，优化工艺参数；首先应用拉伸实验测定铝硅合金的力学性能，测试出材料的延伸率和抗拉强度参数，将这些参数转化为有限元软件分析参数；其次，研究观察扫描显微镜下气孔缺陷的形貌，根据实际情况建立相应的有限元模型，同时制定模拟方案，模拟在轧制速度和轧制道次一定的情况下，设置下压量分别为 0.4mm 和 0.9mm ，分析出气孔缺陷的变化规律；最后，根据有限元模拟的结果，用现场试验的方法来验证细观损伤模型在轧制成型中的应用，验证不同下压量和不同轧制速度下的气孔缺陷变化规律，筛选出最适合的生产参数。

所述的减少铝硅合金气孔缺陷的轧制方法，所述的下压量不超过 40% ， 4004 铝硅合金的应力分布极不均匀，因为气孔周围在压力作用下很容易发生应力集中，因此轧件首先在应力集中部位发生塑性变形，而且下压量增大，等效应力同时增大，同时模拟结果显示无论下压量多少，应变的分布都很平均，因此下压量的改变对应变分布影响很小，综上所述，下压量是铝硅合金轧制过程中非常重要的工艺参数，在保证轧制效率和轧制质量的前提下，应控制铝硅合金的下压量不应过高。

所述的减少铝硅合金气孔缺陷的轧制方法，所述的轧制速度为 0.2m/s 以下；轧制速度是另一个非常重要的工艺参数，轧制速度过小，会使轧制时间增大，增加生产成本降低生产率；轧制速度过大，容易发生边裂，产生断带事故；所以应该选择适当的轧制速度，有限元模拟结果显示，轧制速度的改变，对轧件的应变分布无太大影响，应变量的最大值基本都出现在气孔缺陷处，但是增大轧制速度会使应变量增大，轧制速度从 0.2m/s 增大到 0.5m/s ，应变量增加了 192.3% 。

有益效果：

1 ．本发明能够通过轧制将铝硅合金的气孔缺陷降低。

2 ．本发明能够通过轧制将铝硅合金的质量提高。本发明的优点三在于实施例中 , 这里不再重复。

附图说明：

附图 1 是本发明的示意图。图中， 1 为加热炉， 2 为传送带， 3 为轧机， 4 为工件选择装置。

附图 2 是本发明中轧制铝硅合金下压量为 0.4mm 时气孔缺陷图。

附图 3 是本发明中轧制铝硅合金下压量为 0.9mm 时气孔缺陷图。

附图 4 本发明中轧制铝硅合金轧制速度为 0.2m/s 时的气孔缺陷图。

附图 5 本发明中轧制铝硅合金轧制速度为 0.5m/s 时的气孔缺陷图。

具体实施方式：

实施例 1 ：

一种减少铝硅合金气孔缺陷的轧制设备，其组成包括 : 轧制装置，所述的轧制装置由加热炉 1 、传送带 2 、轧机 3 、合金参数检测装置、工件选择装置 4 组成，所述的加热炉 1 与所述的传送带 2 连接，所述的传送带 2 与所述的轧机 3 的轧辊连接，所述的轧辊安装有合金参数检测装置，所述的轧机 3 与工件选择装置 4 连接。

实施例 2 ：

根据实施例 1 所述的减少铝硅合金气孔缺陷的轧制设备，所述的合金检测装置可以检测合金的内部气孔缺陷，所述的工件选择装置 4 接收合金参数检测装置的信息提出不合格产品。

实施例 3 ：

一种减少铝硅合金气孔缺陷的轧制方法，采用常规轧机进行轧制，在轧制过程中，下压量不超过 40% ，轧制速度为 0.2m/s 以下，轧制参数选择采用弹塑性有限元分析方法，以 ANSYS 有限元为平台，基于 GTN 损伤理论，分析轧制过程中气孔缺陷周围的应力应变的变化，进一步分析气孔缺陷的演变规律；研究不同轧制参数时产生缺陷的边界条件，优化工艺参数；首先，应用拉伸实验测定铝硅合金的力学性能，测试出材料的延伸率和抗拉强度参数，将这些参数转化为有限元软件分析参数；其次，研究观察扫描显微镜下气孔缺陷的形貌，根据实际情况建立相应的有限元模型，同时制定模拟方案，模拟在轧制速度和轧制道次一定的情况下，设置下压量分别为 0.4mm 和 0.9mm 分析出气孔缺陷的变化规律；最后，根据有限元模拟的结果，用现场试验的方法来验证细观损伤模型在轧制成型中的应用，验证不同下压量和不同轧制速度下的气孔缺陷变化规律，筛选出最适合的生产参数。

实施例 4 ：

根据实施例 1 所述的减少铝硅合金气孔缺陷的轧制方法，下压量的影响， 4004 铝硅合金的应力分布极不均匀，因为气孔周围在压力作用下很容易发生应力集中，因此轧件首先在应力集中部位发生塑性变形。而且下压量增大，等效应力同时增大。同时模拟结果显示无论下压量多少，应变的分布都很平均，因此下压量的改变对应变分布影响很小。综上所述，下压量是铝硅合金轧制过程中非常重要的工艺参数，在保证轧制效率和轧制质量的前提下，应尽量控制铝硅合金的下压量不应过高，不应超过 40% 。

实施例 5 ：

根据实施例 1 或 2 所述的减少铝硅合金气孔缺陷的轧制方法，轧制速度的影响，轧制速度是另一个非常重要的工艺参数，轧制速度过小，会使轧制时间增大，增加生产成本降低生产率；轧制速度过大，容易发生边裂，产生断带事故。所以应该选择适当的轧制速度。有限元模拟结果现实，轧制速度的改变，对轧件的应变分布无太大影响。应变量的最大值基本都出现在气孔缺陷处。但是增大轧制速度会使应变量增大。轧制速度从 0.2m/s 增大到 0.5m/s 应变量增加了 192.3% 。

Claims (3)

1.一种减少铝硅合金气孔缺陷的轧制设备进行的轧制方法，其特征是：减少铝硅合金气孔缺陷的轧制设备的组成包括：轧制装置，所述的轧制装置由加热炉、传送带、轧机、合金参数检测装置、工件选择装置组成，所述的加热炉与所述的传送带连接，所述的传送带与所述的轧机的轧辊连接，所述的轧辊安装有合金参数检测装置，所述的轧机与工件选择装置连接；所述的合金参数检测装置用于检测合金的内部气孔缺陷，所述的工件选择装置接收合金参数检测装置的信息提出不合格产品；采用常规轧机进行轧制，在轧制过程中，下压量不超过 40% ，轧制速度为 0.2m/s 以下，轧制参数选择采用弹塑性有限元分析方法，以 ANSYS 有限元为平台，基于 GTN 损伤理论，分析轧制过程中气孔缺陷周围的应力应变的变化，进一步分析气孔缺陷的演变规律；研究不同轧制参数时产生缺陷的边界条件，优化工艺参数；首先应用拉伸实验测定铝硅合金的力学性能，测试出材料的延伸率和抗拉强度参数，将这些参数转化为有限元软件分析参数；其次，研究观察扫描显微镜下气孔缺陷的形貌，根据实际情况建立相应的有限元模型，同时制定模拟方案，模拟在轧制速度和轧制道次一定的情况下，设置下压量分别为 0.4mm 和 0.9mm ，分析出气孔缺陷的变化规律；最后，根据有限元模拟的结果，用现场试验的方法来验证细观损伤模型在轧制成型中的应用，验证不同下压量和不同轧制速度下的气孔缺陷变化规律，筛选出最适合的生产参数。

2.根据权利要求 1 所述的减少铝硅合金气孔缺陷的轧制设备进行的轧制方法，其特征是：所述的下压量不超过 40% ， 4004 铝硅合金的应力分布极不均匀，因为气孔周围在压力作用下很容易发生应力集中，因此轧件首先在应力集中部位发生塑性变形，而且下压量增大，等效应力同时增大，同时模拟结果显示无论下压量多少，应变的分布都很平均，因此下压量的改变对应变分布影响很小，综上所述，下压量是铝硅合金轧制过程中非常重要的工艺参数，在保证轧制效率和轧制质量的前提下，应控制铝硅合金的下压量不应过高。

3.根据权利要求 1 所述的减少铝硅合金气孔缺陷的轧制设备进行的轧制方法，其特征是：所述的轧制速度为 0.2m/s 以下；轧制速度过小，会使轧制时间增大，增加生产成本降低生产率；轧制速度过大，容易发生边裂，产生断带事故；所以应该选择适当的轧制速度，有限元模拟结果显示，轧制速度的改变，对轧件的应变分布无太大影响，应变量的最大值基本都出现在气孔缺陷处，但是增大轧制速度会使应变量增大，轧制速度从 0.2m/s 增大到 0.5m/s ，应变量增加了 192.3% 。