CN110216146B - 一种低成本镁合金板材控边裂轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种低成本镁合金板材控边裂轧制方法，属于金属材料加工技术领域。针对镁合金板材工业化轧制时存在：立轧或锻压预制凸度难度较大，凸度形状难以控制；舌型缺陷严重，切除面积大；轧制工序较多，板材温降更为明显等问题。发明了一种低成本镁合金板材控边裂轧制方法，包括：机加工预制边部凸度、首道次大压下纵轧、小压下交叉轧制、低温精轧等。本发明提供了一种能够降低成本并有效控制边部裂纹产生的轧制方法，所述低成本镁合金板材控边裂轧制方法，将已在镁合金塑性变形过程得到应用的大压下纵轧、边部预制凸度、交叉轧制等工艺与金属表面加工工艺复合优化，对提高板材轧制成材率、降低成本、节约能源具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种低成本镁合金板材控边裂轧制方法。
背景技术
镁合金的轻量化特性使得其在许多领域有着广阔的应用空间，但由于自身变形温区窄、低温变形能力差、晶体结构特殊等原因，使得其在大压下轧制变形时极易产生严重的边部裂纹，造成了板材成材率低、生产成本大幅增加等问题，这严重阻碍了镁合金产业的发展，而大压下轧制变形作为一种最为经济的提升力学性能的加工方法，在镁合金加工领域被广泛应用，因此急需发明一种能够不大幅增加成本却能有效控制边部裂纹的轧制工艺。针对这一问题提出了交叉轧制、边部变形预制凸度（MAS）轧制等方法，但在坯料较厚时轧制时效果不佳，无法达到较为理想的晶粒细化效果。
交叉轧制、边部变形预制凸度（MAS）轧制等方法对镁合金板材轧制裂纹控制有明显的效果，然而这些轧制方法不同程度存在以下突出问题：①如边部变形预制凸度轧制过程，坯料厚度较大时，通过立轧或锻压预制凸度难度较大，凸度形状难以控制；②如交叉轧制过程，轧制压下量较大时产生严重的舌型缺陷，导致后期切除面积较大；③轧制工序较多，板材温降更为明显，对控制裂纹更为不利。
因此，本发明针对上述镁合金板材轧制过程面临的问题开发出一种低成本镁合金板材控边裂轧制方法，对提高板材轧制成材率、降低成本、节约能源具有重要的意义。
发明内容
针对镁合金板材工业化轧制时存在的问题，本发明的目的是提供一种能够降低成本并有效控制边部裂纹产生的轧制方法。所述低成本镁合金板材控边裂轧制方法，将已在镁合金塑性变形过程得到应用的大压下纵轧、边部预制凸度、交叉轧制等工艺与金属表面除磷复合优化，在控制边部裂纹的同时降低生产成本，基本工艺流程如图1所示。将镁合金方形铸锭在开坯轧制前通过切割、铣削、打磨去除表面缺陷，并加工边部预制凸度，凸度形状如图2所示，其边部最大凸度高度y与凸度宽度x由式1确定，将轧件加热至轧制温度，通过首道次大压下纵轧将机加工产生的凸度轧平，在不产生边部裂纹的前提下使板材内部晶粒充分细化；通过小压下交叉轧制直至板宽达到目标宽度，多道次的交叉轧制能够有效弱化板材单向轧制产生的各向异性缺陷；按照所需板材规格，将轧件利用预热和过程保温减小温降，并轧至目标厚度，低温轧制有利于提高其强度。
式中，y为边部最大凸度高度，x为凸度宽度，B为轧制宽展量，H为初始板厚，∆h为首道次大压下纵轧压下量。
本发明包括：机加工预制边部凸度、首道次大压下纵轧、小压下交叉轧制、低温精轧四大步骤，具体发明过程如下。
⑴机加工预制边部凸度：选取方形镁合金铸锭，通过切割、铣削、打磨在表面缺陷去除过程中加工边部预制凸度，凸度形状和尺寸由初始板厚、轧制宽展量、首道次大压下纵轧压下量决定，具体数值由式（1）确定。
⑵首道次大压下纵轧：将预制凸度的镁合金铸锭加热至450℃，进行一道次压下量为40％～50％的大压下纵轧，基于边部预制凸度可变形金属量的增大，在轧制过程有效减缓边部纵向拉应力作用，使得板材边部无裂纹萌生，且板材边部最大压下量达到50％～60％，边部晶粒比中部晶粒细化效果更为显著，边部变形能力与中部趋于一致，大幅提升其变形能力。
⑶小压下交叉轧制：进行多道次小压下纵横交叉轧制，道次压下量30％，以轧制过程无裂纹产生为基准，直至板宽达到目标宽度，多道次的交叉轧制能够有效弱化板材单向轧制产生的各向异性缺陷。
（4）低温精轧：按照所需板材规格，利用预热和过程保温减小温降，并轧至目标厚度，低温轧制有利于提高其强度。
本发明优点及积极效果：
1.采用本发明的低成本控边裂轧制方法，工艺简单易行，成本较低，仅通过铣削铸锭表面铸造缺陷机加工深度即实现了边部预制凸度，省去了立轧或锻压制备凸度工序，可控制边部凸度形状以得到更好的裂纹控制效果。
2. 采用本发明的低成本控边裂轧制方法，由于在边部预制了凸度，以增大可变形量来弥补变形能力不足，在压下量为40％～50％时不会产生裂纹，且由于压下量较大，使得板材内部晶粒细化，且交叉轧制使得各向异性缺陷弱化，低温精轧使板材强度提高，板材形状与所需形状基本一致。
3. 采用本发明的轧制工艺可大幅降低生产成本，使板材总成材率提高20％以上，同时该方法还可用于其它需要控制裂纹及板形的金属轧制过程。
附图说明
图1为本发明低成本镁合金板材控边裂轧制方法工艺流程图。
图2为本发明低成本镁合金板材控边裂轧制方法边部凸度示意图。
具体实施方式
坯料为AZ31镁合金铸锭，规格为：厚╳宽╳长=350mm╳500mm╳500mm，表层铸造缺陷铣削厚度50 mm，产品规格为：厚╳宽╳长=10mm╳1000mm╳1000mm，轧辊长度1500mm。
根据本发明所述方法：采用机床除去表层缺陷，考虑到除去表层缺陷后板材厚度发生变化，为保证边部预制凸度金属余量充足，设定初始轧制板材中部厚度为220mm，第一道次压下量为110mm，宽展量为40mm，则根据式1可得，需制备的边部最大凸度高度为12.43mm，凸度宽度为177mm，加工完成后将轧件加热至450℃并保温30分钟，而后进行压下量为110mm的首道次大压下纵轧，轧平边部凸度并细化板材内部晶粒，此时轧件厚度为110mm，连续以轧件厚度的30％为压下量进行小压下交叉轧制，直至轧件宽度与目标板宽一致时停止，即板宽达到1000mm左右时停止，而后将轧件进行低温精轧，轧制压下率小于板厚的10%，直至板材厚度达到10mm时停止，全过程采用预热和过程保温保持其较好的塑性变形能力。
Claims (3)
1.一种低成本镁合金板材控边裂轧制方法，包括：机加工预制边部凸度、首道次大压下纵轧、小压下交叉轧制、低温精轧四大步骤，所述机加工预制边部凸度，其特征在于：选取方形镁合金铸锭，通过切割、铣削、打磨在表面磷皮去除过程中加工边部预制凸度，凸度形状和尺寸由初始板厚、轧制宽展量、首道次大压下纵轧压下量决定，边部凸度形状确定方法为：
式中，y为凸度最大高度，x为凸度宽度，B为轧制宽展量，H为初始板厚，∆h为首道次大压下纵轧压下量。
2.根据权利要求1中所述的低成本镁合金板材控边裂轧制方法，其特征在于；所述首道次大压下纵轧：将预制凸度的镁合金铸锭加热至450℃，进行一道次压下量为40％～50％的大压下纵轧，基于边部预制凸度可变形金属量的增大，在轧制过程有效减缓边部纵向拉应力作用，使得板材边部无裂纹萌生，且板材边部最大压下量达到50％～60％，边部晶粒比中部晶粒细化效果更为显著，边部变形能力与中部趋于一致，大幅提升其变形能力。
3.根据权利要求1中所述的低成本镁合金板材控边裂轧制方法，其特征在于；所述小压下交叉轧制：进行多道次小压下纵横交叉轧制，道次压下量30％，以轧制过程无裂纹产生为基准，直至板宽达到目标宽度，多道次的交叉轧制能够有效弱化板材单向轧制产生的各向异性缺陷；所述低温精轧：按照所需板材规格，利用预热和过程保温减小轧件温降，并轧至目标厚度，低温轧制有利于提高其强度。
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