CN110560483A - 一种异形辊预制镁合金板坯边部凸度控边轧制方法 - Google Patents

一种异形辊预制镁合金板坯边部凸度控边轧制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种异形辊预制镁合金板坯边部凸度控边轧制方法。针对板坯厚度10—30mm的镁合金中厚板坯轧制薄板过程出现边裂的问题，利用两端带有一定锥度的异形辊先将轧件进行一道次轧制，然后再用平辊将预制边部凸度的板坯轧制成镁合金板材。通过异形辊轧制预制边部凸度后，边部区域温降减缓；在后续平辊轧制时，有利于边部晶粒细化；变形区边部受拉应力大大减小，部分区域受压应力，改善了全流程普通平辊轧制时变形区的应力状态，减弱了边部损伤。本发明方法可有效控制镁合金轧制过程的边裂问题，提高镁合金板材成材率，降低生产成本。

Description

一种异形辊预制镁合金板坯边部凸度控边轧制方法
技术领域
本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种异形辊预制镁合金板坯边部凸度控边轧制方法。
背景技术
镁合金被称为绿色工程材料，具有密度小，比强度、比刚度高，易回收等优点，被广泛应用于航天、军事、汽车等领域；用轧制方法生产镁合金板材，具有生产效率高，生产过程连续性强，易于自动化等优点，但是镁合金是密排六方晶格的金属，室温滑移系少，不满足Von-Mises准则，因此镁合金的塑性变形能力差；镁合金比热容小，导热系数高，板材在加热、轧制过程中和空气、轧辊发生热传递，边部散热快，造成板材温度沿板宽方向呈明显梯度，越靠近边部温度越低，热轧时边部区域易开裂；在轧制变形区，边部和中部金属不同步流动，即中部金属轧向流动大于边部，边部和中部受力不均匀，中部承受三向不均等压应力，而边部受两向压应力和一向拉应力（轧向），越靠近边部拉应力越大，使边部因受拉应力过大产生开裂；镁合金板材边部的开裂，造成资源的浪费，成材率的降低。
因此，本发明针对上述镁合金轧制过程出现边裂的问题开发出一种异形辊预制镁合金板坯边部凸度控边轧制方法，为镁合金轧制工艺环节提供技术保障；该轧制方法可大幅降低镁合金板材边部的损伤，提高板材的成材率。
发明内容
针对镁合金板材轧制过程边部温降快、受拉应力过大出现边裂的问题，本发明目的是提供一种由镁合金中厚板轧制薄板时控制边裂的方法，以提高镁合金板材的成材率，降低生产成本。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种异形辊预制镁合金板坯边部凸度控边轧制方法：利用两端带有一定锥度的异形辊先将轧件进行一道次轧制，预制板坯边部凸度，在随后的平辊轧制时以板坯边部凸度足够的可变形量弥补边部变形能力的不足；具体技术方案针对板坯厚度10—30mm的镁合金中厚板坯轧制薄板过程:
1.所述两端带有一定锥度的异形辊特征：中部为平辊，两端带有锥度，端部与中部的半径差△r≥1/2△h，锥度段水平长度△L为轧辊辊身全长的10%～20%；轧辊长度比轧件宽度长10mm—15mm，以减少轧件边部摩擦或剪切力作用造成的边裂损伤；轧辊结构示意图如图1所示。
2.所述预制边部凸度轧制压下量的确定：针对板坯厚度10—30mm的镁合金板坯，预制边部凸度时压下量△h为轧件厚度的10%～25%，然后再将轧件利用平辊轧制；本发明的工艺示意图如图2所示。
通过所述发明过程，发明一种减弱或控制镁合金板材边裂的轧制方法，可实现镁合金板材边部损伤的有效控制，提高成材率，降低生产成本的目的。
本发明优点及积极效果：
1.通过异形辊轧制预制边部凸度后，边部区域由于金属的挤压堆积作用产生大量塑性热并且和轧辊接触面积相对较小，温降减缓，有利于边部塑性变形。
2.预制边部凸度后，边部和中部厚度不同，在后续平辊轧制时，边部压下量大，有利于边部晶粒细化，提升边部塑性变形能力。
3.第一道次预制边部凸度后再平辊轧制时，变形区边部受拉应力大大减小，部分区域受压应力，改善了全流程普通平辊轧制时变形区的应力状态，减弱了边部损伤。
附图说明
图1为本发明的轧辊结构示意图；其中L——轧辊辊身长度；d——端部直径；△r——中部和端部的半径差；△L——锥度段水平长度。
图2为本发明的工艺示意图。
具体实施方式
所用坯料为AZ31镁合金铸锭，规格为150mm×100mm×15mm（RD×TD×ND）,异形轧辊辊身长度L为110mm，端部直径d为96mm，中部和端部的半径差△r为2mm，锥度段水平长度△L为20mm；平辊：Φ200mm×250mm。
根据图2所示工艺示意图，将AZ31镁合金坯料加热至400℃，经异形辊轧制，压下率为20%，预制边部凸度，然后将轧件用平辊轧制，压下率为33%；利用有限元模拟该方式下本发明轧制方法和两道次平轧辊轧制方法，发现用两道次平轧辊轧制方法，一道次轧制后，轧件边部和中部温度下降很快；两道次轧制时，在轧制变形区边部所受拉应力为53.1Mpa，中部受压应力；轧件的最大损伤值为0.701；而利用本发明轧制方法，一道次异形辊轧制后，边部温度只有轻微下降；两道次平辊轧制时，在变形区边部所受拉应力为26.2Mpa，局部区域受压应力，边部所受拉应力大幅降低；轧件的最大损伤值也下降为0.556；因此本发明方法可有效控制镁合金轧制过程的边裂问题，提高镁合金板材成材率和降低生产成本。

Claims (3)

1.针对板坯厚度10—30mm的镁合金中厚板坯轧制薄板过程出现边裂的问题，一种异形辊预制镁合金板坯边部凸度控边轧制方法，其特征在于:利用两端带有一定锥度的异形辊先将轧件进行一道次轧制，然后再用平辊将预制边部凸度的板坯轧制成镁合金板材。
2.根据权利要求1中所述异形辊，其特征在于：中部为平辊，两端带有锥度，端部与中部的半径差△r≥1/2△h，锥度段水平长度△L为轧辊辊身全长的10%～20%，轧辊长度比轧件宽度长10mm—15mm。
3.根据权利要求1中所述所述预制边部凸度轧制压下量的确定，其特征在于：预制边部凸度时压下量△h为轧件厚度的10%～25%。
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