JPH09300002A - Rolled metallic product with gloss - Google Patents

Rolled metallic product with gloss

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JPH09300002A
JPH09300002A JP12383896A JP12383896A JPH09300002A JP H09300002 A JPH09300002 A JP H09300002A JP 12383896 A JP12383896 A JP 12383896A JP 12383896 A JP12383896 A JP 12383896A JP H09300002 A JPH09300002 A JP H09300002A
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JP
Japan
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roll
sheet
plow
rolling
aluminum
Prior art date
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Pending
Application number
JP12383896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shen Sheu Simon
シェン シェウ サイモン
G Hector Louis Jr
ジー.ヘクター,ジュニア ルイス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Howmet Aerospace Inc
Original Assignee
Aluminum Company of America
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Filing date
Publication date
Application filed by Aluminum Company of America filed Critical Aluminum Company of America
Priority to JP12383896A priority Critical patent/JPH09300002A/en
Publication of JPH09300002A publication Critical patent/JPH09300002A/en
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  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve deep drawability, and also to give excellent gloss by forming a prow structure on a sheet surface, using rolls with fine bowl shaped recessing patterns when rolling an aluminum sheet for an automobile panel. SOLUTION: A rolling mill to be used must be a 4 high rolling mill. On the surface 14 of the work roll of the 4 high rolling mill, almost circular recesses 16 with 50.5 to 255μm in diameter and 0.4 to 10.0μm in depth are formed. The recesses 16 must be formed by laser beam or electron beam working. After the working, an annular rise occurred on the periphery of the recess 16 is removed by a machine or chemical grinding, etc. At the time of rolling, rolling mill lubricating oil is used. Cold rolling is performed with an about 70% draft, and by partially pushing backward the sheet material 12 into the bowl shaped recessed part 16 on the surface of the roll to give an action, and the prow 28 is formed. In addition, a rough surface with lots of these prows can be made on either of one surface of the sheet 12 or both surfaces. Also, at the time of press working, these projections must be easily leveled, and after painting, even their traces must be hard to detect.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば多数のスタ
ンドにおける指向性研磨されたロールで達成できる加工
率よりも大きな、圧延機の1つの最終スタンドにおける
加工ロールの表面凹凸肌構造(texture)で達成
できる薄板肉厚の加工率を使用した、自動車の車体を構
成するための金属薄板製品に関する。この与えられる金
属薄板は、その後の製造工程のための機能特性、例えば
プレスでの成形性、スポット溶接性、薄板から部材を成
形するプレスにおける薄板面から工具面へのかじりまた
は付着性の金属移行に抵抗する耐性、および塗装または
被覆される前後の薄板面の見栄えを向上される。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a textured surface texture of working rolls in one final stand of a rolling mill, which is greater than, for example, the working rate achievable with directionally polished rolls in multiple stands. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a metal thin plate product for constructing a car body of an automobile, which uses a processing rate of a thin plate thickness that can be achieved. This provided metal sheet has functional properties for the subsequent manufacturing process, such as formability in the press, spot weldability, galling or adhesive metal transfer from the sheet surface to the tool surface in a press for forming a member from the sheet. Resistance to abrasion, and the appearance of the thin plate surface before and after coating or coating are improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】1991年6月25日付けで付与された
本出願人の初期の米国特許第5025547号の記載を
本明細書に援用する。この特許自体は、圧延機の各スタ
ンドにおける加工ロールおよびバックアップロールの両
方のミクロ工学技術による表面凹凸肌構造に係わり、各
スタンドは潤滑、摩耗および牽引力(トラクション)を
伴う特定の圧延条件に調整されるようになされ、圧延機
の最終スタンドが加工ロール表面の凹凸肌構造によって
薄板製品の表面をエンボス加工するようにして、ストリ
ップまたは薄板の厚さを圧延して減少させる。これはそ
の特許公報の第3欄の下部に第63行から記載されてい
る。圧延工程の最終スタンドにおける加工ロール表面の
凹凸肌構造は、米国特許第5025547号の特許図面
の第5図の顕微鏡写真に示されている。最終スタンド以
外の全スタンドにおけるストリップ表面に形成された凹
凸肌構造は、圧延機の後段スタンドにおける加工ロール
の作用で薄板面から概ねに除去されることに留意すべき
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION The description of Applicants' earlier U.S. Pat. No. 5,025,547, issued June 25, 1991, is hereby incorporated by reference. This patent pertains to micro-engineered surface textures for both working and backup rolls on each stand of a rolling mill, where each stand is tuned to specific rolling conditions with lubrication, wear and traction. Thus, the final stand of the rolling mill embosses the surface of the sheet product by the textured surface of the work roll, rolling and reducing the thickness of the strip or sheet. This is described from line 63 at the bottom of column 3 of that patent publication. The uneven skin structure on the surface of the processing roll in the final stand of the rolling process is shown in the micrograph of FIG. 5 of the patent drawing of US Pat. It should be noted that the uneven surface structure formed on the strip surface in all the stands other than the final stand is generally removed from the thin plate surface by the action of the working roll in the latter stand of the rolling mill.

【0003】更に、本出願人の上述した特許における最
終スタンドの加工ロールは、該特許公報の第4欄の頂部
に記載されているように、連続したヘリカル(らせん)
溝を備えることができる。このような表面凹凸肌構造
は、出願人の本願図面の図29に示された薄板表面を形
成する。連続ヘリカル溝の凹凸肌構造は異方性(指向
性)であり、得られた薄板の凹凸肌構造もまた本願の図
29に示されるように指向性にされる。このような表面
凹凸肌構造で、薄板肉厚を大きく減少させる、すなわち
55%またはそれを超える加工率で圧延することは困難
である。溝付き凹凸肌構造の目的は、ロール表面凹凸肌
構造のチャンネル(溝状部)に潤滑剤を絞り込むことで
潤滑剤を除去することである。それ故に、薄板と加工ロ
ールの境界は冷間ロール工程の最終スタンドでの大きな
厚さの減少を行うように十分に潤滑されてはいない。ら
せん状溝凹凸肌構造は、高速度で圧延して非常に光沢の
ある、すなわち鏡面光沢度を向上させた薄板と製品を製
造することを目的とする低減厚による圧延工程のために
設計された。
In addition, the working roll of the final stand in Applicants' above-mentioned patent is a continuous helical as described at the top of column 4 of that patent publication.
A groove can be provided. Such a surface texture skin structure forms the sheet surface shown in FIG. 29 of Applicant's drawing. The uneven skin structure of the continuous helical groove is anisotropic (directivity), and the uneven skin structure of the obtained thin plate is also made directional as shown in FIG. 29 of the present application. With such a textured surface structure, it is difficult to significantly reduce the thin plate thickness, that is, to roll at a working rate of 55% or more. The purpose of the grooved uneven skin structure is to remove the lubricant by narrowing the lubricant into the channels (grooves) of the roll surface uneven skin structure. Therefore, the sheet / work roll interface is not sufficiently lubricated to provide a large thickness reduction at the final stand of the cold roll process. The spiral groove texture is designed for rolling process with reduced thickness intended to produce sheets and products that are rolled at high speed to produce very shiny, i.e. improved specular gloss. .

【0004】上述の特許の図5のクレーター付き表面凹
凸肌構造によってもこのような大きな減厚は予測でき
ず、これは特許の目的が、薄板が圧延機を出る前に加工
ロール面の凹凸肌構造によって薄板表面をエンボス加工
することで最終薄板製品の等方性で非指向性の面を形成
することにあるからである。いずれの大きな厚さの減少
も、後で詳細に説明するように、薄板面に実質的な擦過
(smearing)を生じる。上述した特許におい
て、減厚は15%〜54%の範囲内であり、この範囲は
3〜10%の程度の薄板肉厚の減少を伴う調質圧延時の
それを実質的に超えた薄板肉厚の減少を含む。
Such a large reduction in thickness cannot be predicted even by the surface uneven surface structure with craters shown in FIG. 5 of the above-mentioned patent. The purpose of the patent is that the thin surface uneven surface of the working roll before exiting the rolling mill. This is because the structure is to emboss the surface of the sheet to form an isotropic and non-directional surface of the final sheet product. Any significant thickness reduction results in substantial smearing of the sheet surface, as will be described in detail below. In the patents mentioned above, the reduction is in the range of 15% to 54%, which range is substantially above that during temper rolling with a reduction in sheet thickness of the order of 3 to 10%. Including thickness reduction.

【0005】鋼およびアルミニウム薄板は、減厚工程で
薄板に係合するように加工ロールを使用した圧延機で作
られた製品である。加工ロールの研磨された面は、サン
ドブラスト、放電凹凸肌構造形成(EDT)、CO2
ーザー凹凸肌構造形成および電子ビーム凹凸肌構造形成
のような仕上げ技術を使用して、異なる凹凸肌構造を備
えることができる。これらの方法は、加工ロール面に沿
って個別に配置される微細クレーター(本明細書の図面
の図3に示されるように)から、大いにランダムな要素
を有する凹凸の不規則状態(図14に示されるように)
までの範囲で、各種微細表面粗度(あらさ)面形態を与
える。レーザーおよび電子ビーム技術は加工ロール面に
確定的なクレーター模様を形成することができるが、放
電加工機によって与えられたクレーター模様は図14に
示すように実質的にランダムな要素を有する。これらの
技術は一般に、「アイアン・アンド・スチール・エンジ
ニア」第68巻、第8号、1991年8月、および本出
願人の論文「収束されたエネルギービームの加工ロール
面凹凸肌構造形成科学および技術」ジャーナル・オブ・
マテリアルズ・プロセッシング・アンド・マニファクチ
ャリング・サイエンス第2巻、1993年6月に記載さ
れている。
Steel and aluminum sheet are products made on rolling mills that use work rolls to engage the sheet during the thickness reduction process. The polished surface of the processing roll is provided with different textured skin structures using finishing techniques such as sandblasting, electrical discharge textured texture formation (EDT), CO 2 laser textured texture formation and electron beam textured texture formation. be able to. These methods are based on fine craters (as shown in FIG. 3 of the drawings herein) placed individually along the work roll surface, to irregular irregularities with highly random elements (see FIG. 14). (As shown)
In the range up to, various fine surface roughness (roughness) surface morphologies are given. While laser and electron beam techniques can create a deterministic crater pattern on the work roll surface, the crater pattern provided by the electrical discharge machine has substantially random elements as shown in FIG. These techniques are generally described in "Iron and Steel Engineers" Vol. 68, No. 8, August 1991, and in the applicant's paper "Converged Energy Beam Machining Roll Surface Convex Skin Structure Formation Science and. Technology "Journal of
Materials Processing and Manufacturing Science, Volume 2, June 1993.

【0006】上述の技術で形成された加工ロール面の凹
凸肌構造は、僅かな減厚で薄板肉厚を減少させる圧延
(例えば典型的には5%未満の減厚)時に薄板面をエン
ボス加工するために使用される。図3に示されたのと同
様なクレーター凹凸肌構造を有する加工ロール面は図4
に示すようにして薄板面を押印する。これは薄板面に、
プラトー部分(台地状部分)を取囲む環状凹部の配列を
形成し、プラトー部分の面は凹凸肌構造形成の前の加工
ロールの研磨仕上げを表している。
The uneven surface structure of the working roll surface formed by the above-described technique embosses the thin plate surface during rolling (for example, typically less than 5% reduction) to reduce the thin plate thickness with a slight reduction in thickness. Used to A processing roll surface having a crater uneven skin structure similar to that shown in FIG. 3 is shown in FIG.
Imprint the thin plate surface as shown in. This is a thin plate,
An array of annular recesses surrounding the plateau portion (plateau-like portion) is formed, and the surface of the plateau portion represents the polishing finish of the processing roll before the formation of the uneven skin structure.

【0007】現在、このような凹凸肌構造形成された加
工ロール面は一般に自動車の車体用薄板に使用される。
しかしながら、多数の重大な圧延に関係した問題点が以
下に説明する理由のために引続き存在している。これら
の問題点は、圧延時の薄板肉厚の圧延で一層悪化する傾
向を示し、これにより或る軽い減厚を超える添付された
図3の表面凹凸肌構造の使用を妨げる。
At present, the working roll surface having such an uneven skin structure is generally used for a thin plate for an automobile body.
However, a number of significant rolling related problems continue to exist for the reasons explained below. These problems tend to be exacerbated by rolling thin sheet thickness during rolling, thereby preventing the use of the attached textured skin structure of FIG. 3 over some light reduction.

【0008】例えば、指向性の研磨ロールで達成できる
薄板肉厚の減厚は、後で詳細に説明するように、比較的
小さなロール間隙力およびロールトルクで底打ちするか
らである。
For example, the reduction of the thin plate thickness that can be achieved by the directional polishing roll is because the thickness of the thin plate bottoms with a relatively small roll gap force and a roll torque, as will be described later in detail.

【0009】同様に、潤滑のない比較的低い速度(例え
ば毎分150m(500フィート))における冷間圧延
での薄板肉厚の小さな減厚(例えば典型的には3%未
満)によれば、加工ロールの面の凹凸肌構造形成が不完
全であるので加工ロール面の表面形態(トポグラフィ
ー)は部分的にのみ薄板面に押印すなわちエンボス加工
される。このような不完全な表面凹凸肌構造形成は加工
ロール鋼の各種の合金化剤によるビームエネルギーの不
規則な吸収によって生じ、例えばこれにより不完全な加
工ロール面の凹凸肌構造をもたらし得る。添付図面の図
5は不完全な表面凹凸肌構造形成の例であり、図5は電
子ビーム技術によって形成された加工ロールの環状クレ
ーター凹凸肌構造(図3に示されたのと同様)の不完全
なエンボス形成を示す鋼薄板面の代表的な面積部分の形
態を示す線画(stylus)を示している。
Similarly, small reductions in sheet thickness (eg, typically less than 3%) in cold rolling at relatively low speeds without lubrication (eg, 150 meters (500 feet) per minute) The surface morphology (topography) of the processing roll surface is imprinted, ie, embossed, only partially on the thin plate surface because the formation of the uneven texture structure on the surface of the processing roll is incomplete. Such incomplete surface uneven skin structure formation is caused by irregular absorption of beam energy by various alloying agents of the working roll steel, which may result in an incomplete uneven texture structure of the working roll surface. FIG. 5 of the accompanying drawings is an example of an incomplete surface uneven skin structure formation, and FIG. 5 shows an example of an annular crater uneven skin structure (similar to that shown in FIG. 3) of a processing roll formed by an electron beam technique. The line drawing (stylus) which shows the form of the typical area part of the steel thin plate surface which shows perfect embossing is shown.

【0010】エンボス加工された薄板の表面粗度(あら
さ)は典型的に自動車用薄板の機能的要求値に合致し、
指向性の研磨における実質的に異方性の表面粗度(あら
さ)を有する加工ロールによって圧延された通常の薄板
面の見栄えよりも良好な塗装面を有することができる。
しかしながら、個別の表面粗度(あらさ)を有する薄板
凹凸肌構造の塗装された表面像の明瞭さは、ロール面の
研磨部分(添付図4に見られるような)によって与えら
れた背景表面粗度のために、また塗装仕上げを通して示
され得る凹凸肌構造自体によって、最適化されない。
The surface roughness of the embossed sheet typically meets the functional requirements of automotive sheet,
It is possible to have a coated surface that is better than the appearance of a conventional sheet surface rolled by a processing roll having a substantially anisotropic surface roughness (roughness) in directional polishing.
However, the clarity of the painted surface image of a sheet texture with individual surface roughness (roughness) depends on the background surface roughness provided by the polished portion of the roll surface (as seen in Figure 4 of the accompanying drawings). Is not optimized for, and by the textured texture itself, which can be shown through the paint finish.

【0011】金属薄板の圧延時の摩耗屑片の発生は、C
2 、電子ビーム、放電による表面凹凸肌構造形成装置
で形成されたロール面凹凸肌構造に関係した最も重要な
圧延上の問題点の1つである。この摩耗メカニズムの特
徴を良く理解するために、これらの装置で作られた凹凸
肌構造形態の幾つかの説明が望ましい。CO2 レーザー
および電子ビーム装置の場合は、これらの装置で発生さ
れた表面粗度の「クレーター」として知られた1つの要
素は、十分な平均エネルギー密度(これはビーム強度と
パルス作動時間との積である)の1以上のパルスで加工
ロール面の微視的な量を溶融するようにして発生される
のであり、個々のパルスはCO2 レーザーの場合は電磁
放射で構成され、または電子ビーム装置の場合は加速し
た電子で構成される。各クレーターはほぼ環状のリムで
構成され、このリムはロール面の平均表面粗度に対して
隆起し、また典型的に陥没部と参照される凹部が図8に
示すようにロール面に形成される。クレーターのリムは
一般に平均ロール表面粗度に対して傾斜して、その傾斜
角度はまさに急勾配(例えば15゜〜50゜)である。
パルスビームがロール面に衝突する位置に対する高速ガ
ス補助の角度を調整することにより、CO2 装置は1つ
の隆起した「ハンプ(プラウ)」および1つの凹部で構
成された非対称クレーターの形態を生じる。図11はこ
のような隆起したハンプの形態を示す線画である。平均
ロール表面粗度に対するいずれの1つのハンプの傾斜も
また全く大きい。
The generation of wear debris during rolling of a thin metal sheet is C
This is one of the most important rolling problems related to the roll surface uneven texture structure formed by the surface uneven texture structure forming device by O 2 , electron beam, and discharge. In order to better understand the characteristics of this wear mechanism, some explanation of the textured topography made with these devices is desirable. For CO 2 laser and electron beam devices, the generated surface roughness in these devices one of the elements known as "crater" is sufficient average energy density (which is the beam intensity and the pulse operation time Is produced by melting one of the microscopic quantities of the work roll surface with one or more pulses, which in the case of a CO 2 laser is composed of electromagnetic radiation, or an electron beam. In the case of a device, it is composed of accelerated electrons. Each crater is composed of a substantially annular rim which is raised relative to the average surface roughness of the roll surface and which typically has depressions, referred to as depressions, formed in the roll surface as shown in FIG. It The rim of the crater is generally inclined with respect to the average roll surface roughness, and the inclination angle is just steep (for example, 15 ° to 50 °).
By pulse beam to adjust the angle of the fast gas adjunct to a position impinging on the roll surface, CO 2 will impose a form of one of the raised "hump (plow)" and asymmetric craters comprised of one recess. FIG. 11 is a line drawing showing the form of such a raised hump. The slope of any one hump relative to the average roll surface roughness is also quite large.

【0012】放電技術(EDT)で形成された加工ロー
ルの凹凸肌構造による薄板肉厚の軽い圧延で得られるエ
ンボス加工シート面の凹凸肌構造は識別可能な列をなし
た一連のプラトー部分および陥没部分で典型的に構成さ
れており、これらは誘電性(すなわち初期は非導電性)
の流体媒体を通る放電電極の多数回のスパークによって
加工ロール面に形成(逆状態)される。プラトー縁部も
またまさに急勾配でギザギザしている。これは添付図面
の図14に見られる。図14は2008アルミニウム合
金薄板面の形態を示す線画であり、急勾配でギザギザし
ている面は放電装置で凹凸肌構造を形成された加工ロー
ル面の刻印による。
The textured structure on the embossed sheet surface obtained by light rolling of thin sheet thickness due to the textured structure of the processing roll formed by the electric discharge technique (EDT) has a series of plateau portions and depressions in a distinguishable row. Is typically composed of parts, which are dielectric (ie initially non-conductive)
Is formed on the work roll surface (reverse state) by multiple sparks of the discharge electrode passing through the fluid medium of. The plateau edge is also very steep and jagged. This is seen in Figure 14 of the accompanying drawings. FIG. 14 is a line drawing showing the morphology of the 2008 aluminum alloy thin plate surface, and the steep and jagged surface is due to the marking of the processing roll surface having the uneven skin structure formed by the discharge device.

【0013】それ故に、微細切削摩耗のメカニズムは、
凹凸肌構造を形成された加工ロールのロールバイト(噛
み込み)において摩耗屑片が発生する優勢モードとなる
傾向を示す。例えば圧延する自動車用薄板に使用される
加工ロールによれば、平均クレーター・リム高さまたは
非対称の「ハンプ」の平均高さはロール研磨作業で生じ
た平均的な加工ロール背景表面粗度を典型的に超える。
クレーター・リムまたは非対称「ハンプ」が薄板面を圧
接作用(plow)して小片を薄板面から剥離するとき
に、それなりに微細切削が生じる。凹凸肌構造を形成さ
れたロールで圧延するときのロールバイトに生じる摩耗
屑の全量は、加工ロールと薄板面との巻のスライド距離
に比例する。このスライド距離は薄板ゲージ肉厚、肉厚
加工率(減厚率)および加工ロール径の関数である。凹
凸肌構造形成されたロールバイトにおいて生じる摩耗屑
に影響する他の要因は、平均ロール背景表面粗度に対す
るクレーターリムまたは非対称「ハンプ」の平均勾配で
ある。この勾配が一般に20゜そこらを超えると、15
%を超える薄板肉厚の加工率の場合に圧延工程で高レベ
ルの摩耗屑が予測できる。
Therefore, the mechanism of fine cutting wear is
It shows a tendency to become a dominant mode in which abrasion debris is generated in a roll bite (biting) of a processing roll having an uneven skin structure. For example, according to processing rolls used for rolling automotive sheet metal, the average crater rim height or the average height of the asymmetric "hump" is typical of the average processing roll background surface roughness produced during roll polishing operations. Exceed.
As the crater rim or asymmetric "hump" plows the sheet surface and separates the small pieces from the sheet surface, there is some fine cutting. The total amount of wear debris generated on a roll bite when rolling with a roll having an uneven surface structure is proportional to the sliding distance between the work roll and the thin plate surface. This sliding distance is a function of the thin plate gauge wall thickness, the wall thickness processing rate (thickness reduction rate), and the processing roll diameter. Another factor affecting wear debris produced in textured roll bites is the average slope of the crater rim or asymmetric "hump" with respect to average roll background surface roughness. Generally, if this gradient exceeds 20 °,
Higher levels of wear debris can be predicted in the rolling process for thin plate thicknesses above%.

【0014】したがって過度の摩耗屑は最終薄板製品に
美的問題点をもたらす。何故ならばこの屑が薄板に圧延
されるか、または加工ロール面に移動して、そこで更に
薄板面を損傷するような鋭い切刃状縁のように作用する
からである。このために、凹凸肌構造形成ロールの使用
は、加工ロール面と薄板面との間の滑りが比較的僅かで
あるので一般に薄板肉厚を小さな加工率で圧延してるこ
とに制限されている。このような低加工率は、実質的な
量の屑を発生させない傾向を示す。
Excessive wear debris therefore poses aesthetic problems to the final sheet product. This is because the debris is rolled into a sheet or moves to the work roll surface where it acts like a sharp cutting edge that further damages the sheet surface. For this reason, the use of the uneven skin structure forming roll is generally limited to rolling the thin plate thickness at a small working rate because the slip between the working roll surface and the thin plate surface is relatively small. Such a low processing rate tends not to generate a substantial amount of waste.

【0015】調質圧延は4段式すなわち2つのバックア
ップロールおよび2つの加工ロールを有する圧延機で時
に応じて実施される。この場合、加工ロールとバックア
ップロール間の接触応力はストリップと加工ロールとの
間の境界での接触応力よりも格段に高くなる。この理由
は、バックアップロール面および加工ロール面が接触す
るようになされる部分の幅は加工ロール面および薄板面
との間の接触部分の幅よりもかなり小さいという事実に
よる。また、薄板は典型的に引張り応力のもとにおか
れ、この引張り応力は所望の加工率を達成するために必
要な通常の接触応力を減少するように作用する。それ故
に、クレーター・リム(レーザーまたは電子ビーム技術
の場合)または鋭い切刃状縁(放電技術の場合)が圧延
工程時にバックアップロール面に繰返し窪みを形成する
結果としてバックアップロール面の摩耗およびその最終
的な厳しい損傷が生じる。
Temper rolling is sometimes carried out on rolling mills with four stages, ie two backup rolls and two working rolls. In this case, the contact stress between the working roll and the backup roll is significantly higher than the contact stress at the boundary between the strip and the working roll. The reason for this is due to the fact that the width of the part where the backup roll surface and the working roll surface are brought into contact is considerably smaller than the width of the contact part between the working roll surface and the thin plate surface. Also, the sheet is typically subjected to tensile stress, which acts to reduce the normal contact stress required to achieve the desired conversion. Therefore, the crater rim (in the case of laser or electron beam technology) or the sharp cutting edge (in the case of electric discharge technology) repeatedly forms recesses in the backup roll surface during the rolling process, resulting in wear of the backup roll surface and its final result. Severe damage occurs.

【0016】加工ロールの鋼材は一般にバックアップロ
ール鋼よりも硬く、それ故に凹凸肌構造形成された加工
ロール面の高所部分バックアップロールに食込んで小さ
な鋼片の発生およびバックアップロール面の凹所形成を
もたらす。幾つかの簡単な技術による推測によれば、少
なくとも図8の環状クレーター形態の場合または図11
の非対称「ハンプ」形態の場合には、加工ロールの表面
凹凸肌構造はアルミニウム工業界で一般的に見られるよ
うな圧延工程のもとでバックアップロール面に凹部を形
成することを実際に行うことが可能である。これにはま
ず加工ロール面とバックアップロール面との間の潤滑膜
厚を推測して、潤滑膜がこれらの2つの面を引離してい
るかどうか、または凹凸肌構造の高さが平均でこの膜厚
を超えているかどうかを判定することが必要である。次
ぎに、加工ロール面の凹凸肌構造がバックアップロール
面に実際に接触しない状態のもとでは、加工ロールとバ
ックアップロールの接触部に沿って生じる関連した接触
応力がバックアップロール面の損傷を促進するのに十分
な大きさであるか否かを判定することが必要である。以
下の展開は、図3に示したような環状クレーター形態場
合に制限されるが、図11のハンプ形態の場合に拡張す
ることもできる。
The steel material of the working roll is generally harder than that of the backup roll steel. Therefore, the working roll surface having the uneven surface structure is eroded into the backup roll at a high place, and small steel pieces are generated and a recess is formed on the backup roll surface. Bring According to some simple techniques, at least in the case of the annular crater morphology of FIG.
In the case of the asymmetric "hump" form, the surface texture of the processing roll is actually the formation of depressions on the backup roll surface under the rolling process commonly found in the aluminum industry. Is possible. To do this, first estimate the lubricating film thickness between the processing roll surface and the backup roll surface, and determine whether the lubricating film separates these two surfaces, or whether the height of the uneven skin structure is the average of this film. It is necessary to determine if the thickness is exceeded. Next, under the condition that the uneven surface structure of the processing roll surface does not actually contact the backup roll surface, the related contact stress generated along the contact portion between the processing roll and the backup roll promotes the damage of the backup roll surface. It is necessary to determine whether or not the size is large enough. The following developments are limited to the annular crater configuration as shown in FIG. 3, but can be extended to the hump configuration of FIG.

【0017】加工ロールおよびバックアップロールの間
の潤滑膜厚は、ディー・ドウソン氏およびジー・アール
・ヒッギンソン氏による「弾性流体力学の潤滑」、パー
ガモン・プレス、ロンドン、1966年に見出されるよ
うに、以下の式を使用する等温線接点に関する周知のド
ウソンおよびヒッギンソンの公式を使用して推測でき
る。すなわち、
Lubricating film thickness between working and backup rolls, as found in Dee Dowson and G. R. Higginson, "Elastohydrodynamic Lubrication," Pergamon Press, London, 1966, This can be inferred using the well known Dowson and Higginson formula for isotherm contacts using the following equation: That is,

【数1】 [Equation 1]

【数2】 [Equation 2]

【0018】アルミニウム工業界における多くの4高圧
延形状を代表する以下の材料および工程のパラメータが
数1に代入される。すなわち uW =ub =7.64m/秒 yi =0.001m EW =Eb =207GPa LSW=0.0254m LWb=0.0254m RW =0.27m Rb =0.64m β=0.03 γ=14.5GPa-1 μo =2.7×10-3Pa・秒 vW =vb =0.33 σy =1.4×108 Pa (アルミニウム合金
2008に関する) ここで、接触長さLSWおよびLWbは説明のためだけの目
的で選定されている。薄板肉厚の加工率は単純にβ×1
00、すなわちこの状況では3%であることに注意しな
ければならない。
The following material and process parameters, which are representative of many 4-rolled shapes in the aluminum industry, are substituted into equation 1: That is, u W = u b = 7.64 m / sec y i = 0.001 m E W = E b = 207 GPa L SW = 0.0254 m L Wb = 0.0254 m R W = 0.27 m R b = 0.64 m β = 0.03 γ = 14.5 GPa −1 μ o = 2.7 × 10 −3 Pa · sec v W = v b = 0.33 σ y = 1.4 × 10 8 Pa (related to aluminum alloy 2008) , The contact lengths L SW and L Wb have been chosen for illustrative purposes only. The processing rate for thin plate thickness is simply β × 1
It should be noted that 00, ie 3% in this situation.

【0019】計算値は以下の通である。すなわち aSW=0.0028m w=1.0×104 N E’=232GPa G=3364 R’=0.19m U=4.7×10-13 W=8.9×10-6 ここで、「ニュートン/メートル2 」に関する適当な単
位表示は「パスカル」であり、接頭表記「G」はギガを
表し、これは「109 」の倍数を示す。
The calculated values are as follows. That is, a SW = 0.0028 m w = 1.0 × 10 4 NE ′ = 232 GPa G = 3364 R ′ = 0.19 m U = 4.7 × 10 −13 W = 8.9 × 10 −6 Here, suitable unit displays on "Newtons / meter 2" is "Pascal", prefix notation "G" represents a Giga, which indicates a multiple of "10 9".

【0020】数1及び数2に上述の値を使用すれば、バ
ックアップロールと加工ロールとの間の、数1及び数2
により与えられた潤滑膜厚は、
If the above values are used for the equations 1 and 2, the equations 1 and 2 between the backup roll and the processing roll are used.
The lubricating film thickness given by

【数3】hmin = 0.43μm クレーターリムが荷重の大半を支持することが明らかで
ある。何故ならば、膜厚hmin はレーザーまたは電子ビ
ーム技術のいずれかで形成された典型的なクレーターリ
ム高さ(例えば3.0μm〜10.0μm)よりも格段
に小さいからである。それ故に加工ロールのクレーター
の大部分はバックアップロール面に直接に接触すること
になる。数1及び数2は等温線接触に関して適当である
から、hmi n の推測は、潤滑剤の粘性に対する熱作用
(薄板の塑性加熱、界面摩擦などによる)によって小さ
くなり得る。
It is clear that the h min = 0.43 μm crater rim supports most of the load. This is because the film thickness h min is significantly smaller than the typical crater rim height (for example, 3.0 μm to 10.0 μm) formed by either laser or electron beam technology. Therefore, most of the craters on the work roll come into direct contact with the backup roll surface. Since Equations 1 and 2 is appropriate with respect isotherm contact guess h mi n, the thermal effect on the viscosity of the lubricant (plastic heating of the thin plate, such as by interfacial friction) may be smaller due.

【0021】クレーターリムが支持する全圧力すなわち
法線接触応力の推測は、したがってバックアップロール
面に対する加工ロール凹凸肌構造の食込みの可能性を調
べるために必要である。まず最初に、図6に示されるよ
うに加工ロール面とバックアップロール面との間の長方
形の接触部分の幅aWbを計算することが必要である。こ
れは古典的なヘルツィアン(Hertzian)接触理
論を使用して達成され、その説明はケイ・エル・ジョン
ソン氏(K.L.Johnson)による「接触メカニ
ックス」、ケンブリッジ・ユニバーシティ・プレス、ニ
ューヨーク、1985に見出される。単位軸線長さ当り
法線荷重wのもとで接触した2つの弾性シリンダに関
し、得られる面接触領域は圧延方向に沿ってaWbの幅を
有する。したがって、
An estimate of the total pressure supported by the crater rim, ie the normal contact stress, is therefore necessary to investigate the possibility of biting of the working roll texture skin structure into the backup roll surface. First of all, it is necessary to calculate the width a Wb of the rectangular contact area between the working roll surface and the backup roll surface as shown in FIG. This was accomplished using the classical Hertzian contact theory, an explanation of which is given by K. L. Johnson in "Contact Mechanics", Cambridge University Press, New York, 1985. Found in. For two elastic cylinders contacting under a normal load w per unit axial length, the resulting surface contact area has a width of a Wb along the rolling direction. Therefore,

【数4】 ここで、数値は無効邸パラメータおよび材料特性の先の
リストから得た。
(Equation 4) Here, the numerical values are obtained from the previous list of invalid residence parameters and material properties.

【0022】図3に示された六角形のクレーター模様
(電子ビーム凹凸肌構造形成技術で与えられた)におい
て、また図7に概略図において、ユニットセルは平行四
辺形である。各ユニットセル内には、1つの完全なクレ
ーターがある。平行四辺形Apの部分は次式で与えられ
る。すなわち、
In the hexagonal crater pattern shown in FIG. 3 (given by the electron beam uneven skin structure forming technique) and in the schematic view of FIG. 7, the unit cells are parallelograms. Within each unit cell is one complete crater. The part of the parallelogram A p is given by the following equation. That is,

【数5】 ここで、Cs は、図7に示される六角形模様の1つのセ
ル内の隣接するクレーター間の中心間距離である。した
がって、1つのユニットセルにおいてクレーターリムで
覆われる面積部分のパーセント、すなわち%Acrは次式
で表される。すなわち
(Equation 5) Here, C s is the center-to-center distance between adjacent craters in one cell of the hexagonal pattern shown in FIG. 7. Therefore, the percentage of the area portion covered by the crater rim in one unit cell, that is,% A cr is expressed by the following equation. Ie

【数6】 ここで、ro およびri は、それぞれクレーターの外側
半径および内側半径である。電子ビームのロール凹凸肌
構造形成装置で作られた典型的なクレーターは、76.
2μmの外側半径ro と、25.4μmのリム幅と、し
たがって50.8μmの内側半径ri とを有する。典型
的な中心間距離Cs は203μmである。クレーターリ
ムの面積はしたがって10.1×10-92 であり、ユ
ニットセルの平行四辺形の面積Ap は35.6×10-9
2 であり、クレーターリムにより覆われる平行四辺形
の面積パーセント%Acrは28%である。加工ロール/
バックアップロールの接触部分に沿う長さ0.025m
(ロール軸に沿い、したがって圧延方向に直角)および
幅awb=204.2μm(先に計算した圧延方向の接触
幅と同様)の小さな長方形面積内のクレーター数「N」
は、次式で与えられる。すなわち
(Equation 6) Where r o and r i are the outer and inner radii of the crater, respectively. A typical crater made by an electron beam roll uneven skin structure forming device is 76.
It has an outer radius r o of 2 μm, a rim width of 25.4 μm and thus an inner radius r i of 50.8 μm. A typical center-to-center distance C s is 203 μm. The area of the crater rim is therefore 10.1 × 10 -9 m 2 , and the area Ap of the parallelogram of the unit cell is 35.6 × 10 -9.
m 2 and the area percentage% A cr of the parallelogram covered by the crater rim is 28%. Processing roll /
0.025m long along the contact area of the backup roll
The number of craters "N" in a small rectangular area (along the roll axis and thus perpendicular to the rolling direction) and width a wb = 204.2 μm (similar to the contact width in the rolling direction calculated above).
Is given by the following equation. Ie

【数7】 ここで、Nは最も近い整数値に丸められた。(Equation 7) Here, N was rounded to the nearest integer value.

【0023】単位長さに沿うクレーターりリム全てによ
って覆われた全面積AT は、したがって次式で与えられ
る。すなわち
The total area AT covered by all the crater rims along the unit length is then given by: Ie

【数8】 (Equation 8)

【0024】それ故に、薄板/加工ロールの境界面に沿
うクレーターリムを横切って分布した平均圧力PA は次
式で与えられる。すなわち
Therefore, the average pressure P A distributed across the crater rim along the sheet / work roll interface is given by: Ie

【数9】 [Equation 9]

【0025】圧力PA が加工ロール/バックアップロー
ルの境界面に伝えられ、それ故にその境界面のクレータ
ーリムに対して伝えられると仮定することが適当であ
る。バックアップロールの降伏強さは1.0GPaほど
高くされ得る。それ故に、バックアップロールの食込み
圧力の推測は、2.6GPaである。何故ならば、この
食込み圧力はバックアップロールの材料の降伏強さの訳
2.6倍だからである。明らかに、クレーターリムに対
する7.4GPaの圧力はバックアップロール面の2.
6GPaの食込み圧力を超えている。それ故に、クレー
ターリムがバックアップロール面に食込むことが起こり
得るのであり、接触の真の面積は薄板肉厚の加工率が3
%の状況であってもクレーターで覆われる全面積を超え
て拡がる。時間とともに、これはバックアップロール面
の厳しい損傷を引き起す。このような損傷はバックアッ
プロールを交換することでくい止めることができるだけ
であり、このことは停止時間を生み、工程の激しさを増
し、人手を要し、経費を増大する。
It is appropriate to assume that the pressure P A is transmitted to the work roll / backup roll interface and therefore to the crater rim at that interface. The yield strength of the backup roll can be as high as 1.0 GPa. Therefore, the estimation of the bite pressure of the backup roll is 2.6 GPa. This is because this biting pressure is 2.6 times the yield strength of the material of the backup roll. Obviously, the pressure of 7.4 GPa against the crater rim is 2.
The biting pressure of 6 GPa is exceeded. Therefore, it is possible for the crater rim to bite into the backup roll surface, and the true area of contact is the thin plate thickness processing rate of 3
Even in the situation of%, it spreads over the entire area covered by craters. Over time, this causes severe damage to the backup roll surface. Such damage can only be stopped by replacing the backup roll, which results in downtime, increased process intensity, manpower and cost.

【0026】加工ロール面の突出したリムまたは切刃状
縁が圧延時に加工ロール面から剥離するとき、凹凸肌構
造形成された加工ロールの実質的な表面摩耗が生じる。
例えばCO2 レーザービームの衝撃で形成された環状ク
レーターの形態の場合、そのクレーターリムは中央凹部
を取囲むロールの研磨面部分に溶融金属の極小溜りが急
速に促進されて形成される。ロール面(すなわちクレー
ターリム)上で凝固した金属は、典型的には研磨仕上げ
されている局部的なロールの表面粗度(あらさ)に付着
する。この結合強度はロール面に対する凝固金属の接着
力によって決る。この結合は、実際のところ極めて弱
い。何故ならば、溶融金属は研磨ロールの表面粗度(あ
らさ)を十分に「充填」しないからである。したがっ
て、ロールバイト内の繰返しの接触圧力を受けるとクレ
ーターリムは加工ロール面から脱落する。これが凹凸肌
構造形成された加工ロール面の劣化を引き起し、これは
最終的にロールの再修正を要求する。CO2 レーザーに
よる加工ロールの凹凸肌構造形成時に凝固して環状クレ
ーターリムを形成する溶融材料の付着に関係した問題点
は、1989年2月21日付でブラガード(Braga
rd)氏他に付与された米国特許第4806731号に
記載されている。
When the protruding rim or cutting edge of the working roll surface separates from the working roll surface during rolling, substantial surface wear of the working roll having the uneven skin structure occurs.
For example, in the case of an annular crater formed by the impact of a CO 2 laser beam, the crater rim is formed by rapidly promoting a very small pool of molten metal in the polishing surface portion of the roll surrounding the central recess. The solidified metal on the roll surface (ie, the crater rim) adheres to the local roll surface roughness, which is typically polished. This bond strength is determined by the adhesive force of the solidified metal to the roll surface. This bond is extremely weak in nature. This is because the molten metal does not “fill” the surface roughness (roughness) of the polishing roll sufficiently. Therefore, the crater rim falls off from the work roll surface when subjected to repeated contact pressure in the roll bite. This causes deterioration of the work roll surface having the textured surface structure, which ultimately requires re-correction of the roll. The problem related to the adhesion of the molten material that solidifies to form the annular crater rim during the formation of the uneven skin structure of the processing roll by the CO 2 laser was reported on February 21, 1989 by Braga.
rd) et al., U.S. Pat. No. 4,806,731.

【0027】リムのないクレーター凹みを形成する可能
性は存在しない。その理由は衝突するビーム下方の溶融
金属は発生する凹みから半径方向に流出し、外向きの溶
融材料の流速は、主としてビームによって形成される溶
融材料の溜り(プール)の表面に沿って延びる表面張力
の空間的勾配によって誘導されるからである。この勾配
は温度に対する表面張力変化と表面温度の空間的勾配の
積である。表面張力の変化は溶融材料の表面を加速する
剪断応力を生ずる。剪断応力σは下記の関係によって表
面張力の空間的勾配に関連する。
There is no possibility to form rimless crater depressions. The reason is that the molten metal below the impinging beam flows radially out of the resulting depression and the outward flow velocity of the molten material is a surface that extends mainly along the surface of the pool of molten material formed by the beam. This is because it is induced by the spatial gradient of tension. This gradient is the product of the change in surface tension with temperature and the spatial gradient of surface temperature. Changes in surface tension result in shear stresses that accelerate the surface of the molten material. Shear stress σ is related to the spatial gradient of surface tension by the relationship:

【数10】 ここにξ′は温度に対する表面張力の変化である。ビー
ムパルスにおけるエネルギの分布は、典型的には、パル
スの中心から半径方向外向きに減少し、局部的加工ロー
ル表面温度はビームの衝突点から半径方向外向きに低下
する。この方程式により、表面張力は衝突点から半径方
向外向きに増加する。したがって、溶融金属層上の剪断
応力は溶融金属を凹みの壁に変位させるのにまったく十
分で、加熱工程の迅速さが表面下の流体運動に重なり、
したがって溶融した加工ロール面材料の外向きに流れる
層の下の循環流と入れ代わるよりも一層多くの材料が半
径方向外向きに運ばれる。材料の積上げが生じ、ついで
材料の迅速な凝固が生じ、そこで凹みの周りに環状リッ
プすなわちリムが形成される。材料のレーザおよび電子
ビーム処理の間の表面溶融および剪断作用の説明は、A
SME出版局(1987)刊行、S.K.サマンタ(S
amanta)、R.コンデュリ他編、材料処理および
製造における学際的刊行物(Interdiscipl
inaryIssues)第541〜558頁におけ
る、M.M.チェンによる「材料処理における熱毛管対
流(Thermocapillary Convect
ion)」に記載されている。
(Equation 10) Where ξ'is the change in surface tension with temperature. The energy distribution in the beam pulse typically decreases radially outward from the center of the pulse and the local work roll surface temperature decreases radially outward from the point of impact of the beam. This equation causes the surface tension to increase radially outward from the point of impact. Therefore, the shear stress on the molten metal layer is quite enough to displace the molten metal into the walls of the depression, and the rapidity of the heating process overlaps with the subsurface fluid motion,
Thus, more material is carried radially outward than replaces the circulating flow beneath the outwardly flowing layer of molten work roll face material. Material build-up occurs, followed by rapid solidification of the material, where an annular lip or rim is formed around the recess. A description of surface melting and shearing effects during laser and electron beam treatment of materials can be found in A.
Published by SME Publishing Bureau (1987), S.M. K. Samantha (S
amanta), R.A. Conduri et al., Interdisciplinary Publications in Material Processing and Manufacturing
inary Issues) pp. 541-558, M.A. M. Chen "Thermocapillary Convection in Material Processing (Thermocapillary Convection)
Ion) ”.

【0028】前記溶融および表面剪断工程は、ガスの援
助付きでまたはなしで起こるが、ガス援助付き工程は凝
固したリップを最終的に形成すべき溶融流体の最大高さ
を変更する。もしガス援助の速度が過度に大きいなら
ば、前記表面剪断が溶融材料の溜りがビームの下に形成
されるや否や発生するため、クレーターリップは依然と
して形成される。さらに、高速ガスの援助は溶融材料を
追出してビーム下方にクレーターを発展させる。追出さ
れた溶融材料の一部は加工ロール表面に再度沈澱し、多
くの鋭い切刃状縁になる。再沈澱した材料の切刃状縁
は、シート減厚率の大きい圧延工程において、摩耗破片
を発生する。
The melting and surface shearing steps occur with or without gas assistance, but the gas assisted steps alter the maximum height of the molten fluid that will eventually form a solidified lip. If the rate of gas assistance is too high, crater lips will still form because the surface shear will occur as soon as a pool of molten material forms below the beam. In addition, the aid of high velocity gas expels the molten material and develops craters below the beam. A part of the melted material that has been expelled re-precipitates on the surface of the work roll, resulting in many sharp cutting edges. The cutting edges of the reprecipitated material generate wear debris during the rolling process where the sheet thickness reduction rate is high.

【0029】加工ロール表面に沿うクレーターの相対的
間隔から別の問題が発生する。圧延工程において、加工
ロール表面は、ロールとシート表面が同じ速度を有する
中立面前方で、シート表面より速い速度で移動する。シ
ート表面要素が中立面を通過した後、表面要素は加工ロ
ール表面より速い速度で移動する。(この現象は本出願
人の以前の特許明細書に詳細に論じられており参考のた
めここに引用する。)もし減厚が全体的に約5%未満で
あれば、シートおよびロール表面間の相対的擦過作用は
最小となり、シート表面へのロール表面凹凸肌構造のほ
とんど完全な転写が得られる。減厚が大きいとき、加工
ロール表面のクレーターがシート表面に刻印し、シート
表面をシート表面要素が中立面に達する以前に圧延方向
に向かって擦過せしめ、擦過したトラック(軌道)(す
なわち前方擦過部)がシート表面に形成される。シート
表面要素が中立面を通過した後、同じ作用が繰返される
が、それはシート表面速度が塑性変形の容積保存のため
ロール表面速度を超えるため反対方向である(後方擦過
部)。後方および前方擦過作用の全体的効果は、シート
表面に短くかつ狭い「トラック」(通過痕跡)を形成す
ることであり、シート表面構造(texture )はいちじる
しく変形される。
Another problem arises from the relative spacing of the craters along the work roll surface. In the rolling process, the working roll surface moves at a speed faster than the sheet surface in front of the neutral plane where the roll and the sheet surface have the same speed. After the sheet surface element passes through the neutral surface, the surface element moves at a faster speed than the work roll surface. (This phenomenon is discussed in detail in Applicants' previous patent specification and is hereby incorporated by reference.) If the overall reduction is less than about 5%, then between the sheet and roll surface Relative rubbing action is minimized and almost complete transfer of the roll surface texture skin structure to the sheet surface is obtained. When the thickness reduction is large, the craters on the surface of the work roll mark the sheet surface, and the sheet surface is rubbed in the rolling direction before the sheet surface element reaches the neutral plane, and the rubbed track (orbit) Part) is formed on the surface of the sheet. After the sheet surface element has passed through the neutral surface, the same effect is repeated, but in the opposite direction (backward scraping) because the sheet surface velocity exceeds the roll surface velocity due to volume conservation of plastic deformation. The overall effect of the back and front rubbing action is to create short and narrow "tracks" (passage tracks) on the seat surface, which significantly deforms the seat surface texture.

【0030】図9および(図10)はアルミニウム合金
2008から成る二つのシートの表面形態を示し、それ
らは、それぞれ、別の同じ圧延工程の条件によって、3
5%および60%の図11に示す非対称的隆起表面凹凸
肌構造と同様な表面に圧延される。いずれの場合にも、
成形されたシート表面は加工ロールの表面構造の転写を
忠実に示してはいない。これはとくに図10に明らかで
あり、シート表面凹凸肌構造は加工ロールの隆起が、図
4に示されたシート表面に形成される減厚の少ない圧延
工程の場合のようにシートに単に刻印するよりも、むし
ろ刻印しかつ彫刻することのため、ほぼ方向的要素を示
している。しかして、大きいシートの減厚はシート表面
のクレーター圧痕を延長する傾向があり、そこで、クレ
ーターが全体的に加工ロール表面でらせん経路に沿うた
め、長い擦過トラックが形成される。シートの減厚率が
増加するとき、トラックは隣接するクレーターまたは隆
起により互いに連結されるが、その理由は単一の構造要
素による単一のトラックの平均的長さが減厚の増加とと
もに増加するからであり、連続した波のビームの外部か
らの断続が含まれる場合には、CO2 レーザ成形の間に
ロール表面上のクレーター位置またはクレーターパター
ン全体の制御はほとんどできない。このことはシート表
面に全体的に非等方性の粗さを形成する溝を形成する。
したがって、加工ロール表面の(図3に示すような)ほ
ぼ方向性のない表面凹凸肌構造でスタートしかなりの方
向性要素を有する圧延された表面の粗さで終了すること
ができる。
FIGS. 9 and (FIG. 10) show the surface morphology of two sheets of aluminum alloy 2008, each of which has a surface morphology of 3 under different identical rolling conditions.
Rolled to a surface similar to the 5% and 60% asymmetric raised surface texture shown in FIG. In either case,
The formed sheet surface does not faithfully represent the transfer of the surface structure of the processing roll. This is especially apparent in FIG. 10, where the sheet surface texture is simply an imprint of the work roll ridges, as in the case of the less thick rolling step formed on the sheet surface shown in FIG. Rather, because of imprinting and engraving, it represents a nearly directional element. Thus, the thinning of large sheets tends to prolong the crater impressions on the sheet surface, where long crater tracks are formed because the craters generally follow the spiral path at the work roll surface. When the sheet thickness reduction rate increases, the tracks are connected to each other by adjacent craters or ridges because the average length of a single track with a single structural element increases with increasing thickness reduction. If there is an external interruption of the continuous wave beam, there is little control over the crater position or the entire crater pattern on the roll surface during CO 2 laser forming. This creates a groove in the surface of the sheet that creates an anisotropic roughness throughout.
Thus, it is possible to start with a substantially non-directional textured surface texture (as shown in FIG. 3) of the work roll surface and finish with a roughness of the rolled surface with considerable directional elements.

【0031】これらのトラックの作用はシート表面に、
研磨表面仕上げに見られるような、または図29に示さ
れた格子状表面凹凸肌構造の外観のような方向性のある
外観とすることができる。そのような表面は、ある場合
には、顧客の見地から、とくに顧客がそのような表面の
光学的特性が、シート表面が人の目で見られる方向に依
存することが少なく、またそのような表面が成形サイク
ル中潤滑剤を自由に流すことより潤滑剤を保持する傾向
があるため、準等方性シート表面を望む場合、好ましく
ない。
The action of these tracks is on the seat surface,
It can have a directional appearance, such as that found in a polished surface finish, or the appearance of the grid-like surface texture skin structure shown in FIG. Such surfaces, in some cases, are less likely to be from the customer's point of view, especially if the optical properties of such surface depend on the direction in which the sheet surface is viewed by the human eye, and such Not desirable when a quasi-isotropic sheet surface is desired because the surface tends to retain the lubricant by allowing it to flow freely during the molding cycle.

【0032】一般に、前記CO2 レーザ成形工程によっ
て得られた表面凹凸肌構造は、大きい減厚(すなわち厚
さの15%に等しいかまたはそれ以上の減厚)におい
て、アルミニウム圧延工程に使用しえないことを結論付
けることができる。その理由は下記のとおりである。
(1)シートの大きい減厚率は、大きいロール分離力を
発生する。このことはクレーターリム(または図11に
示された非対称形態の場合の隆起)の前記接触応力機構
によりバックアップロール表面を損傷する傾向を促進
し、そこでクレーターリムの早期の摩耗を発生する。
(2)もし環状クレーターが接近し過ぎているならば
(すなわち加工ロール面上で円周方向に沿って)、シー
トの15%の減厚は、不連続の擦過トラックを形成し、
前記15%よりもいちじるしく大きい減厚を含む場合、
擦過トラックは連結してシート表面に連続したトラック
を形成する。連結したトラックは「粗帯域」を形成し、
一方ロールの比較的平坦な区域によって擦過したシート
の周囲表面(表面凹凸肌構造が与えられている部分)に
は、研磨工程によって一層平滑なかつ一層狭い帯域が現
れる。図12は、CO2 レーザ成形によって発生した環
状クレーターロール表面形態による、40%減厚圧延さ
れた2008アルミニウム合金シート表面を示してい
る。クレーターの中心間距離は軌道をシート表面に形成
するのに十分に短い。(3)CO2 レーザビームがセレ
ーション付き(鋸歯形の)円板によって機械的に断続さ
れるため、隣りのクレーターに対する一つのクレーター
の位置を制御すること、すなわち六角形または正方形セ
ルを形成することは不可能である。このことは現在電子
ビーム技術によってだけ可能であり、その理由は、この
技術がレーザ共鳴器の活性要素が無線周波数装置によっ
て変調される、内部パルスCO2 による輪転グラビュア
印刷によって印刷されるからである。輪転グラビュア印
刷に対する電子ビーム技術の応用に関する一層詳細な説
明は、「光学」誌第77巻第2号(1987)第83〜
92頁、W.ボッペル(Boppel)による「金属シ
リンダを彫刻する迅速電子ビーム彫刻方法」に記載され
ている。(4)CO2 レーザ成形工程によって製造され
たリップまたは隆起は、大きい板厚減少圧延工程の間に
禁止的高水準の摩耗破片を発生する。過剰な摩耗破片
は、圧延機のオイル濾過幾ハウジングに一層の負荷を加
え、かつ最終的に圧延工程を終了させる。同様の問題が
電子ビーム構造に関しても生じうる。
In general, the surface texture skin structure obtained by the CO 2 laser forming process may be used in aluminum rolling processes at large thickness reductions (ie, thickness reductions equal to or greater than 15% of the thickness). You can conclude that there is no. The reason is as follows.
(1) A large sheet thickness reduction rate causes a large roll separating force. This promotes the tendency of the crater rim (or ridge in the case of the asymmetrical configuration shown in FIG. 11) to damage the backup roll surface by the contact stress mechanism, where premature wear of the crater rim occurs.
(2) If the annular craters are too close together (ie along the circumferential direction on the work roll surface), a 15% reduction in thickness of the sheet creates discontinuous scratch tracks,
If it contains a thickness significantly larger than 15%,
The scraping tracks connect to form a continuous track on the surface of the sheet. The connected tracks form a "coarse band",
On the other hand, a smoother and narrower band appears by the polishing process on the peripheral surface of the sheet rubbed by the relatively flat area of the roll (the portion having the textured surface structure). FIG. 12 shows a 40% reduction rolled 2008 aluminum alloy sheet surface due to the annular crater roll surface morphology generated by CO 2 laser forming. The crater center-to-center distance is short enough to form a trajectory on the sheet surface. (3) Controlling the position of one crater relative to the adjacent craters, ie forming hexagonal or square cells, because the CO 2 laser beam is mechanically interrupted by serrated (serrated) disks. Is impossible. This is currently only possible by electron beam technology, since this technology is printed by rotogravure printing with internal pulses CO 2 in which the active elements of the laser resonator are modulated by a radio frequency device. . For a more detailed description of the application of electron beam technology to rotogravure printing, see Optics, Vol. 77, No. 2 (1987) No. 83-.
92, W. It is described in "A rapid electron beam engraving method for engraving a metal cylinder" by Boppel. (4) CO 2 lips or ridges which are produced by laser forming process generates a prohibitively high level of wear debris between the large thickness reduction rolling process. Excessive wear debris adds more load to the rolling mill's oil filtration housing and ultimately ends the rolling process. Similar problems can occur with electron beam structures.

【0033】レーザ成形ロールによって圧延された金属
シートの塗装した外観は、しばしば自動車工業の板金業
者にうけ入れられない。環状クレーターロール表面凹凸
肌構造はシート表面に環状凹みを生じ、隆起構造はシー
ト表面にほぼ円形の凹みを生ずる。いずれの場合にも、
シート表面の凹みは平坦な区域によって囲まれ、それら
は成形工具による負荷がシートに伝達される支持区域と
して作用する。プレス加工作業による歪みは、シートの
凹所をシート表面から完全に見えなくするのに十分には
大きくはない。したがって、エンボス加工されたシート
表面凹凸肌構造は、背景構造を塗装仕上げする塗装され
た仕上げ面を通して観察される。これはしばしば成形さ
れたシート要素、とくに高級な自動車に対する排斥の理
由である。プレス加工後に残った構造に関する議論は、
(1988、スプリンガー社刊)「Optimieru
ng der Oberflachenmikroge
ometrie von Alminiumfeinb
lech fur dasKarosseriezie
hen」の第5章に記載されている。英語では、タイト
ルは「自動車車体パネル絞り作業用アルミニウムシート
の表面微細構造の最適化」(R.バルバッハ著)であ
る。
The painted appearance of metal sheets rolled by laser forming rolls is often unacceptable to sheet metal manufacturers in the automotive industry. The annular crater roll surface uneven skin structure causes an annular recess on the sheet surface, and the raised structure causes a substantially circular recess on the sheet surface. In either case,
The depressions on the sheet surface are surrounded by flat areas, which act as support areas where the load from the forming tool is transferred to the sheet. The distortion from the pressing operation is not great enough to completely hide the recesses in the sheet from the sheet surface. Thus, the embossed sheet surface textured structure is observed through the painted finish that paints the background structure. This is often the reason for rejection of molded sheet elements, especially for high-end automobiles. For a discussion of the structure remaining after stamping,
(1988, published by Springer) "Optimieru
ng der Oberflachenminikroge
ometri von Aluminumfeinb
lech fur das Karosserezie
hen ", chapter 5. In English, the title is "Optimization of surface microstructure of aluminum sheet for automobile body panel drawing work" (written by R. Barbach).

【0034】本発明は、低い圧延速度で5%より小さい
ほんの僅かな減厚率だけしか許されない調質圧延方法の
欠点を、自動車車体シートの製造において、毎分約66
7m(2000フィート)、または缶シートの製造にお
いて、毎分約1667m(5000フィート)でシート
を移送する圧延機の単一の最終スタンドにおいて、高速
で十分大きな減厚率(すなわち55%またはそれより大
きな減厚率)でのシートの減厚を可能にすることによっ
て、克服するものである。しかして、このことは摩耗破
片をまったく発生することなく、バックアップロールの
圧延輪郭におけるバックアップロール表面の損傷をほぼ
解消し、中間面に沿う滑りを回避するように、シートと
加工ロールの中間面および加工ロールとバックアップロ
ールの中間面における必要な引張り力の水準を維持しな
がら達成される。このことは、その粗さが0.007μ
m〜0.25μmの範囲にあるほぼ平滑な加工ロールの
表面、ならびに、固体リムがロール表面から除去され、
ほぼ平滑な入口区域または口を備えたボウル型(椀型)
凹みを残すミクロン程度の大きさのクレーターの決定的
パターンによって達成される。この加工ロールの表面凹
凸肌構造は、図13の線画的トポクラフィーにもっとも
よく示されている。
The present invention takes advantage of the disadvantages of temper rolling processes, which allow only a small reduction in thickness of less than 5% at low rolling speeds, in the production of automobile body sheets at about 66 minutes per minute.
7 m (2000 ft), or in the production of can sheets, at a single final stand of a rolling mill that transfers sheets at about 1667 m (5000 ft) per minute, at high speed and with a sufficiently large reduction in thickness (ie 55% or more It is overcome by allowing the sheet to be thinned with a large reduction rate. This then eliminates any wear debris, substantially eliminates damage to the backup roll surface in the rolling contours of the backup roll, and avoids slippage along the intermediate plane, so that the sheet and work roll intermediate surfaces and This is achieved while maintaining the required level of pulling force on the intermediate surface between the work roll and the backup roll. This means that the roughness is 0.007μ.
a substantially smooth working roll surface in the range of m to 0.25 μm, as well as a solid rim removed from the roll surface,
Bowl type with almost smooth entrance area or mouth
This is achieved by a definitive pattern of micron-sized craters that leave depressions. The textured surface structure of this processing roll is best shown in the line drawing topographies of FIG.

【0035】クレーターは、パルスレーザまたは電子ビ
ーム装置により前記溶融および剪断作用によって加工ロ
ール表面に形成するのが好ましい。それらの装置のビー
ムは、加工ロール表面に凹みを形成し、各凹みの周囲の
リップすなわちリムは、本発明においては、ホーニン
グ、ラッピング、ベルト研磨、研削および化学的研磨の
いずれか一つまたは全部のような公知の研磨技術の一つ
以上によりほぼ除去される。この方法で、そうしなけれ
ばロール噛込みに摩耗破片を発生するかも知れない加工
ロール材料は、加工ロールが使用される前に除去され
る。そうでなければ、摩耗破片は圧延中シート面に埋設
され、圧延成品を製造業者の顧客によって所望されない
程にきわめて汚くする。クレーターリムを標準的ダイヤ
モンドチップ付き工具によって切除することは可能でな
く、その理由はダイヤモンドチップが鋼を切削中化学的
に劣化するからである。リムが除去された後、ロール表
面はクロームのような稠密な、硬質の材料によってコー
テイングすることができる。
The craters are preferably formed on the surface of the work roll by the melting and shearing action by a pulse laser or an electron beam device. The beam of those devices forms indentations in the work roll surface, and the lip or rim around each indentation is, in the present invention, any one or all of honing, lapping, belt polishing, grinding and chemical polishing. Substantially removed by one or more of the known polishing techniques, such as In this way, work roll material that would otherwise generate wear debris on the roll bite is removed before the work roll is used. Otherwise, wear debris is embedded in the sheet surface during rolling, making the rolled product extremely dirty to the extent that it is not desired by the manufacturer's customers. It is not possible to cut the crater rim with standard diamond tip tools, because diamond tips chemically degrade the steel during cutting. After the rim is removed, the roll surface can be coated with a dense, hard material such as chrome.

【0036】本発明のシートを大きく減厚する装置にお
いて、焼鈍圧延または他のシートを少なく減厚する装置
に比較して、シートの材料は押されて加工ロール表面に
設けられたボウル状凹みに部分的に押込まれる。シート
が押込まれる間、シートはシートおよび加工ロールの表
面速度の差により擦過せしめられる。ロール噛込み内で
の同時の押込みおよび擦過は、正式には「プラウ(突
起:prow)」と呼ばれる、微細な隆起構造の瞬間的なか
つきわめて一時的な形成をシート表面に生ずる。先端が
形成される間、ロール表面の凹みに捕捉されたるいかな
る過剰な潤滑剤も、押込まれるシート材料によって押さ
れて凹みから流出する。したがって過剰な潤滑剤は、シ
ートとロールの中間面に流れ込み、中間面の摩擦特性を
改善する。下記に詳細に説明するように、微小な後方プ
ラウが、上記一時的先端がシート表面から消滅した後も
シート表面に残る。シートが深絞りのような二次的作業
に使用されるとき、残ったプラウは潤滑剤保持部ならび
にシートとダイの中間面の潤滑剤障壁として作用する。
プラウは金属間接触がほぼ最小にされるため、好ましく
ないかじりによるまたは接着性の金属移送作用を最小に
することにより、二次シート成形工程の摩擦特性を改善
する。
In the apparatus for greatly reducing the thickness of the sheet of the present invention, the material of the sheet is pressed into a bowl-shaped recess provided on the surface of the work roll as compared with the apparatus for reducing the thickness of the sheet by annealing or rolling. Partially pushed. While the sheet is being pushed in, the sheet is abraded by the difference in surface speed of the sheet and the work roll. Simultaneous pushing and rubbing within the roll bites results in the instantaneous and very temporary formation of fine raised structures on the sheet surface, formally called "prows". While the tip is being formed, any excess lubricant trapped in the dents on the roll surface is pushed out of the dents by the sheet material being pressed. Therefore, excess lubricant flows into the interface between the sheet and the roll, improving the frictional properties of the interface. As will be described in detail below, a small posterior plow remains on the seat surface even after the temporary tip disappears from the seat surface. When the sheet is used in secondary operations such as deep drawing, the remaining plow acts as a lubricant retainer as well as a lubricant barrier at the interface between the sheet and the die.
The plow improves friction characteristics of the secondary sheet forming process by minimizing undesired galling or adhesive metal transfer effects because metal-to-metal contact is substantially minimized.

【0037】残ったプラウの間のシートの基地(きじ)
表面も、加工ロール表面の凹みの間に存在する平滑な加
工ロール表面により、上記高度の減厚工程において擦過
せしめられ、プラウの間にほぼ平滑な光沢シート表面に
なる。ロールクレーターの数および間隔は、圧延すべき
材料の硬さおよび合金、実施される減厚量、材料が圧延
される速度、供給される冷却剤および潤滑剤の量および
型、および二次成形工程(絞りまたは型打ち)の性質に
依存する。加工ロールおよびバックアップロール表面間
の牽引力(トラクション:traction)は、潤滑剤フィル
ムの剪断と加工ロール表面の凹みへの軟らかいバックア
ップロール材料の瞬間的の部分的充填とによって確保さ
れる。充填工程はバックアップロール表面の弾性変形に
よるものである。加工ロール表面のボウル(椀状部分)
を部分的に充填するバックアップロール表面のこれらの
区域は、加工ロールとバックアップロール表面との間の
牽引力を支持するリップとして作用する。圧延されたシ
ート表面に残ったプラウは、プレス加工作業の間に擦過
せしめられかつ最終的に平らにされるが、その理由はそ
れらが成形工程のすべての段階の間に工具またはダイか
らシート表面に伝達される直角力を支持することができ
ないからである。したがって、プレス加工作業後にシー
ト表面に残った表面凹凸肌構造は、クレーターまたは隆
起の形態による表面凹凸肌構造よりも塗装仕上げによっ
て一層見えなくなる。
Sheet base between remaining plows
The surface is also rubbed by the smooth working roll surface existing between the depressions of the working roll surface in the above-described high-thickness reduction step, and becomes a substantially smooth glossy sheet surface during the plow. The number and spacing of roll craters depend on the hardness and alloy of the material to be rolled, the amount of reduction performed, the speed at which the material is rolled, the amount and type of coolant and lubricant supplied, and the secondary forming process. Depends on the nature of (drawing or stamping). Traction between the work roll and backup roll surfaces is ensured by shearing the lubricant film and momentary partial filling of the soft roll material into the recesses in the work roll surface. The filling process is due to elastic deformation of the backup roll surface. Processing roll surface bowl (bowl-shaped part)
These areas of the back-up roll surface that partially fill the surface act as lips that support traction between the work roll and the back-up roll surface. The plows left on the rolled sheet surface are abraded and finally flattened during the pressing operation, because they are from the tool or die to the sheet surface during all stages of the forming process. This is because it is not possible to support the orthogonal force transmitted to the. Therefore, the textured surface structure remaining on the surface of the sheet after the pressing operation becomes less visible by the paint finish than the textured surface structure in the form of craters or ridges.

【0038】したがって、本発明の目的は、圧延機の最
終スタンドにおいて大きく減厚することにより、塗装さ
れる前ならびに後の双方において、明るいシート成品を
得ることにある。本発明の別の目的は、圧延されるシー
トのいちじるしい減厚が、圧延されるシートの表面にお
ける粒状破片の大発生および埋設なしに、圧延機の単一
のスタンドにおける圧延によって実施されるような、摩
耗破片の発生をいちじるしく減少する加工ロール表面を
得ることである。本発明のさらに別の目的は、本発明の
構造を有する加工ロールとともに使用されるバックアッ
プロールを損傷することなく冷間圧延を達成することが
可能で、かつ加工ロール表面ならびにバックアップロー
ル表面の寿命を延長する、加工ロール表面構造を得るこ
とにある。
Therefore, it is an object of the present invention to obtain a bright sheet product both before and after painting by greatly reducing the thickness in the final stand of the rolling mill. Another object of the present invention is such that a significant reduction in the thickness of the rolled sheet is carried out by rolling in a single stand of the rolling mill without the outbreak and embedding of particulate debris on the surface of the rolled sheet. , To obtain a processing roll surface that significantly reduces the occurrence of wear debris. Still another object of the present invention is to achieve cold rolling without damaging the backup roll used with the working roll having the structure of the present invention, and to improve the life of the working roll surface and the backup roll surface. To obtain a working roll surface structure that extends.

【0039】本発明のまた別の目的は、圧延工程の単一
のスタンドにおいて、別の方法では研磨ロール表面仕上
げまたは環状クレーターもしくは非対称隆起表面凹凸肌
構造を備えることができず、また圧延工程の失敗に導
く、大きい百分率のシート減厚が可能である加工ロール
表面凹凸肌構造を得ることにある。本発明のさらにまた
別の目的は、型打ち作業の間に発生するようなシートと
工具の中間面に潤滑剤を支持するばかりでなく、その面
に潤滑剤のフィルムを形成させ、下記に詳細に説明する
ように、障壁作用によって工程の後の段階を遂行するの
に役立つ、構造を得ることにある。本発明のなお別の目
的は、シートのほぼ平滑な背面からの光の大きい鏡面反
射によって得られる像がきわめて鮮明な自動車車体シー
ト成品を得ることにある。本発明の別の目的は、シート
がいくつかの二次成形工程によって部品に成形された
後、自動車製造業者によって部品の表面に塗布された塗
装仕上げを通してまたは別の方法ではその下に容易に見
ることのできない、非方向性シート表面構造を得ること
にある。本発明の目的および利点は、下記の詳細な説明
および図面に基づいて一層良く理解しうるであろう。
Yet another object of the present invention is that in a single stand of the rolling process, it may not otherwise be provided with polishing roll surface finish or annular craters or asymmetric raised surface textures, and It is to obtain a textured surface structure of a processing roll capable of a large percentage of sheet thickness reduction leading to failure. Yet another object of the present invention is not only to support the lubricant on the intermediate surface of the sheet and tool as occurs during stamping operations, but also to form a film of lubricant on that surface, which is described in detail below. As described in Section 1., there is a barrier effect to obtain a structure that helps carry out later steps of the process. Yet another object of the present invention is to obtain an automobile body sheet product in which the image obtained by the specular reflection of the large amount of light from the substantially smooth back surface of the sheet is extremely sharp. Another object of the present invention is to easily see through or otherwise under the paint finish applied to the surface of the part by the automobile manufacturer after the sheet has been formed into the part by several secondary forming steps. To obtain a non-oriented sheet surface structure that is impossible. The objects and advantages of the present invention may be better understood based on the following detailed description and drawings.

【0040】さて、図面のうちの図1を参照すると、薄
板12の厚さを減少する工程における圧延機の上側ロー
ル10および下側ロール11(その他の部分は示してい
ない)を示してある。上側ロール10は多数の隔置され
たミクロンのサイズのボウル形の凹み16を備えている
加工面14を有している。凹み16のうちの3個の凹み
を図面の図2に示してあり、これらの凹み16もまた説
明の目的のために大きく拡大して示してある。凹み16
が1個またはそれ以上の加工ロール10および/または
加工ロール11の表面14に設けられる前に、表面14
が非常に平滑な仕上げ、例えば、0.007μmないし
0.2μmRa(算術平均の荒さ)の程度の仕上げを行
う態様で調製される。ISOの荒さ標準による測定が適
切である。表面の荒さの標準は1990年に発行された
ドイツのホンメルベルケ市在のエル.マメリ氏著の「表
面凹凸肌構造分析−ハンドブック」と題する論文に論述
されている。このような表面は実質的に平滑な表面を有
する図1のロールの噛み込において厚さが減少する金属
材料を提供する。その結果、審美的には、人間の眼で認
知されるような製品の総合的な輝度を高める圧延の間に
表面に何等かの擦過(smearing)を有する光沢
がある表面を有する圧延製品が得られる。
Referring now to FIG. 1 of the drawings, there is shown an upper roll 10 and a lower roll 11 (other parts are not shown) of a rolling mill in the step of reducing the thickness of the thin plate 12. The upper roll 10 has a working surface 14 with a number of spaced micron-sized bowl-shaped recesses 16. Two of the indentations 16 are shown in FIG. 2 of the drawings, and these indentations 16 are also shown greatly enlarged for purposes of illustration. Dent 16
Before the surface 14 of one or more work rolls 10 and / or work rolls 11 is provided with
Is prepared in such a manner that it has a very smooth finish, for example, a finish of the order of 0.007 μm to 0.2 μm Ra (roughness of arithmetic mean). A measurement according to the ISO roughness standard is suitable. The surface roughness standard is L.E. in Hommelberg, Germany, issued in 1990. It is discussed in a paper entitled "Analysis of Skin Surface Texture-Handbook" by Mameli. Such a surface provides a metallic material of reduced thickness upon biting of the roll of Figure 1 having a substantially smooth surface. The result is an esthetically rolled product having a glossy surface with some smearing on the surface during rolling which enhances the overall brightness of the product as perceived by the human eye. To be

【0041】以下に論議し、かつ図3、図7および図8
に示すように、集束したエネルギビームがロール面14
に衝突して、クレーター18を形成するときに、凹み1
6が形成される。クレーター18は各々の凹み16を包
囲する隆起したリム材料20を含む。エネルギビームの
経路がロールの軸線に整列しているので、エネルギビー
ムはロールの表面に直角の入射(normal inc
idence)で衝突する。
Discussed below and in FIGS. 3, 7 and 8
As shown in FIG.
When it collides with the crater 18 and forms a crater 18,
6 are formed. Crater 18 includes a raised rim material 20 surrounding each recess 16. Since the path of the energy beam is aligned with the axis of the roll, the energy beam is incident on the surface of the roll at a normal incident.
collision).

【0042】図2は薄板の大規模の減厚圧延工程の間の
本発明の1個の加工ロールと、加工ロールにより圧延さ
れる薄板の一つの表面との間の界面を示し、かつ図1に
小さい「箱」で示した領域の拡大断面で示してある。加
工ロール表面のボウル形の凹みの存在は、薄板の大規模
の減厚圧延工程の間に薄板面上に加工ロール面により作
用せしめられる垂直荷重ならびにロールの噛み込みの運
動学と共に、薄板のトポロジーがロールの噛み込みから
出る前にロールの噛み込みの内部で一連の変化を受け
る。前側突出部22を図2に示してある。突出部22は
薄板表面材料の微視的な三日月形の隆起部分であり、か
つロールの噛み込みの中立平面の付近を先行する界面領
域に形成される。中立平面は図において符号24で示し
てある。マウンド(mound)26が薄板の表面上に
中立平面の付近に形成されている。出口領域において、
後側突出部28が薄板の表面上に形成され、かつ最終の
薄板表面組織として薄板上に残る。図2に示した薄板の
表面の過渡的な性質は、図4に示した薄板のトポロジー
および本発明の出願人の前述した特許の場合のように、
薄板表面をエンボスする加工ロールの表面組織に起因し
ていない。むしろ、微視的な量の薄板材料は、ボウルの
中への後方の押出(薄板の表面上の加工ロール表面によ
り作用せしめられる直角荷重に起因する)と、薄板の大
規模の減厚圧延の間に起きる加工ロール表面と薄板の表
面との間に有意な相対運動に起因する後方に押し出され
た材料の擦過との組合わせを受ける。
FIG. 2 shows the interface between one working roll of the invention and one surface of the thin sheet rolled by the working roll during a large-scale thin rolling operation of the thin sheet, and FIG. It is shown in an enlarged cross section of the area indicated by the small "box". The presence of bowl-shaped depressions on the surface of the work roll, along with the kinematics of the roll loading and the vertical loads exerted by the work roll surface on the thin plate surface during the large-scale reduction rolling process of the thin plate, together with the kinematics of the roll's entrainment. Undergoes a series of changes within the roll bite before it exits the roll bite. The front protrusion 22 is shown in FIG. The protrusions 22 are microscopic crescent shaped ridges of sheet metal surface material and are formed in the interfacial region preceding near the neutral plane of the roll bite. The neutral plane is shown at 24 in the figure. A mound 26 is formed on the surface of the sheet near the neutral plane. In the exit area,
A rear protrusion 28 is formed on the surface of the sheet and remains on the sheet as the final sheet surface texture. The transient nature of the surface of the sheet shown in FIG. 2 is similar to that of the sheet topology shown in FIG. 4 and the applicant's previously mentioned patent of the present invention.
It is not due to the surface texture of the processing roll that embosses the thin plate surface. Rather, the microscopic amount of sheet material is extruded backwards into the bowl (due to the right-angle loading exerted by the work roll surface on the sheet surface) and the large thickness reduction rolling of the sheet. It is subjected to a combination of abrasion of the material extruded rearward due to significant relative movement between the surface of the work roll and the surface of the lamella which occurs in between.

【0043】レーザーまたは電子ビーム装置(図示せ
ず)が加工ロールの表面にクレーター18(図3および
図8参照)を形成するために使用され、各々のクレータ
ー18は、中央部の凹み16と、該凹みを包囲する隆起
した環状のリム20とからなっている。このような装置
のビームは、各々のクレーター18をロールの表面上
に、実施される厚さの減少量、減厚される薄板12の合
金および焼戻し(temper)、減厚工程において使
用される冷却材および潤滑剤の型式および温度ならびに
減厚が行われる速度により決定されたサイズおよび発生
頻度において正確に位置決めする。加工ロールの表面内
の代表的な凹みの深さは、一般に、50.0μm〜25
5μmの範囲内にある外径を有するほぼ円形の凹みに対
して0.4μm〜10.0μmの範囲内にある。
A laser or electron beam device (not shown) is used to form craters 18 (see FIGS. 3 and 8) on the surface of the work roll, each crater 18 having a central recess 16 and And a raised annular rim 20 surrounding the recess. The beam of such a device causes each crater 18 to be carried on the surface of the roll by the amount of thickness reduction performed, the alloy of the sheet 12 being thinned and the temper, the cooling used in the thickness reduction process. Precise positioning at size and frequency determined by the type and temperature of materials and lubricants and the rate at which the thickness reduction occurs. A typical depth of the recess in the surface of the processing roll is generally 50.0 μm to 25 μm.
It is in the range of 0.4 μm to 10.0 μm for a generally circular depression with an outer diameter in the range of 5 μm.

【0044】ビームの中心のまわりにガウス強度分布を
有するパルスレーザビームまたは電子ビーム装置により
放出されるガウス電流密度を有するビームがクレーター
18を形成する直角のロール表面に衝突するときに、ビ
ームのエネルギ密度がロール材料を融解させるために有
意に十分であるので、ロール材料のリム20が凹み16
のまわりに(ビームの下方に)形成される。このような
融解により、凹み16の周囲への融解した金属の一部分
のその後の迅速な移動が前述したように温度と共に溶融
プール表面張力の変動から生ずる表面の剪断のために発
生する。前述した磨耗による破片の問題に寄与する圧延
の間にこのようなリム材料がロール表面から離脱するこ
とを阻止するために、リム材料が除去され、その結果、
図13に示した加工ロールの表面トポロジーが得られ、
従って、ロール表面は、耐久性のある長年持続する磨耗
面を提供するために、硬質の緻密な材料、例えば、クロ
ムでコーティングされることが好ましい。例えば、リム
材料を研磨により除去することにより、加工ロールの表
面の凹み16のまわりに実質的に平滑な表面仕上げ(図
13)が得られる。図13に示した凹み16への入口領
域もまた平滑であり、かつそれにより薄板の表面材料が
薄板を大規模に減厚させる間に同時に押し出しされ、か
つ凹みの内側領域に対して擦過するときに磨耗による破
片を発生するための切刃(cutting edge
s)として作用しないことが特に重要である。バックグ
ラウンド加工ロール表面仕上げ30もまた、前述したよ
うに、実質的に平滑であるので、このような凹凸肌構造
を有する加工ロールによる圧延の結果、光沢を有するス
トリップ、または薄板製品が得られる。薄板減厚比が大
きい場合には、結果として生ずる擦過(smearin
g)工程は、前述したように、圧延製品の輝度を高め
る。リム20の材料を除去しない場合には、前述したよ
うに、磨耗による破片の発生とバックアップロールの損
傷が発生することがある。それに加えて、薄板を大規模
に減厚させるときには、加工ロール表面クレーター構成
(図3)が薄板の表面に細長い平行なトラック32を発
生する。トラック32は、図9,図10および図12に
示すように、ほぼ圧延方向に追従している。このような
表面は審美的に満足な表面および製品ではなく、かつ二
次成形工程、例えば、圧伸成形(drawing)およ
び押抜き(stamping)の間に薄板の形成を高め
る摩擦学的な性質を有していないので、代表的には自動
車用薄板の顧客により所望されていない。
When a pulsed laser beam having a Gaussian intensity distribution around the center of the beam or a beam having a Gaussian current density emitted by an electron beam device strikes the orthogonal roll surface forming the crater 18, the energy of the beam. Since the density is significantly sufficient to melt the roll material, the rim 20 of roll material is recessed 16
Formed around (below the beam). Due to such melting, a subsequent rapid movement of a portion of the molten metal around the recess 16 occurs due to surface shear resulting from variations in the melt pool surface tension with temperature, as described above. In order to prevent such rim material from leaving the roll surface during rolling, which contributes to the above-mentioned wear debris problem, the rim material is removed, so that
The surface topology of the processing roll shown in FIG. 13 is obtained,
Therefore, the roll surface is preferably coated with a hard, dense material, such as chrome, to provide a durable, long-lasting wear surface. For example, abrasive removal of the rim material results in a substantially smooth surface finish (FIG. 13) around the indentations 16 in the surface of the work roll. The entrance area to the recess 16 shown in FIG. 13 is also smooth, so that the surface material of the sheet is extruded at the same time during the large thickness reduction of the sheet and rubs against the inner area of the depression. Cutting edge for producing debris due to wear on the
It is especially important not to act as s). The background working roll surface finish 30 is also substantially smooth, as previously described, so rolling with a working roll having such an uneven texture results in a glossy strip or sheet product. If the sheet thickness reduction ratio is large, the resulting smearing
The step g) enhances the brightness of the rolled product as described above. If the material of the rim 20 is not removed, as described above, abrasion may cause debris and damage to the backup roll. In addition, the work roll surface crater configuration (FIG. 3) produces elongated parallel tracks 32 on the surface of the sheet as the sheet is significantly thinned. The track 32 substantially follows the rolling direction, as shown in FIGS. 9, 10, and 12. Such surfaces are not aesthetically pleasing surfaces and products, and have tribological properties that enhance sheet formation during secondary forming processes such as drawing and stamping. As such, it is typically not desired by automotive sheet metal customers.

【0045】それと対照的に、リム材料20を除去する
ことと、以下に述べるような大きいパーセンテージの薄
板の減厚比を含む圧延工程の間に薄板上に湾曲した突出
部または隆起したマウンドを形成することとにより、実
質的に磨耗による破片を含まない薄板製品が製造され、
かつバックアップロールおよび加工ロールの表面の寿命
が実質的に延長されると共に、同時に顧客により所望さ
れるプレートまたは薄板製品が製造される。
In contrast, removing the rim material 20 and forming curved protrusions or raised mounds on the sheet during the rolling process involving a large percentage sheet reduction ratio as described below. By doing, a thin plate product that is substantially free of debris due to abrasion is manufactured,
And the surface life of the backup and processing rolls is substantially extended while at the same time producing the plate or sheet product desired by the customer.

【0046】図15、図17、図19および図21ない
し図23は、最終スタンドにおいて薄板の大規模の減厚
圧延作業の間に図13に示した加工ロール表面凹凸肌構
造により圧延された薄板表面の微視的な部分を追跡して
いる。これらの図は、薄板がロールの噛み込みを通過す
るときに薄板上の加工ロールの直角荷重と、ロールの噛
み込みの運動学との影響と共に、凹み16がロールの噛
み込みにおいて入口領域から出口領域まで移動するとき
に加工ロール表面に同じ2個の凹み(16aおよび16
bとして識別された)によりひき起こされる三つの選択
された時期に薄板表面に起きる最も有意な、または重要
な変化を示す。図16、図18および図20は、図1
5、図17および図19に示す圧延工程のこれらの段階
において起きる薄板の表面の凹凸肌構造変化を示す薄板
表面の代表的な部分の顕微鏡写真である。図21、図2
2および図23は、図16、図18および図20にそれ
ぞれ示した薄板表面凹凸肌構造要素に類似した薄板表面
凹凸肌構造要素の針により描かれる地勢図である。図1
5ないし図23は、薄板がロールの噛み込みを通過する
ときに薄板表面の荒さの高度に過渡的な性質を捕捉して
いる。ロールの噛み込みにおいては、少なくとも1個の
加工ロール表面のきめが微視的な凹み(図13)により
出され、かつ本発明の方法を使用して仕上げられる。
FIGS. 15, 17, 19 and 21 to 23 show a thin plate rolled by the work roll surface texture structure shown in FIG. 13 during a large-scale thin rolling operation of the thin plate in the final stand. It tracks microscopic parts of the surface. These figures show that the depression 16 exits from the inlet region at the roll bite as well as the influence of the right angle load of the working roll on the plate as it passes through the roll bite and the kinematics of the roll bite. The same two recesses (16a and 16
identified as b) shows the most significant or significant changes that occur on the sheet surface at three selected times. 16, FIG. 18, and FIG.
FIG. 20 is a photomicrograph of a representative portion of the thin plate surface showing changes in the uneven skin structure of the surface of the thin plate that occur at these stages of the rolling process shown in FIG. 5, FIG. 17 and FIG. 19. FIG. 21, FIG.
2 and 23 are topographical diagrams drawn by the needles of a sheet surface uneven skin structure element similar to the sheet surface uneven skin structure element shown in FIGS. 16, 18 and 20, respectively. FIG.
5 to 23 capture the highly transient nature of the sheet surface roughness as it passes through the roll bite. Upon roll biting, at least one work roll surface texture is exposed by microscopic indentations (FIG. 13) and is finished using the method of the present invention.

【0047】図15においては、本発明によりひき起こ
された2個のロールの表面の凹み16aおよび16bが
ロールの噛み込みの内部の中立平面24に達する前に、
(最初の時間t1 )において薄板12の表面に対して直
角の荷重PA により負荷される。この中立平面もまた図
15において最も右側に描かれた垂直に配置されたダッ
シュ線24により示してある。図15においてLB2
して示した凹み16bのバンク(bank)の前縁は、
中立表面24から距離d1 の位置にある。凹み16のバ
ンクはマウス(mouth)、すなわち、凹み16の入
口領域の真下の小さい幅を有する表面回転リングとして
規定されている。この領域は任意の押し出された薄板表
面材料との接触が起こりそうな領域である。凹みのバン
クと押し出された薄板表面材料との間の接触領域は、角
度の和が180°である扇または中実の三角形に近似し
ていると考えることができる。各々の凹み16の直径
は、図15において「D」により示してあるが、とはい
え、実際には、ロールのきめが出される時間の間に存在
する種々の状態のために、ロール表面の凹みの配列の内
部で直径の僅かな分布があるかもしれない。これらは、
ビームを形成するパルスエネルギ密度、ビームの集束、
工作機械の振動、ロール表面の内部の合金化剤(all
oying agents)によるビームエネルギの不
規則な吸収および加工ロールのきめを出すために使用さ
れる関係した制御エレクトロニックス等の変動を含む。
直角荷重および加工ロールと薄板表面との間の速度の変
化は、前述したように、小量の薄板表面材料が凹み16
aおよび16bの中に部分的に流れ、すなわち、これら
の凹みの中に押し出される。直角の圧力が作用した結
果、そして薄板表面の速度がロール表面の速度よりも遅
い事実のために、2個の前側突出部22aおよび22b
が凹み16aおよび16bのバンクの後側領域に沿って
形成される。これらのバンクは図15にTB1 およびT
2 により示してある。
In FIG. 15, before the indentations 16a and 16b in the surface of the two rolls raised according to the invention reach the neutral plane 24 inside the roll bite,
At (first time t 1 ), a load P A perpendicular to the surface of the thin plate 12 is applied. This neutral plane is also indicated by the vertically oriented dash line 24 drawn on the far right in FIG. The leading edge of the bank of recesses 16b, shown as LB 2 in FIG.
It is at a distance d 1 from the neutral surface 24. The bank of indentations 16 is defined as a mouse, ie a surface turning ring with a small width just below the entrance area of the indentations 16. This area is the area where contact with any extruded sheet metal surface material is likely to occur. The contact area between the bank of indentations and the extruded sheet metal surface material can be thought of as approximating a fan or solid triangle with a sum of angles of 180 °. The diameter of each indentation 16 is indicated by a "D" in FIG. 15, although in practice, due to the various conditions that exist during the time the roll is textured, There may be a slight distribution of diameters within the array of depressions. They are,
Pulse energy density forming the beam, beam focusing,
Vibration of machine tools, alloying agent inside roll surface (all
This includes irregular absorption of beam energy by oying agents and variations in associated control electronics used to texture the work roll.
As described above, the normal load and the change in speed between the work roll and the thin plate surface cause a small amount of the thin plate surface material to be indented.
It partially flows into a and 16b, ie is extruded into these depressions. The two front protrusions 22a and 22b are the result of the action of a right angle pressure and due to the fact that the speed of the sheet surface is slower than that of the roll surface.
Are formed along the rear region of the banks of the recesses 16a and 16b. These banks are labeled TB 1 and T in FIG.
This is indicated by B 2 .

【0048】突出部の形成に関する簡単な理解は、次の
類推により得られる。図15における凹み16aの点M
は、凹み16aのバンクの後側部分上に配置されてい
る。この傾斜したバンクは水上スキーのさらに良く知ら
れている斜面と類似している。とはいえ、水上スキーの
表面は凹みのバンクの横方向の湾曲部が欠けている。人
が水上スキーの上に乗っているときに、スキーは代表的
にはスキーヤーの前方の水面に対して小さい角度傾斜し
ており、この傾斜がスキーヤーの前進速度と共にスキー
ヤーのスキーの下方に水の集積または波頂を生ずる。も
しもスキーヤーがスキーヤーの移動に追従しながら時間
が経過するにつれてこの波頂に追従すれば、スキーヤー
はこの波が単に進行波であることを知る。この波の強さ
は、もしもスキーヤーが水面の領域に衝突すれば強くな
る。水面領域においては、水の速度がスキーヤーの移動
方向に強く反対であり、例えば、ボートがスキーヤーの
移動方向に平行に走行しているときに起きるかもしれな
い。他方、もしもスキーヤーが水がスキーヤーの移動方
向に力強く移動している水面領域に衝突すれば、波の強
さが減少するかもしれない。それゆえに、各々の突出部
はロール表面の凹みの中に薄板表面材料の微視的な部分
を部分的に後方に押し出すことにより形成された中実の
(solid)または可塑性の(plastic)波と
考えることができる。このような押出は、主として、中
立平面にまだ達していない凹みのバンクの後縁に沿って
起きる。再び、図15を参照されたい。凹みを部分的に
満たす薄板表面材料は、該材料が押し出されるときに圧
延方向に擦過する。これは部分的に充填された凹みが中
立平面を通過する時間の前にロールと薄板表面との間の
相対表面移動に起因している。
A simple understanding of the formation of protrusions can be obtained by the following analogy. Point M of recess 16a in FIG.
Are arranged on the rear part of the bank of the recesses 16a. This sloping bank resembles the more familiar slopes of water skis. However, the surface of the water ski lacks the lateral curvature of the bank of depressions. When a person is riding on a water ski, the ski typically has a small angle of inclination with respect to the water surface in front of the skier, which tilts with the forward speed of the skier and below the skier's ski. Accumulate or produce crests. If the skier follows the movement of the skier and follows this crest over time, the skier knows that this wave is simply a traveling wave. The strength of this wave is enhanced if the skier hits a water surface area. In the water area, the speed of water is strongly opposite to the direction of skier movement, which may occur, for example, when the boat is running parallel to the direction of skier movement. On the other hand, if the skier hits a water surface area where the water is vigorously moving in the direction of the skier's movement, the wave strength may be reduced. Therefore, each protrusion has a solid or plastic wave formed by partially extruding a microscopic portion of the sheet metal surface material back into the depression of the roll surface. I can think. Such extrusion occurs predominantly along the trailing edge of a bank of depressions that have not yet reached the neutral plane. Please refer to FIG. 15 again. The sheet metal surface material that partially fills the depressions rubs in the rolling direction as the material is extruded. This is due to the relative surface movement between the roll and the sheet surface before the time for the partially filled depressions to pass through the neutral plane.

【0049】図16は2008アルミニウム合金薄板表
面上の突出部の組織を示す425Xの倍率の顕微鏡写真
である。このような押出は図15に示した部分的に後方
に押し出す機構から得られる。図15および図16に
は、二つの前側突出部22aおよび22bを示してあ
る。各々の突出部は、図16から理解できるように、
「三日月形」の形態を有している。突出部の端縁の間の
距離は突出部(図15)を形成したロールの表面の2個
の凹み16aと16bとの間の中心間の隔離距離に相当
する。突出部の凸縁が圧延方向に面している。それゆえ
に、突出部の内側端縁、すなわち、凹縁がロールの噛み
込みの入口箇所に面している。突出部の凸縁を形成する
ために隆起している材料の傾斜端部がある。それゆえ
に、もしもこの傾斜に沿って左側から右側によじのぼ
り、すなわち、図16において前側突出部に沿って左側
から右側によじのぼるとすれば、各々の横方向に、すな
わち、圧延方向に直角をなす二つの方向において湾曲
し、かつ突出部の凸縁に沿って迅速に落下する傾斜によ
じのぼることになる。これは図16に示した表面の代表
的な領域の針で描かれた地勢図である図21に最良に示
してある。突出部は大洋の海面上の波に類似している。
また、突出部の横方向の湾曲がはっきりとわかる。突出
部の高さは0.25μm〜3.0μmまでの範囲内にあ
る。突出部を形成する金属の集積は凹みのバンクの後縁
の扇形の領域による押し出された薄板材料の擦過に起因
している。凹みの形状と向かい合わせであるように思わ
れる図21の突出部の三日月の形状は、下記の二つの要
素から得られる。すなわち、(a)金属が凹みの中に部
分的にのみ押し出されて、凹みに対して静止している可
塑性の波を形成する。(b)金属が凹みの中に流れると
きに金属が感知する最大の「押込み力」が凹みのバンク
の後縁から得られる。
FIG. 16 is a photomicrograph at a magnification of 425 × showing the structure of the protrusions on the surface of the 2008 aluminum alloy thin plate. Such extrusion is obtained from the partially rearward extrusion mechanism shown in FIG. 15 and 16 show two front protrusions 22a and 22b. Each protrusion, as can be seen from FIG.
It has the form of a "crescent". The distance between the edges of the protrusions corresponds to the center-to-center separation between the two depressions 16a and 16b on the surface of the roll on which the protrusions (FIG. 15) are formed. The protruding edge of the protruding portion faces the rolling direction. Therefore, the inner edge of the projection, i.e. the concave edge, faces the entry point of the roll bite. There is a beveled end of material that is raised to form the tongue of the protrusion. Therefore, if one leans from the left side to the right side along this slope, that is, from the left side to the right side along the front protrusion in FIG. 16, the two sides forming a right angle to each lateral direction, that is, the rolling direction. It will curve in one direction and will tend to a slope that falls rapidly along the tongue of the protrusion. This is best shown in FIG. 21, which is a stylized topographical map of a representative area of the surface shown in FIG. The protrusions resemble waves on the surface of the ocean.
Also, the lateral curvature of the protrusion is clearly visible. The height of the protrusion is in the range of 0.25 μm to 3.0 μm. The accumulation of metal forming the protrusions is due to the scraping of the extruded sheet material by the fan-shaped region at the trailing edge of the recessed bank. The crescent shape of the protrusion in FIG. 21, which appears to face the shape of the depression, is obtained from the following two elements. That is, (a) the metal is extruded only partially into the depression, forming a plastic wave that is stationary with respect to the depression. (B) The maximum "pushing force" that the metal senses as it flows into the recess is obtained from the trailing edge of the bank of recesses.

【0050】その後の時間t2 >t1 において、すなわ
ち、図17において、図15に示した界面を含んだ薄板
および加工ロール表面が入口平面から出て中立平面24
の付近に向かって移動する。とはいえ、薄板および加工
ロール表面は、薄板表面をロール表面上に滑動させる上
記の擦過作用のために僅かに異なる時間に中立平面の付
近に到達する。それゆえに、突出部22aおよび22b
は、その後、ロール表面上のきめが出ていない領域30
により出口領域に向かって擦過され、そして最終的に
は、薄板表面が中立平面の付近に達する時間の前に、薄
板表面内に偏平化される。薄板の速度とロール表面の速
度とがほぼ同じであり、すなわち、中立平面24の付近
には、中立平面を包囲する小さい領域がある。それゆえ
に、ロール表面が凹み16aおよび16bの付近にある
ときに乗っている観察者は、本人自身の速度において、
またはその速度にほぼ近い速度において薄板の表面を観
察することになろう。これらの状態では、薄板表面の相
対的な擦過は無視できる程度であり、それにより加工ロ
ール表面を介して加えられた薄板上の直角の圧力の作用
のみを残す。その後、この直角の圧力は、公証人の封印
が法律的な文書をエンボスする方法と全く同じ方法で、
薄板をマウンド26aおよび26bの形態の凹み16a
および16bの中に実質的に強制的に押し出す。圧延の
間の直角の荷重の理論的な計算により、薄板の表面上の
直角の荷重が中性平面の付近において最高であることが
予報される。これが中立平面の付近の薄板材料により凹
みをより均一に「部分的に充填し」、その後、マウンド
を形成する理由である。圧延の間の直角荷重の計算はマ
グローヒル(1987)の551頁ないし574頁に記
載された第7章のジェイ.チャクラバーティー氏著の
「可塑性の理論」と題する論文に論議されている。
At the subsequent time t 2 > t 1 , that is, in FIG. 17, the thin plate and the processing roll surface including the interface shown in FIG.
Move toward. However, the sheet and work roll surfaces reach near the neutral plane at slightly different times due to the above-described rubbing action which causes the sheet surface to slide over the roll surface. Therefore, the protrusions 22a and 22b
Is then the untextured area 30 on the roll surface.
Are rubbed towards the exit area and finally flattened into the lamella surface before the time when the lamella surface reaches near the neutral plane. The velocity of the lamina and the velocity of the roll surface are approximately the same, that is, near the neutral plane 24 there is a small area surrounding the neutral plane. Therefore, an observer riding when the roll surface is near the indentations 16a and 16b, at his own speed,
Or one would observe the surface of the sheet at a velocity close to that velocity. In these conditions, the relative scraping of the sheet surface is negligible, thereby leaving only the effect of normal pressure on the sheet applied through the work roll surface. This right-angled pressure is then exactly the same way the notary seal embosses a legal document,
The thin plate is recessed 16a in the form of mounds 26a and 26b.
And substantially forced into 16b. Theoretical calculations of right-angle loads during rolling predict that the right-angle loads on the surface of the sheet are highest near the neutral plane. This is why the sheet material near the neutral plane "partially fills" the depressions more uniformly and then forms the mound. Calculation of right-angle loads during rolling is described in McGraw-Hill (1987) pages 551-574, Chapter 7, Jay. It is discussed in a paper by Chakraberty entitled Theory of Plasticity.

【0051】図18は図17に記載した工程により形成
された薄板表面上に1組の微視的なマウンドを示す42
5倍の倍率の顕微鏡写真である。図22は図18に表面
の代表的な領域の針で描かれた地勢図である。
FIG. 18 shows a set of microscopic mounds 42 on the sheet surface formed by the process described in FIG.
It is a microscope photograph of 5 times magnification. FIG. 22 is a topographical diagram drawn with a needle in a typical region of the surface in FIG.

【0052】加工ロール表面の凹み16aおよび16b
が図17の中立平面24を通過した後、薄板表面の速度
がプラスチックの変形量が一定であるためにロール表面
の速度を超え始め、その結果、マウンド26aおよび2
6bが薄板表面の中に戻るように偏平化される。それゆ
えに、薄板が中立平面の付近を通過し、出口領域の付近
に入るときに形成される薄板表面のマウンドが凹み16
aおよび16bのそれぞれのバンクLB1 およびLB2
の後縁により擦過され、図17から理解されるように、
薄板12がロール10より早く移動するときに、その
後、マウンドが偏平化される。
Depressions 16a and 16b on the surface of the processing roll
After passing through the neutral plane 24 of FIG. 17, the velocity of the sheet surface begins to exceed the velocity of the roll surface due to the constant amount of plastic deformation, resulting in mounds 26a and 2
6b is flattened back into the sheet surface. Therefore, the mound of the sheet surface formed when the sheet passes near the neutral plane and near the exit area is recessed 16
a and 16b respectively banks LB 1 and LB 2
17 is abraded by the trailing edge of the
When the lamella 12 moves faster than the roll 10, the mound is then flattened.

【0053】加工ロール表面の凹み16aおよび16b
が出口領域に向かって移動し、かつ図19に示した薄板
の部分が出口領域に達した直後に図19に示した出口領
域の付近に達したときに、後側突出部(プラウ)28a
および28bが図19に示した薄板表面上に形成され
る。図20は図19の機構により形成された後側突出部
28aおよび28bを有するアルミニウム薄板表面の4
25Xの倍率の顕微鏡写真である。各々の前側突出部の
凸縁は中性平面に面し、それゆえに、各々の前側突出部
の凹縁が図20において最も右側のロール噛み込みの出
口平面に面している。
Depressions 16a and 16b on the surface of the processing roll
Moves toward the exit area and reaches the vicinity of the exit area shown in FIG. 19 immediately after the portion of the thin plate shown in FIG. 19 reaches the exit area, the rear protrusion (plow) 28a
And 28b are formed on the sheet surface shown in FIG. FIG. 20 shows a surface of an aluminum sheet having rear projections 28a and 28b formed by the mechanism of FIG.
It is a microscope photograph of 25X magnification. The convex edge of each front protrusion faces the neutral plane, and thus the concave edge of each front protrusion faces the rightmost roll bite exit plane in FIG.

【0054】図23は図19に示した機構により形成さ
れた前側突出部(プラウ)22aおよび22bを含む図
20に示した表面の代表的な領域の針により描かれた地
勢図である。図24は圧延工程が中断された本発明の方
法により圧延された薄板表面の針で描かれた地勢図であ
る。薄板表面上に中立平面の付近に形成されたマウンド
を薄板が出口領域の付近に入るときに薄板表面上に形成
された前側突出部と共に示してある。図24はさらに薄
板の大規模の減厚圧延の間の薄板表面の地勢図の過渡的
な性質を論証している。少なくとも1個の加工ロールの
きめが図13の地勢図により出される。
FIG. 23 is a topographical view drawn by the needle of a representative region of the surface shown in FIG. 20 including front protrusions (plows) 22a and 22b formed by the mechanism shown in FIG. FIG. 24 is a needle topographic map of a sheet surface rolled by the method of the present invention with the rolling process interrupted. A mound formed on the sheet surface near the neutral plane is shown with a front projection formed on the sheet surface as the sheet enters near the exit region. FIG. 24 further demonstrates the transient nature of the sheet topography during large scale thin rolling of the sheet. The texture of at least one work roll is provided by the topographical diagram of FIG.

【0055】それゆえに、薄板表面がロールの噛み込み
から出るときに、薄板表面は図23および図24の前側
プラウ部凹凸肌構造を有することになる。
Therefore, when the surface of the thin plate comes out of the biting of the roll, the surface of the thin plate has the uneven structure of the front plow portion shown in FIGS. 23 and 24.

【0056】図25は単一の圧延機スタンドにおいて研
削された加工ロールを使用してアルミニウム合金200
0−8Fの4段圧延の間に記録されたパーセンテージ薄
板減厚比に対するロール力を示す。パーセンテージ薄板
減厚比が増大するにつれて、ロール力は圧延機の能力
(すなわち、100キロポンド)が45%に達するまで
非線形に増大する。この点において、45%を超える減
厚は達成できなかったので、圧延工程を終了しなければ
ならなかった。
FIG. 25 shows an aluminum alloy 200 using a milled work roll in a single mill stand.
Figure 8 shows roll force versus percentage sheet thickness reduction ratio recorded during 0-8F four-high rolling. As the percentage sheet thickness reduction ratio increases, the roll force increases non-linearly until the mill capacity (ie 100 kilopounds) reaches 45%. At this point, a reduction of more than 45% could not be achieved, so the rolling process had to be terminated.

【0057】図26は図25の条件と同じであるが、加
工ロールが図13に示した本発明のボウル組織を有して
いる条件においてパーセンテージ薄板減厚比に対するロ
ール力の変化を示す。ロール力は本発明の凹凸肌構造が
使用されるときにさらに好ましい摩擦学的な条件を示す
図25に示したロール力よりも若干遅い速度で増大す
る。70%程度のパーセンテージ薄板減厚比が達成され
るまで、この圧延機の圧延力の能力には達しない。微視
的な量の薄板表面材料が図2、図15、図17および図
19に示した態様でボウル16の中に押し出されるとき
に薄板/加工ロール界面に潤滑剤の全部または部分的に
排出されるロールの噛み込みに潤滑剤を搬送するボウル
の凹凸肌構造と共に、きめが出された加工ロール表面に
実質的な圧延研削が施されていないので、ロールの噛み
合いにおける過大な摩擦が最小限度にとどめられてい
る。
FIG. 26 shows the change in roll force with respect to the percentage thin plate thickness reduction ratio under the same conditions as in FIG. 25, but under the condition that the working roll has the bowl structure of the present invention shown in FIG. The roll force increases at a slightly slower rate than the roll force shown in FIG. 25, which shows more favorable tribological conditions when the textured structure of the present invention is used. The rolling force capability of this rolling mill is not reached until a percentage sheet thickness reduction ratio of the order of 70% is achieved. Ejection of all or part of the lubricant at the sheet / working roll interface when a microscopic amount of sheet surface material is extruded into the bowl 16 in the manner shown in FIGS. 2, 15, 17 and 19. With the uneven surface structure of the bowl that conveys the lubricant to the bite of the roll, the textured processed roll surface is not subjected to substantial rolling and grinding, so excessive friction during roll biting is minimized. It has been limited to.

【0058】図27および図28は、図2におよび図2
6に引用した条件で研削加工ロールならびに本発明によ
りきめが出された加工ロールをそれぞれ使用して圧延し
たときにパーセンテージ薄板減厚比に対するロールトル
クの変化の比較を示す。また、70%の減厚が達成され
るまでに、きめが出された加工ロールにより圧延すると
きにスタンドのトルク能力(3000フート・ポンド)
に達しない(図28)ことに対して、研削ロール(図2
7)を使用する圧延工程が45%の減厚比が達成された
ときにほぼ2700フート・ポンドで中断しなければな
らなかったので、きめが出された加工ロールは単一の圧
延スタンドの圧延工程能力を研削加工ロールにより達成
可能な能力をはるかに超えて伸ばすことができる。図2
5ないし図28は単一のスタンドにおいて本発明の方法
によりきめが出された加工ロールで圧延するときに、圧
延機の能力を研究加工ロールの表面仕上げのために圧延
機に課せられた人為的な制限をはるかに超えて伸ばすこ
とができることを明らかに論証しており、それゆえに、
圧延機の生産能力をさらに高めることができる。
27 and 28 are similar to FIGS.
6 shows a comparison of changes in roll torque with respect to a percentage thin plate thickness reduction ratio when rolled using a grinding roll as well as a textured roll according to the present invention under the conditions quoted in FIG. Also, the torque capability of the stand (3000 foot pounds) when rolling with textured work rolls until a 70% reduction is achieved.
(Fig. 28), the grinding roll (Fig. 2
Since the rolling process using 7) had to be interrupted at approximately 2700 foot pounds when a reduction ratio of 45% was achieved, textured work rolls were rolled in a single rolling stand. The process capability can be extended well beyond the capability achievable with grinding rolls. FIG.
5 to 28 show the ability of the rolling mill to artificially impose on the rolling mill for the surface finishing of the research work roll when rolling with the work roll textured by the method of the present invention in a single stand. Clearly demonstrating that it is possible to extend well beyond these limits, and therefore
The rolling mill production capacity can be further increased.

【0059】本発明の加工ロールの凹凸肌構造に起因す
る上記の圧延工程能力の向上に加えて、ロールの噛み込
みから出るときに薄板表面上に残る後側突出部の組織2
8aおよび28bがその後の金属形成作業、例えば、二
つの重要な機構を介して車体のフェンダのプレスによる
形成作業の間に潤滑および金属の流れを高めている。第
1機構においては、後側突出部28aおよび28bが三
日月形の形態のために潤滑剤を薄板/工作機械器具の界
面の中に供給することができる。第2機構においては、
後側突出部が薄板/工作機械器具の界面に沿った潤滑剤
の流れを妨害する「バリヤ」の役目をする。潤滑剤が妨
害されていない界面の内外に自由に流れないので、潤滑
膜が成形工程の後の段階に持続的に使用される。これに
より、かじりが低減され、引裂きに起因する薄板の早期
の破損を最小限度にとどめ、かつ工作機械の表面を保護
する。潤滑される界面における潤滑剤妨害作用の議論
は、潤滑摩擦学のASMEジャーナルの第100巻の1
2頁ないし17頁にエヌ.パティア氏およびエッチ,エ
ス.シェン氏著の「部分的な流体力学的な潤滑剤に関す
る三次元の荒さの効果を決定するための平均の流れモデ
ル」と題する論文に記載されている。
In addition to the above-described improvement of the rolling process ability due to the uneven surface structure of the working roll of the present invention, the structure 2 of the rear side protruding portion which remains on the surface of the thin plate when the rolling roll comes out of the biting
8a and 28b enhance lubrication and metal flow during subsequent metal forming operations, such as pressing the body fenders through two important mechanisms. In the first mechanism, the rear projections 28a and 28b can provide lubricant into the lamella / machine tool interface due to the crescent-shaped configuration. In the second mechanism,
The rear protrusion acts as a "barrier" to impede the flow of lubricant along the sheet metal / machine tool interface. Since the lubricant does not flow freely in and out of the unhindered interface, the lubricant film is used continuously in later stages of the molding process. This reduces galling, minimizes premature damage to the sheet due to tearing, and protects the machine tool surface. A discussion of lubricant hindrance at lubricated interfaces is given in Part 1 of Volume 100 of the ASME Journal of Lubricating Tribology.
Pages 2 to 17 Patia and Etch, S. Shen in a paper entitled "Average Flow Model for Determining the Effect of Three-Dimensional Roughness on Partial Hydrodynamic Lubricants".

【0060】また、薄板とロールの表面との間の横滑り
が本発明の方法を使用したときにきめが出された「鏡面
仕上げ」の加工ロールの極端な場合においてすらも起き
ないことに留意すべきである。これは突出部/マウンド
の形成がロールの噛み合いにおける主要な牽引機構であ
る事実に起因しており、それゆえに、「横滑り」は前述
した大きいパーセンテージの薄板の減厚率が採用されて
いる圧延機の単一のスタンドにおける圧延の間に発生し
ない。本発明の方法によれば、方向研削の形態のバック
グラウンド荒さが薄板とロール表面との間の総合的な牽
引に寄与することができるけれども、横滑りはバックグ
ラウンドロール荒さと無関係である。
It should also be noted that skidding between the sheet and the surface of the roll does not even occur in the extreme case of textured "mirror finish" working rolls when using the method of the present invention. Should be. This is due to the fact that the protrusion / mound formation is the main traction mechanism in the meshing of the rolls, hence the "sideslip" is the rolling mill in which the large percentage of thin sheet reduction mentioned above is adopted. Does not occur during rolling in a single stand. According to the method of the present invention, skidding is independent of background roll roughness, although background roughness in the form of directional grinding can contribute to overall traction between the sheet and roll surface.

【0061】さらに、本発明の方法が一般的なロールき
め出し技術、例えば、レーザーおよび電子ビームきめ出
しにより製造された薄板の表面組織と完全に異なる薄板
表面組織を製造することを留意すべきである。これらの
技術のエネルギパルスに起因する上記の融解および表面
剪断工程において製造されたクレーターリム20(図
8)または非対称のハンプ(hump)(図11)が代
表的にはロール表面に沿って所定位置に残され、また、
前記クレーターリムおよびハンプに代わるものはない。
従って、これらのリムは薄板の表面(図4および図5)
内に微視的な凹みをエンボスし、すなわち、くぼませ
る。このような凹みは薄板表面の下方に配置されてい
る。加工ロール表面上の環状のリムが薄板表面上に谷状
凹地(moat)(その後、該凹地にはスタンピング作
業前に潤滑剤が充填される)を形成する城のプラトオー
および谷状凹地の形状として図4のエンボスされた環状
クレーターを考えることができ、かつ城のプラトーは、
本質的には、名目上のロール表面荒さに保たれ、かつそ
の後の薄板形成工程において潤滑効果を高めることにつ
いて本質的な作用をしない平坦な領域である。しかしな
がら、本発明の方法は、この方法により、薄板が圧延機
の最終のスタンドから流出するときに最終的な薄板表面
凹凸肌構造としての微視的な突出部が得られるので、丁
度反対の効果を生ずる。前記の突出部は薄板の平均の荒
さに対して隆起している。また、突出部は環状のクレー
ターの形態により行われる単一の潤滑剤の捕捉の代わり
に薄板/工作機械器具の界面における潤滑の強化に関す
る二つの機能をはたす。突出部は薄板/工作機械器具の
界面、例えば、プレス加工作業において形成される界面
の中に潤滑剤を搬送するのみでなく、また、このような
界面に沿った潤滑剤の流れの経路中の障害物の役目をな
し、それゆえに、潤滑剤を界面に沿って薄板形成段階の
後程の段階の中に送り、潤滑機能を持続的に維持する。
そのうえ、潤滑剤は個々の突出部により全般的に閉じ込
められていないので、突出部により界面の中に搬送され
る潤滑剤がプレス加工作業中の薄板/工作機械器具の界
面に容易に分布される。これは小規模の減厚圧延の間に
薄板の表面にエンボスされた環状のクレーターの組織の
場合には頻繁には起こらない。その理由は、薄板成形工
程が完了した後に、小量の潤滑剤が薄板上の環状の「谷
状凹地」領域の残りの部分の内部に残っているかもしれ
ないからである。
Further, it should be noted that the method of the present invention produces a sheet texture that is completely different from the surface texture of sheets produced by common roll texturing techniques, such as laser and electron beam texturing. is there. The crater rims 20 (FIG. 8) or asymmetric humps (FIG. 11) produced in the above melting and surface shearing processes due to the energy pulses of these techniques are typically in place along the roll surface. Left in
There is no replacement for the crater rim and hump.
Therefore, these rims are on the surface of the sheet metal (Figs. 4 and 5).
Embossing, i.e. indenting, microscopic depressions inside. Such a recess is arranged below the surface of the thin plate. As the shape of castle plateaus and valley depressions where an annular rim on the work roll surface forms a valley moat on the sheet surface, which is then filled with lubricant before the stamping operation. You can think of the embossed annular crater of Figure 4 and the castle plateau
In essence, it is a flat area that is kept to a nominal roll surface roughness and that has no essential effect on enhancing the lubrication effect in the subsequent laminating step. However, the method of the present invention is just the opposite effect, because by this method, when the thin plate flows out from the final stand of the rolling mill, a microscopic protrusion as the final thin plate surface uneven skin structure is obtained. Cause The protrusions are raised relative to the average roughness of the sheet. Also, the protrusions serve the dual function of enhancing lubrication at the lamella / machine tool interface instead of trapping a single lubricant done in the form of an annular crater. The protrusions not only carry the lubricant into the interface of the sheet metal / machine tool, for example the interface formed in the pressing operation, but also in the path of the lubricant flow along such interface. It acts as an obstacle and therefore sends the lubricant along the interface into the later stages of the laminating step to maintain the lubricating function persistently.
Moreover, since the lubricant is not generally confined by the individual protrusions, the lubricant carried into the interface by the protrusions is easily distributed at the sheet metal / machine tool interface during the pressing operation. . This does not occur frequently in the case of annular crater textures embossed on the surface of the sheet during small scale rolling. The reason is that a small amount of lubricant may remain inside the remainder of the annular "valley" region on the sheet after the sheet forming process is complete.

【0062】本発明の突出部は図3および図11を参照
して前述した環状のクレーター形態およびハンプ形態よ
りも全般的なサイズがかなり小さい。一般に、自動車製
造者は塗料塗布層を通して薄板の凹凸肌構造が透けて見
えることを要望せず、そしてこの問題は後者の二つの凹
凸肌構造の形態と関連してきた。従って、突出部(プラ
ウ)は塗料仕上部分を通して自動車の構成部品が目立つ
程度に透けて見えないようにしている。
The protrusions of the present invention are substantially smaller in overall size than the annular crater and hump configurations described above with reference to FIGS. 3 and 11. In general, automobile manufacturers do not want the texture of the lamellae to be visible through the coating layer, and this problem has been associated with the latter two texture morphologies. Therefore, the protrusion (plow) is made so that the constituent parts of the automobile cannot be seen through the paint finish portion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】中間で金属材料の厚さを薄くする圧延機の二つ
の回転加工ロールの線図的図。
FIG. 1 is a diagrammatic view of two rotary working rolls of a rolling mill that thins the thickness of a metal material in the middle.

【図2】図1の加工ロールと金属材料との間の中間面の
拡大部分断面図で、上方ロールの面は微少な、浅い、ボ
ウル型凹所を有し、その中にシート面材料の微少量が押
出される。
2 is an enlarged partial cross-sectional view of the intermediate surface between the working roll of FIG. 1 and a metal material, the surface of the upper roll having a minute, shallow, bowl-shaped recess in which the sheet surface material A small amount is extruded.

【図3】電子ビーム成形装置による六角形に配列された
環状クレータ構造を表示する、加工ロール表面の一部の
線画的トポグラフィー。
FIG. 3 is a line drawing topography of a portion of a work roll surface displaying a hexagonally arranged annular crater structure by an electron beam shaping device.

【図4】小さい減厚工程の間に加工ロール表面のクレー
タ構造をエンボス加工された、アルミニウムシート面の
線画的トポグラフィー。
FIG. 4 is a line drawing topography of an aluminum sheet surface embossed with a crater structure on the surface of a work roll during a small thickness reduction step.

【図5】加工ロール面のクレータ構造によって不完全に
エンボス加工された、鉄シート表面の線画的トポグラフ
ィー。
FIG. 5: Line drawing topography of an iron sheet surface imperfectly embossed with crater structures on the work roll surface.

【図6】圧延機のバックアップロールと加工ロールの間
のヘルツ線の接触幅を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a contact width of a Hertz wire between a backup roll and a processing roll of a rolling mill.

【図7】電子ビーム装置によって加工ロールの表面に設
けられた(図3に示されたような)、六角形クレータパ
ターンの線図で、その基本的単位は平行四辺形である。
FIG. 7 is a diagram of a hexagonal crater pattern (as shown in FIG. 3) provided on the surface of a work roll by an electron beam device, the basic unit of which is a parallelogram.

【図8】電子ビーム成形装置の二重パルスによって加工
ロールの面に形成された、単一の環状クレータの線画的
トポグラフィー。
FIG. 8 is a line drawing topography of a single annular crater formed on the face of a working roll by the double pulse of an electron beam shaping device.

【図9】図11に示された非対称「ハンプ」(隆起)C
2 レーザ成形によって、35%に減厚して圧延された
二つのアルミニウムシートの擦過表面を示す図。
9 is an asymmetric "hump" (raised) C shown in FIG.
The O 2 laser forming, shows 35% to be rolled to thickness decreasing the two rubbing surfaces of the aluminum sheet.

【図10】図11に示された非対称「ハンプ」(隆起)
CO2 レーザ成形によって、60%に減厚して圧延され
た二つのアルミニウムシートの擦過表面を示す図。
10 is an asymmetric "hump" (raised) shown in FIG.
The CO 2 laser forming, shows the rubbing surfaces of the two aluminum sheets rolled with the thickness decreasing to 60%.

【図11】機械的に断続されるCO2 レーザにより、か
つブラガード(Bragard)他に対して、1989
年2月21日に特許された米国特許第4806731号
明細書に記載された方法により、適当なガスを利用して
製造された非対称ハンプ構造を有する、加工ロール表面
の一部の線画的トポグラフィー。
FIG. 11: Mechanically interrupted CO 2 laser and to Bragard et al., 1989.
Line drawing topography of a portion of a work roll surface having an asymmetric hump structure produced by the use of a suitable gas according to the method described in U.S. Pat. No. 4,806,731, issued Feb. 21, 2014. .

【図12】図8に示す環状クレータ形態を有する加工ロ
ールの表面を使用して40%だけ減厚した、2008ア
ルミニウム合金シートの(200倍に拡大した)顕微鏡
写真。
12 is a micrograph (magnified 200 times) of a 2008 aluminum alloy sheet that has been reduced by 40% using the surface of a work roll having the annular crater morphology shown in FIG.

【図13】ボウルへの平滑な入口区域を形成するため、
クレーターリムを除去された、鋼製加工ロール表面の平
滑な、ボウル状凹みの線画的トポグラフィー。
FIG. 13: To create a smooth entrance area to the bowl,
Smooth, bowl-shaped line drawing topography of steel work roll surface with crater rim removed.

【図14】放電法によって成形された加工ロールを備え
た少ない減厚圧延方法によって圧延された、2008ア
ルミニウム合金シート表面の線画的トポグラフィー。
FIG. 14 is a line drawing topography of a surface of a 2008 aluminum alloy sheet rolled by a reduced thickness rolling method with a working roll formed by an electric discharge method.

【図15】本発明の方法を使用してシート表面上におけ
る(部分的ロール中立面に達する前の)前方プラウ形成
をさらに詳細に示す(後方プラウは後で形成される)、
図1および図2の加工ロールとシート面との間の中間面
の拡大部分断面図。
FIG. 15 shows in more detail anterior plow formation (prior to reaching the partial roll neutral surface) using the method of the present invention (post-plow formation later).
FIG. 3 is an enlarged partial sectional view of an intermediate surface between the processing roll and the sheet surface of FIGS. 1 and 2.

【図16】425倍に拡大した図15の前方プラウの顕
微鏡写真。
16 is a photomicrograph of the anterior plow of FIG. 15 magnified 425 times.

【図17】図15に示す最初の二つの加工ロール表面の
凹所が、図15および図16に示すプラウがシート表面
材料によって擦過せしめられかつ平らにされ、加工ロー
ル面の二つの凹所に部分的に充填される工程にさらに塑
性変形を実施して、積上げる中立面の付近に移動した
後、加工ロールとシート表面との間の中間面の拡大部分
断面図。
FIG. 17 shows the first two work roll surface recesses shown in FIG. 15 with the plows shown in FIGS. 15 and 16 being abraded and flattened by the sheet surface material into the two recesses on the work roll surface. FIG. 7 is an enlarged partial cross-sectional view of the intermediate surface between the processing roll and the sheet surface after further performing plastic deformation in the partially filling step and moving to near the stacking neutral surface.

【図18】シートが中立面を通るとき形成される金属の
積上げの、425倍に拡大した顕微鏡写真。
FIG. 18 is a photomicrograph at 425 × magnification of a stack of metals formed as the sheet passes through the neutral plane.

【図19】図15に示す最初の二つの加工ロール表面の
凹所がロール噛込みの出口面付近に移動して、図17お
よび図18の積込みが平らにされ、シート表面材料が加
工ロール表面の二つの凹みを部分的に充填する工程にお
いてさらに塑性変形を実施して、後方プラウになった後
の、ロール噛込みにおける中立面を超えた位置のシート
表面の図。
FIG. 19: The recesses in the first two work roll surfaces shown in FIG. 15 have moved to near the exit face of the roll bite to flatten the loading of FIGS. 17 and 18 and the sheet surface material to the work roll surface. Of the seat surface at a position beyond the neutral plane in roll engagement after the plastic plow is further performed in the step of partially filling the two recesses of FIG.

【図20】図19に図示された後方プラウ材料の顕微鏡
写真の図。
FIG. 20 is a micrograph of the posterior plow material illustrated in FIG.

【図21】図15および図16に示された前方プラウを
含む代表的シート表面区域の線画的トポグラフィー。
FIG. 21 is a line drawing topography of an exemplary sheet surface area including the anterior plow shown in FIGS. 15 and 16.

【図22】図15および図16に示されたものと同じ積
込みを含む代表的シート表面区域の線画的トポグラフィ
ー。
FIG. 22 is a line drawing topography of a representative sheet surface area with the same loading as shown in FIGS. 15 and 16.

【図23】図19および図20に示されたものと同じ後
方プラウを含む代表的シート表面区域の線画的トポグラ
フィー。
FIG. 23 is a line drawing topography of a representative sheet surface area with the same posterior plow shown in FIGS. 19 and 20.

【図24】ロール噛込みの中立面の区域にあるシート表
面の部分に形成された積込みと、中立面に交差するが出
口面にはまだ達していない、同じシート表面の隣接する
断面に形成された後方プラウとの、相対的大きさを示す
図。
FIG. 24 shows the loading formed on the part of the sheet surface in the area of the neutral plane of the roll bite and the adjacent cross section of the same sheet surface which intersects the neutral plane but has not yet reached the exit plane. The figure which shows the relative size with the formed back plow.

【図25】四段式圧延工程において研磨ロールによって
達成しうるシート減厚率に関する圧延力変化を示す線
図。
FIG. 25 is a diagram showing a change in rolling force with respect to a sheet thickness reduction ratio that can be achieved by a polishing roll in a four-stage rolling process.

【図26】四段式圧延工程において、本発明の加工ロー
ル構造によって達成しうる、シート減厚率に関する圧延
力変化を示す線図。
FIG. 26 is a diagram showing a change in rolling force with respect to a sheet thickness reduction rate, which can be achieved by the work roll structure of the present invention in a four-stage rolling process.

【図27】四段式圧延工程において研磨ロールによって
達成しうるシート減厚率に関する圧延トルク変化を示す
線図。
FIG. 27 is a diagram showing a change in rolling torque with respect to a sheet thickness reduction rate that can be achieved by a polishing roll in a four-stage rolling process.

【図28】四段式圧延工程において本発明の加工ロール
構造によって達成しうるシート減厚率に関する圧延トル
ク変化を示す線図。
FIG. 28 is a diagram showing a change in rolling torque with respect to a sheet thickness reduction ratio that can be achieved by the work roll structure of the present invention in a four-stage rolling process.

【図29】本発明者の米国特許第4996113号明細
書に記載された加工ロール織成によって圧延された、5
182アルミニウム合金シートの線画的トポグラフィ
ー。
FIG. 29. Rolled 5 by the work roll weave described in our US Pat. No. 4,996,113.
Line drawing topography of 182 aluminum alloy sheet.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 上方ロール 11 下方ロール 12 金属シート 14 面 16 中央凹み 18 クレータ 20 環状リム 22 前方プラウ 24 中立面 26 積込み 28 後方プラウ 30 ロール面仕上げ 32 平行なトラック 10 Upper Roll 11 Lower Roll 12 Metal Sheet 14 Surface 16 Center Recess 18 Crater 20 Annular Rim 22 Front Plow 24 Neutral Surface 26 Loading 28 Rear Plow 30 Roll Surface Finish 32 Parallel Tracks

フロントページの続き (72)発明者 ルイス ジー.ヘクター,ジュニア アメリカ合衆国ペンシルバニア州,アルコ ア センター,テクニカル ドライブ 100,アルコア テクニカル センター 気付Continuation of the front page (72) Inventor Lewis G. Hector, Jr., USA, Alcoa Center, Pennsylvania, Technical Drive 100, Alcoa Technical Center

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロール表面に形成された滑らかな入口の
ボウル形状の凹部の中へストリップ材料が部分的に逆押
出しされることにより、また圧延機におけるストリップ
肉厚の減少に大きな減厚が行われたときに生じるストリ
ップとロールとの相対速度によるストリップ表面材料の
擦過により、形成される多数の微細なプラウを少なくと
も1つの面に有する圧延された光沢金属製品。
1. A large reduction in strip thickness in a rolling mill is achieved by the partial back-extrusion of the strip material into a smooth inlet bowl-shaped recess formed in the roll surface. A rolled bright metal product having a large number of fine plows formed on at least one side by the abrasion of the strip surface material due to the relative speed of the strip and the roll that occurs when smashed.
【請求項2】 ストリップ材料がアルミニウムであり、
微小プラウを有する光沢製品が車両の車体部材を作るの
に使用され、プラウは潤滑剤のキャリヤ、および車体部
材を作るのに使用される工具の制御した潤滑のためのバ
リヤとして作用する請求項1に記載の圧延された光沢金
属製品。
2. The strip material is aluminum,
A lustrous product having microplows used to make a vehicle body member, the plow acting as a carrier for a lubricant and as a barrier for the controlled lubrication of a tool used to make the body member. Rolled bright metal product according to.
【請求項3】 前記製品から金属部品を製造するプレス
作業に使用される工具によって薄板製品の表面で容易に
平坦化される表面プラウを有し、できあがった部品は光
沢面を有し、指向性のある模様を実質的に有さず、部品
の光沢面に加えられた塗装仕上げによっていかなる薄板
表面凹凸肌構造の痕跡も実質的に軽減されることができ
るようになされた表面凹凸肌構造を付与された薄板製
品。
3. A surface plow which is easily flattened on the surface of a thin sheet product by a tool used in a pressing operation for producing a metal part from the product, and the finished part has a glossy surface and is directional. Adds a textured surface structure that is substantially free of textured textures and is capable of substantially mitigating any traces of surface textured surface of any sheet by the paint finish applied to the shiny side of the part. Thin plate products.
【請求項4】 等方性表面で形成された鏡面反射面、お
よび個別の滑らかな入口のボウル形状の凹部を確定的に
備えた圧延機の加工ロールによって該鏡面反射面に確定
的に形成されたプラウを備えた反射面部分で構成された
表面凹凸肌構造を有し、前記凹部内にアルミニウム薄板
の材料が押出され、また圧延機の最終スタンドにて大き
な減厚が行われるときに、加工ロールと金属薄板との相
対速度の作用で擦過を生じて圧延アルミニウム製品を形
成するようになされた圧延アルミニウム製品。
4. A mirror-reflecting surface formed of an isotropic surface and a mirror-finishing surface of the rolling mill, which is deterministically formed by a working roll of a rolling mill, which definitively has individual smooth inlet bowl-shaped recesses. It has a textured surface structure consisting of a reflective surface part with a plow, and when the material of the aluminum sheet is extruded into the recess, and when a large thickness reduction is performed at the final stand of the rolling mill, it is processed. A rolled aluminum product, which is rubbed by the action of the relative speed of a roll and a thin metal plate to form a rolled aluminum product.
【請求項5】 圧延製品の反射面部分に配置されたミク
ロン寸法のプラウの少なくとも1つの等方性凹凸肌構造
形成面を有し、以下の段階、すなわちアルミニウム材料
を圧延機の、少なくとも一方のロールは確定的に配置さ
れた微小な滑らかな入口のボウル状の凹部を有して構成
された凹凸肌構造面を有するロールとされた2つの潤滑
した回転する加工ロール間に通し、 該アルミニウム材料を70%程度の加工率で加工する前
記回転する加工ロール間で圧縮し、 該アルミニウム材料の少なくとも1面に移動性(一時
的)なプラウ、および該アルミニウム材料が加工ロール
を出た後に該材料の前記1面に残るようなプラウを形成
するために前記圧縮段階を使用する諸段階によって形成
される圧延アルミニウム製品。
5. Having at least one isotropic textured surface of the micron-sized plow located in the reflective surface portion of the rolled product, the following steps: The roll is passed between two lubricated and rotating working rolls, which are rolls having a textured textured surface configured with deterministically arranged minute smooth inlet bowl-shaped recesses, the aluminum material Is compressed between the rotating working rolls for processing at a working rate of about 70%, a movable (temporary) plow on at least one side of the aluminum material, and the material after the aluminum material exits the working roll. A rolled aluminum product formed by the steps of using the compressing step to form a plow that remains on one side of the.
【請求項6】 圧延製品の反射面部分に配置されたミク
ロン寸法のプラウの少なくとも1つの等方性凹凸肌構造
形成面を有し、以下の段階、すなわちアルミニウム材料
を408kgm(3000フート・ポンド)程度のスタ
ンドのトルク能力で圧延機のスタンドの、少なくとも一
方のロールが確定的に配置された微小な滑らかな入口の
ボウル状の凹部を有して構成された凹凸肌構造面を有す
るロールとされた潤滑した回転する加工ロール間に通
し、 該アルミニウム材料を該2つの潤滑した回転する加工ロ
ールの間で圧縮し、 該アルミニウム材料の少なくとも1面に移動性(一時
的)なプラウ、および該アルミニウム材料が加工ロール
を出た後に前記1面に残るようなプラウを形成するため
に前記圧縮段階を使用する諸段階によって形成される圧
延アルミニウム製品。
6. At least one isotropic textured surface forming surface of the micron-sized plow disposed on the reflective surface portion of the rolled product, the following steps: 408 kgm (3000 foot pounds) of aluminum material. With a degree of torque capacity of the stand, at least one roll of the stand of the rolling mill is a roll having an uneven skin structure surface having a minute smooth inlet bowl-shaped recess in which is definitely arranged. Through a lubricated, rotating working roll, compressing the aluminum material between the two lubricated, rotating working rolls, and a movable (temporary) plow on at least one side of the aluminum material, and the aluminum. Formed by the steps of using the compression step to form a plow such that the material remains on the one side after exiting the work roll Rolled aluminum products.
【請求項7】 反射面部分、および該反射面部分に配置
された微小プラウで構成された実質的に等方性の凹凸肌
構造で形成された鏡面反射面を有しており、前記プラウ
は前記面に等方性の凹凸肌構造を形成し、また予め定め
られた調整されるミクロン寸法範囲の一貫した寸法を有
しており、鏡面仕上げ部分および個別の滑らかな入口の
ボウル形状の凹部を有する圧延機の加工ロールによって
形成されるようになされ、薄板製品を形成するアルミニ
ウム材料薄板の肉厚に大きな減少が加えられるときに該
凹部の中に薄板製品材料が進入し、このボウル形状の凹
部の中へアルミニウム材料が進入してプラウおよび等方
性のプラウ凹凸肌構造を形成するようになされたアルミ
ニウム薄板製品。
7. A specular reflection surface having a reflecting surface portion and a microscopic plow arranged on the reflecting surface portion and having a substantially isotropic uneven skin structure. It has an isotropic textured surface structure and has consistent dimensions in a pre-determined, adjusted micron size range, with mirror-finished features and individual smooth inlet bowl-shaped recesses. A bowl-shaped recess, which is adapted to be formed by the working rolls of a rolling mill having an aluminum material forming the sheet product and into which the sheet product material enters the recess when a large reduction in the wall thickness of the sheet is applied. An aluminum sheet product in which an aluminum material penetrates into the inside to form a plow and an isotropic plow texture structure.
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