NO961967L - Rolled metal product and process for its manufacture - Google Patents

Rolled metal product and process for its manufacture

Info

Publication number
NO961967L
NO961967L NO961967A NO961967A NO961967L NO 961967 L NO961967 L NO 961967L NO 961967 A NO961967 A NO 961967A NO 961967 A NO961967 A NO 961967A NO 961967 L NO961967 L NO 961967L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
plate
roll
protrusions
product
work roll
Prior art date
Application number
NO961967A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO961967D0 (en
Inventor
Simon Shen Sheu
Jr Louis G Hector
Original Assignee
Aluminum Co Of America
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aluminum Co Of America filed Critical Aluminum Co Of America
Priority to NO961967A priority Critical patent/NO961967L/en
Publication of NO961967D0 publication Critical patent/NO961967D0/en
Publication of NO961967L publication Critical patent/NO961967L/en

Links

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

VALSET METALLPRODUKT OG FREMGANGSMÅTE FOR DETS FREMSTILLINGROLLED METAL PRODUCT AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF

Foreliggende oppfinnelse angår generelt metallplatepro-dukter for bygging av f.eks. karosserier til motor-kjøretøyer, med bruk av øket prosentvis platetykkelse-reduksjonsforhold som kan oppnås med en arbeidsvalse-struktur i ett enkelt, siste stativ i et valseverk i forhold til hva som kan oppnås med retningsslipte valser i flere stoler. Den tilveiebragte metallplate har forbedrede funksjonelle egenskaper for påføl-gende fremstillingsprosesser, såsom formingsevne i presser, punktsveisbarhet, motstand mot avskalling eller klebende metall-overføring fra plate-overflaten til verktøy-overflaten i presser som former platen til komponenter, og plate-overf låtenes utseende før og etter at de er malt eller belagt. The present invention generally relates to sheet metal products for the construction of e.g. bodies for motor vehicles, using an increased percentage plate thickness reduction ratio that can be achieved with a work roll structure in a single, last stand in a rolling mill compared to what can be achieved with directionally ground rolls in several chairs. The provided sheet metal has improved functional properties for subsequent manufacturing processes, such as formability in presses, spot weldability, resistance to peeling or adhesive metal transfer from the sheet surface to the tool surface in presses that form the sheet into components, and the appearance of sheet-over songs before and after they are painted or coated.

Det henvises herved til søkerens tidligere U.S. patent 5025547. Dette patent angår mikro-bearbeidede overflåtestruk-turer for både arbeids- og motholdsvalser i hvert stativ i et valseverk, slik at hvert stativ er skreddersydd for dets spesielle valseforhold inkludert smøring, slitasje og trekk, idet valseverkets siste stativ reduserer strimmelens eller platens tykkelse på en måte som preger plateproduktets overflate med arbeidsvalsenes overflatestruktur. Dette er beskrevet nederst i spalte 3 i patentet, f.o.m. linje 63. Overflatestrukturen til en arbeidsvalse i siste stativ i valseprosessen er vist i mikrografiet i Figur 5 i patent-tegningene i U.S. patent 5025547. Det skal bemerkes at strukturer dannet i og på en strimmel-overflate i alle stativer unntatt det siste stort sett elimineres fra plateoverflaten v.h.a. virkningen av arbeidsvalser i senere stativer i valseverket . Reference is hereby made to the applicant's former U.S. patent 5025547. This patent relates to micro-machined surface structures for both working and counter-holding rolls in each stand in a rolling mill, so that each stand is tailored to its particular rolling conditions including lubrication, wear and draft, the last stand of the rolling mill reducing the strip or plate's thickness in a way that characterizes the surface of the plate product with the surface structure of the work rolls. This is described at the bottom of column 3 of the patent, f.o.m. line 63. The surface structure of a work roll in the last stand in the rolling process is shown in the micrograph in Figure 5 of the patent drawings in the U.S. patent 5025547. It should be noted that structures formed in and on a strip surface in all racks except the last one are largely eliminated from the plate surface v.h.a. the effect of work rolls in later racks in the rolling mill.

Dessuten kan arbeidsvalsene i siste stativ ifølge søkerens ovennevnte patent være forsynt med et kontinuerlig skruespor, som beskrevet i toppen av spalte 4 i patentet. En slik struktur ville frembringe plateoverflaten som er vist i Figur 28 i søkerens foreliggende tegninger. Den kontinuerlige skruespor-struktur er anisotropisk (retningsbestemt) og den resulterende struktur på platen er også retningsbestemt, som vist i Figur 28 i foreliggende søknad. Med en slik struktur er det vanskelig å foreta store reduksjoner i platetykkelse, d.v.s. reduksjonsforhold ved eller over 55%. Formålet med sporstrukturen er å fjerne smøremiddel ved å presse smøremiddelet til kanalene i valsestrukturen. Følgelig blir ikke plate/arbeidsvalse-grenseflaten tilstrekkelig smurt til å bevirke en stor tykkelsesreduksjon i det siste stativ i en kaldvalseprosess. Den skrueformede sporstruktur ble konstru-ert for valseprosesser med liten reduksjon der formålet er å valse ved høye hastigheter for å fremstille et svært lyst plateprodukt, d.v.s. som har forbedret speil-refleksjonsevne. Moreover, according to the applicant's above-mentioned patent, the work rollers in the last rack can be provided with a continuous screw groove, as described at the top of column 4 in the patent. Such a structure would produce the plate surface shown in Figure 28 in the applicant's present drawings. The continuous screw groove structure is anisotropic (directional) and the resulting structure on the plate is also directional, as shown in Figure 28 of the present application. With such a structure, it is difficult to make large reductions in plate thickness, i.e. reduction ratio at or above 55%. The purpose of the groove structure is to remove lubricant by pressing the lubricant to the channels in the roller structure. Consequently, the plate/work roll interface is not sufficiently lubricated to effect a large thickness reduction in the last stand in a cold rolling process. The helical groove structure was designed for rolling processes with low reduction where the purpose is to roll at high speeds to produce a very bright plate product, i.e. which has improved mirror-reflectivity.

Med kraterstrukturen i Figur 5 ifølge ovennevnte patent, er dessuten slike store reduksjoner ikke tiltenkt, idet et formål med patentet er å fremstille en isotropisk og ikke-retningsbestemt overflate hos det endelige plateprodukt ved å prege plateoverflaten med arbeidsvalsens overflatestruktur før platen kommer ut av valseverket. Evt. store reduksjoner i tykkelse bevirker betydelig utjevning av plate-overflaten, som beskrevet i detalj i det følgende. I ovennevnte patent er reduksjonene i området 15% til 54%, hvilket område inneholder platetykkelse-reduksjoner som vesentlig overskrider de som foretas under "temper"-valsing, som innbefatter platetykkelse-reduks joner i størrelsesorden tre til ti prosent. With the crater structure in Figure 5 according to the above-mentioned patent, such large reductions are also not intended, as one purpose of the patent is to produce an isotropic and non-directional surface in the final plate product by embossing the plate surface with the surface structure of the work roll before the plate leaves the rolling mill. Any large reductions in thickness cause significant leveling of the plate surface, as described in detail below. In the above patent, the reductions are in the range of 15% to 54%, which range contains sheet thickness reductions that substantially exceed those made during "temper" rolling, which includes sheet thickness reductions of the order of three to ten percent.

Stål- og aluminiumplate er produkter fremstilt i valseverk som anvender arbeidsvalser til å gi platen inngrep i en tykkelse-reduksjonsprosess. Arbeidsvalsenes slipte overflater kan være forsynt med forskjellige strukturer ved bruk av overflatebehandlings-teknikker som sandblåsing, elektrisk utladnings-strukturering (EDT), C02-Iaserstrukturering, og elektronstråle-strukturering. Disse metoder kan gi forskjellige mikro-ruhet-morfologier i området fra svært små kratre, som er beliggende på diskret måte langs arbeidsvalse-overflå-tene (f.eks. som vist i Figur 3 i foreliggende tegninger), til knudrete ujevnheter som innehar et betydelig vilkårlig element (f.eks. som vist i Figur 13). Laser- og elektronstråle-teknikker er istand til å danne deterministiske kratermønstre i arbeidsvalse-overflater, mens kratermønsteret dannet ved elektrisk utladningsmaskinering har et stort sett vilkårlig element, som vist i Figur 13. Disse teknologier er generelt beskrevet i Iron and Steel Engineer, Vol. 68, nr. 8, august 1991, og i søkerens artikkel "Focused Energy Beam Work Roll Surface Texturing Science and Technology", Journal of Materials Prosessing and Manufacturing Science, Vol. 2, juli 1993. Steel and aluminum plates are products produced in rolling mills that use work rolls to give the plate an engagement in a thickness-reduction process. The ground surfaces of the work rolls can be provided with different structures using surface treatment techniques such as sandblasting, electrical discharge structuring (EDT), C02 laser structuring and electron beam structuring. These methods can produce different micro-roughness morphologies in the area from very small craters, which are located in a discrete manner along the work roll surfaces (e.g. as shown in Figure 3 in the present drawings), to knotty irregularities that have a significant arbitrary element (eg as shown in Figure 13). Laser and electron beam techniques are capable of forming deterministic crater patterns in work roll surfaces, while the crater pattern formed by electrical discharge machining has a largely arbitrary element, as shown in Figure 13. These technologies are generally described in Iron and Steel Engineer, Vol. 68, No. 8, August 1991, and in Applicant's article "Focused Energy Beam Work Roll Surface Texturing Science and Technology", Journal of Materials Processing and Manufacturing Science, Vol. 2, July 1993.

De arbeidsvalse-overflatestrukturer som er tilveiebragt ved de ovennevnte teknologiger brukes til å prege plate-overflaten under valseprosesser med liten prosentvis platetyk-kelsesreduksjon (f.eks. typisk lik eller mindre enn 5% tykkelsesreduksjon). En arbeidsvalse-overflate med en kraterstruktur lik den som er vist i Figur 3 vil innpresse plate-overflaten på den måte som er vist i Figur 4. Dette gir plate-overflaten en ordnet gruppe ringformede forsenkninger som omgir platåområder, idet sistnevntes overflater fremviser den slipte avslutning på arbeidsvalsen før strukturering. The work roll surface structures provided by the above technologies are used to emboss the plate surface during rolling processes with a small percentage plate thickness reduction (e.g. typically equal to or less than 5% thickness reduction). A work roll surface with a crater structure similar to that shown in Figure 3 will indent the plate surface in the manner shown in Figure 4. This gives the plate surface an ordered group of annular depressions surrounding plateau areas, the surfaces of the latter exhibiting the ground termination of the work roller before structuring.

Idag er slike strukturerte arbeidsvalse-overflater i vanlig bruk ved fremstilling av bilkarosseri-plate. Det gjenstår imidlertid et antall vesentlige valseprosess-relater-te problemer av årsaker som er beskrevet nedenfor. Disse problemer har en tilbøyelighet til å forverres etterhvert som de prosentvise platetykkelsesreduksjoner som foretas under en valseprosess blir større og større, for derved å utelukke bruk av strukturen i medfølgende Figur 3 utover en bestemt, liten reduksjon. Today, such structured work roll surfaces are in common use in the production of car body panels. However, a number of significant rolling process-related problems remain for reasons described below. These problems have a tendency to worsen as the percentage plate thickness reductions made during a rolling process become larger and larger, thereby precluding the use of the structure in accompanying Figure 3 beyond a certain, small reduction.

De prosentvise platetykkelse-reduksjonsforhold som kan oppnås med valser med retningsbestemt sliping bunner f.eks. ut i forholdsvis lave valsespalte-krefter og valse-dreiemomenter, som beskrevet i detalj nedenfor. The percentage plate thickness reduction ratios that can be achieved with rollers with directional grinding bottom e.g. into relatively low roller gap forces and roller torques, as described in detail below.

Med et liten prosentvis platetykkelse-reduksjonsforhold i en kaldvalseprosess (f.eks. typisk mindre enn 3%) ved en forholdsvis lav hastighet (f.eks. 500 fot/min (152 m/min)) uten smøremiddel, er det likeledes mulig at topografien til en arbeidsvalse-overflate bare delvis innpresses eller preges på plate-overflaten p.g.a. ufullkommen strukturdannelse på arbeidsvalse-overflaten. Slik ufullkommen strukturdannelse kan f.eks. skyldes uregelmessig absorbsjon av stråleenergi hos forskjellige legeringsmidler i arbeidsvalse-stålet, hvilket derved fører til en ufullkommen arbeidsvalse-overflatestruktur. Figur 5 i de medfølgende tegninger er et eksempel på ufullkommen strukturdannelse, der det vises en stylus-gjengitt topografi av et representativt område av en stålplate-overflate som viser ufullkommen preging av en ringformet arbeidsvalse-kraterstruktur (lik den som er vist i With a small percent plate thickness reduction ratio in a cold rolling process (eg, typically less than 3%) at a relatively low speed (eg, 500 ft/min (152 m/min)) without lubricant, it is also possible that the topography of a work roll surface is only partially pressed or impressed on the plate surface due to imperfect structure formation on the work roll surface. Such imperfect structure formation can e.g. is due to irregular absorption of radiant energy by different alloying agents in the work roll steel, which thereby leads to an imperfect work roll surface structure. Figure 5 of the accompanying drawings is an example of imperfect structuring, showing a stylus rendered topography of a representative area of a steel sheet surface showing imperfect embossing of an annular work roll crater structure (similar to that shown in

Figur 3) dannet ved elektronstråle-teknologi.Figure 3) formed by electron beam technology.

Den pregede plateruhet møter typisk funksjonskravene til bilkarosseri-stålplate og kan ha et bedre utseende av malt overflate enn utseendet til en konvensjonell plateoverflate valset med en arbeidsvalse med en stort sett anisotropisk ruhet i form av en retningsbestemt sliping. Bildeklarheten til den malte overflate av en plate strukturert med en diskret ruhet er imidlertid ikke optimalisert p.g.a. bakgrunnsruheten overført fra de slipte partier av valseoverflaten (som en ser i medfølgende Figur 4), samt selve strukturen som kan vises gjennom en malt avslutning. The embossed plate roughness typically meets the performance requirements of automotive body steel plate and can have a better painted surface appearance than the appearance of a conventional plate surface rolled with a work roll with a largely anisotropic roughness in the form of a directional grind. However, the image clarity of the painted surface of a plate structured with a discrete roughness is not optimized due to the background roughness transferred from the ground parts of the roll surface (as seen in the accompanying Figure 4), as well as the structure itself which can be shown through a painted finish.

Dannelse av slitasjerusk under valsing av metallplate er et av de mest vesentlige valseprosess-problemer tilknyttet valseoverflate-strukturer fremstilt med C02-, elektronstråle-og elektrisk utladnings-struktureringsanordninger. For bedre å forstå beskaffenheten til denne slitasjemekanisme, er det på sin plass å nevne noe om den struktur-morfologi som fremstilles med disse anordninger. I tilfellet med C02-laser- og elektronstråle-anordningene, blir ett enkelt element av ruheten som fremstilles med disse anordninger, kjent som et "krater", fremstilt ved én eller flere pulser med tilstrekkelig gjennomsnittlig energitetthet (som er produktet av stråleintensiteten og puls-aktiveringstiden), for derved å smelte en mikroskopisk mengde av arbeidsvalse-overflaten, idet de individuelle pulser består av elektromagnetisk stråling i tilfellet med C02-laser, eller akselererte elektroner i tilfellet med elektronstråle-anordningen. Hvert krater består av en nesten ringformet kant, som er oppstående i forhold til valse-overflatens gjennomsnittlige ruhet, og et forsenket område, typisk betegnet en fordypning, dannet i valse-overfla ten, som vist i Figur 8. Krater-kanten er generelt skrånende i forhold til den gjennomsnittlige valseruhet, slik at dens helningsvinkel eller fall er ganske bratt (f.eks. 15° til 50°). Ved å tilpasse vinkelen til en hurtig gass-medvirker i forhold til den posisjon hvor den pulsede stråle treffer valse-overflaten, kan C02-anordningen fremstille en asymmetrisk krater-morfologi som består av en enkelt, oppstående "hump" og en enkelt fordypning. Figur 10 er stylus-gjengitt topografi av slike oppstående humper i et representativt område på en arbeidsvalse-overflate. Fallet til en av humpene i forhold til den gjennomsnittlige valseruhet er også ganske stort. Formation of wear debris during sheet metal rolling is one of the most significant rolling process problems associated with roll surface structures produced with CO 2 , electron beam and electrical discharge structuring devices. In order to better understand the nature of this wear mechanism, it is appropriate to mention something about the structure-morphology produced with these devices. In the case of the CO 2 laser and electron beam devices, a single element of the roughness produced by these devices, known as a "crater", is produced by one or more pulses of sufficient average energy density (which is the product of the beam intensity and pulse activation time), thereby melting a microscopic amount of the work roll surface, the individual pulses consisting of electromagnetic radiation in the case of the CO 2 laser, or accelerated electrons in the case of the electron beam device. Each crater consists of an almost ring-shaped rim, which is raised in relation to the average roughness of the roller surface, and a depressed area, typically called a depression, formed in the roller surface, as shown in Figure 8. The crater rim is generally sloping relative to the average roll roughness, so that its angle of inclination or dip is quite steep (eg 15° to 50°). By adjusting the angle of a fast gas contributor relative to the position where the pulsed jet hits the roll surface, the CO2 device can produce an asymmetric crater morphology consisting of a single, raised "hump" and a single depression. Figure 10 is a stylus-rendered topography of such raised bumps in a representative area on a work roll surface. The drop of one of the bumps in relation to the average rolling roughness is also quite large.

Den pregede plate-overflatestruktur som resultat av liten prosentvis platetykkelse-reduksjonsvalsing med en arbeidsvalse-struktur dannet v.h.a. elektrisk utladningstekno-logi (EDT) består typisk av en rekke platåer og forsenkede områder, uten noen merkbar orden, som dannes (motsatt) på arbeidsvalse-overflaten v.h.a. flere gnister fra utladnings-elektroder gjennom et dielektrisk (d.v.s. opprinnelig ikke-ledende) fluidmedium. Platåkantene er også ganske bratte og forrevne. Dette kan en se i Figur 13 i de medfølgende tegninger. Figur 13 er en stylus-gjengitt topografi av en plate-overf late av aluminiumlegering 2008, idet den bratte og forrevne overflate er innpressingen av en arbeidsvalse strukturert med en elektrisk utladningsanordning. The embossed plate surface structure as a result of small percentage plate thickness reduction rolling with a work roll structure formed by electrical discharge technology (EDT) typically consists of a series of plateaus and depressed areas, without any discernible order, which are formed (oppositely) on the work roll surface, i.a. multiple sparks from discharge electrodes through a dielectric (i.e. initially non-conductive) fluid medium. The plateau edges are also quite steep and rugged. This can be seen in Figure 13 in the accompanying drawings. Figure 13 is a stylus-rendered topography of a plate surface of aluminum alloy 2008, the steep and jagged surface being the indentation of a work roll structured with an electrical discharge device.

En mikrokuttende slitasjemekanisme har derfor en tilbøye-lighet til å være den dominerende modus for dannelse av slitasjerusk i valsespalten hos strukturerte arbeidsvalser. Med arbeidsvalser som f.eks. brukes ved valsing av plate for kjøretøy er gjennomsnittlig krater-kanthøyde eller gjennomsnittlig høyde av en asymmetrisk "hump" typisk større enn arbeidsvalsens gjennomsnittlige bakgrunnsruhet som følge av valsens slipeoperasjon. Således inntreffer mikrokutting når krater-kantene eller de asymmetriske "humper" pløyer plate-overf laten for derved å løsgjøre små partikler fra plate-overf laten. Totalvolumet av slitasjerusk som er dannet i valsespalten under valsing med en strukturert valse er propor- sjonalt med glideavstanden mellom arbeidsvalsen og plate-overf låtene. Glideavstanden er en funksjon av platens måletykkelse, tykkelse-reduksjonsforhold og arbeidsvalsens diameter. En annen faktor som medvirker til dannelse av slitasjerusk i den strukturerte valsespalte er krater-kantens gjennomsnittlige fall eller den asymmetriske "hump" i forhold til valsens gjennomsnittlige bakgrunnsruhet. Hvis dette fall generelt overskrider 20° eller så, kan man forvente høye nivåer av slitasjerusk i valseprosesser hvor det foretas platetykkelse-reduksjoner som overskrider 15%. A micro-cutting wear mechanism therefore tends to be the dominant mode of formation of wear debris in the roll gap of structured work rolls. With work rollers such as used in vehicle plate rolling, the average crater-edge height or average height of an asymmetric "hump" is typically greater than the average background roughness of the work roll as a result of the roll's grinding operation. Thus, microcutting occurs when the crater edges or the asymmetric "bumps" plow the plate-over-laten to thereby detach small particles from the plate-over-laten. The total volume of wear debris formed in the roll gap during rolling with a structured roll is proportional to the sliding distance between the work roll and the plate-over tracks. The sliding distance is a function of the plate's gauge thickness, thickness-reduction ratio and the diameter of the work roll. Another factor that contributes to the formation of wear debris in the structured roll gap is the average drop of the crater edge or the asymmetric "hump" in relation to the average background roughness of the roll. If this dip generally exceeds 20° or so, high levels of wear debris can be expected in rolling processes where plate thickness reductions in excess of 15% are made.

Betydelig slitasjerusk fører derved til et estetisk problem med det endelige plateprodukt fordi rusket enten kan Significant wear debris thereby leads to an aesthetic problem with the final plate product because the debris can either

valses inn i platen, eller det kan overføres til arbeidsvalse-overf laten der det kan virke som skarpe kuttekanter som ytterligere skader plate-overflaten. Av denne årsak har bruken av strukturerte valser generelt være begrenset til tempervalsing med lite prosentvis platetykkelse-reduksjonsforhold, fordi det er forholdsvis liten glidning mellom grbeidsvalse-overflaten og plate-overflaten. En slik lav reduksjon har en tilbøyelig-het til ikke å danne en vesentlig mengde rusk. is rolled into the plate, or it can be transferred to the work roll surface where it can act as sharp cutting edges that further damage the plate surface. For this reason, the use of structured rollers has generally been limited to temper rolling with a small percentage plate thickness reduction ratio, because there is relatively little slip between the grinding roller surface and the plate surface. Such a low reduction has a tendency not to form a significant amount of debris.

Tempervalsing blir av og til utført i et valseverk som har en fire-høy-utforming (eng.: "four-high"), d.v.s. to motholdsvalser og to arbeidsvalser. I dette tilfelle er kontaktspenningene mellom arbeidsvalsen og motholdsvalsen mye større enn spenningene ved grenseflaten mellom strimmelen og arbeidsvalsen. Årsaken til dette er det faktum at bredden av området over hvilket motholdsvalsens og arbeidsvalsens overflater kommer i kontakt er vesentlig mindre enn bredden av kontaktarealet mellom arbeidsvalsens og platens overflater. Dessuten er platen typisk underlagt en strekkspenning som virker til å redusere normal-kontaktspenningen som kreves for å oppnå en ønsket reduksjon. Følgelig kan motholdsvalse-overflateslitasje og til slutt alvorlig skade på motholdsvalse-overflaten være resultatet av krater-kanter (i tilfellene med laser- eller elektronstråle-teknologiene) eller skarpe kuttekanter (i tilfellet med elektrisk utladningstekno- logi) som gjentatte ganger skjæres inn i motholdsvalse-overflaten under valseprosessen. Temper rolling is sometimes carried out in a rolling mill that has a four-high design (eng.: "four-high"), i.e. two counter-holding rollers and two working rollers. In this case, the contact stresses between the work roll and the counter-holding roll are much greater than the stresses at the interface between the strip and the work roll. The reason for this is the fact that the width of the area over which the surfaces of the counter-holding roller and the working roller come into contact is significantly smaller than the width of the contact area between the surfaces of the working roller and the plate. Also, the plate is typically subjected to a tensile stress which acts to reduce the normal-contact stress required to achieve a desired reduction. Consequently, counter-roll surface wear and ultimately severe damage to the counter-roll surface can result from crater edges (in the cases of the laser or electron beam technologies) or sharp cutting edges (in the case of electrical discharge technology) repeatedly cutting into the counter-roll. - the surface during the rolling process.

Arbeidsvalse-stål er stort sett hardere enn motholdsvalse-stålet og følgelig kan de høyeste partier av den strukturerte arbeidsvalse-overflate skjære inn i motholdsvalse-overflaten, hvilket fører til dannelse av små stålpartikler og forsenkninger i motholdsvalse-overflaten. Med noen enkle ingeniør-estimat er det mulig å demonstrere, i det minste i tilfellet med ringkrater-morfologien i Figur 8 eller den asymmetriske "hump11-morfologi i Figur 10, at arbeidsvalse-strukturen vil skjære inn i motholdsvalse-overflaten under valseprosessforhold som vanligvis finnes i aluminium-industri-en. Dette krever først et estimat over smøremiddel-filmtykkelsen mellom arbeidsvalse- og motholdsvalse-overflaten for å avgjøre om smøremiddelfilmen adskiller de to overflater eller om strukturhøyden overskrider filmtykkelsen i gjennom-snitt. Under disse forhold hvor arbeidsvalse-overflatestrukturen faktisk kommer i kontakt med motholdsvalse-overflaten, er det deretter nødvendig å avgjøre hvorvidt de tilknyttede kontaktspenninger langs arbeidsvalse/motholdsvalse-kontakten er store nok til å fremme skade på motholdsvalse-overflaten. Selv om de følgende utviklinger er begrenset til tilfellet med ringkrater-morfologien, f.eks. som vist i Figur 3, kan de også utvides til tilfellet med hump-morfologien ifølge Figur 10. Work roll steel is generally harder than the counter roll steel and consequently the highest parts of the structured work roll surface can cut into the counter roll surface, which leads to the formation of small steel particles and depressions in the counter roll surface. With some simple engineering estimates, it is possible to demonstrate, at least in the case of the ring crater morphology in Figure 8 or the asymmetric "hump11 morphology in Figure 10, that the work roll structure will cut into the counter roll surface under rolling process conditions that typically found in the aluminum industry. This first requires an estimate of the lubricant film thickness between the work roll and counter roll surface to determine whether the lubricant film separates the two surfaces or whether the structure height exceeds the average film thickness. Under these conditions where the work roll surface structure actually comes into contact with the backing roll surface, it is then necessary to determine whether the associated contact stresses along the work roll/backing roll contact are large enough to promote damage to the backing roll surface.Although the following developments are limited to the case of the ring crater morphology , eg as shown in Figure 3, they can also be extended to the case me d the hump morphology according to Figure 10.

Smøremiddel-filmtykkelsen mellom arbeidsvalsen og motholdsvalsen kan anslås ved bruk av den velkjente Dowson og Higginsons formel for isoterme linjekontakter under anvendelse av følgende uttrykk, som finnes i "Elastohydrodynamic Lubrication" av D. Dowson og G.R. Higginson, Pergamon Press, London, 1996: The lubricant film thickness between the work roll and the counter roll can be estimated using the well-known Dowson and Higginson formula for isothermal line contacts using the following expression, found in "Elastohydrodynamic Lubrication" by D. Dowson and G.R. Higginson, Pergamon Press, London, 1996:

hvor: where:

!—-— ; bredde av plate/arbeidsvalse-aBU=Jy$Rv!—-— ; width of plate/work roller-aBU=Jy$Rv

kontakt (langs va1seretningen) contact (along the flow direction)

Ub • Uw; henholdsvis motholdsvalse- og arbeidsvalse-overflatehastigheter i forhold til kontaktareal Ub • Uw; respectively counter-holding roll and work roll surface speeds in relation to contact area

w<=>ay(aBWLaw) ; belastning på arbeidsvalsen p.g.a. platedeformasjon pr. lengdeenhet (langs valse-aksen og følgelig på tvers av valseretningen) w<=>ay(aBWLaw) ; load on the work roller due to plate deformation per length unit (along the roll axis and consequently across the roll direction)

<y>^; opprinnelig platetykkelse før <y>^; original plate thickness before

valsingrolling

Eb ; Youngs modul for motholdsvalsen E^; Youngs modul for arbeidsvalsen E' ; effektiv Youngs modul Eb; Young's modulus for the counter-holding roller E^; Young's modulus for the working roller E'; effective Young's modulus

1 1 1- vl 1- vi t ...1 1 1- vl 1- we t ...

—; = — (—-— + —-—) ; resiprok verdi av effektiv—; = — (—-— + —-—) ; reciprocal value of effective

E12Ew EbE12 Eb Eb

Youngs modulYoung's modulus

G = yE' ; dimensjonsløs materialparameter G = yE' ; dimensionless material parameter

Law ; lengdeenhet av rektangulært kontaktstykke (langs valse-aksen og følgelig på tvers av valseretningen) i plate- og arbeidsvalse-grenseflaten hvlh ; lengdeenhet av rektangulært kontaktstykke (langs valse-aksen og følgelig på tvers av valseretningen) i arbeidsvalse-og motholdsvalse-grenseflaten Rb; radius til motholdsvalsen Law ; length unit of rectangular contact piece (along the roll axis and consequently across the roll direction) in the plate and work roll interface hvlh ; length unit of rectangular contact piece (along the roll axis and consequently across the roll direction) in the working roll and counter-holding roll interface Rb; radius of the counter-holding roller

R w ; radius til arbeidsvalsenR w ; radius of the work roller

r,/ _R*F-b.r,/ _R*F-b.

~ ~R—+~R^ ' effektiv valseradius~ ~R—+~R^ ' effective roller radius

_V0(uw+ub)_V0(uw+ub)

~2E'r' ' dimens3ons10s hastighet~2E'r' ' dimens3ons10s speed

w-ww-w

e'r'l b' dimensjonsløs belastninge'r'l b' dimensionless load

/? ; platetykkelse-reduksjonsforhold y ; trykkviskositet-koeffisient HQ ; smøremiddelets basisviskositet v ; Poissons forhold ay ; platens strekk-flytegrense /? ; plate thickness-reduction ratio y ; pressure viscosity coefficient HQ ; the base viscosity of the lubricant v ; Poisson's ratio ay ; the plate's tensile yield strength

Følgende material- og prosessparametre, som er representative for mange fire-høy-valseutforminger i aluminium-indus-trien, settes inn i Likning (l): The following material and process parameters, which are representative of many four-high roll designs in the aluminum industry, are inserted into Equation (l):

<u>^<=>ub<=>7,64m/s<u>^<=>ub<=>7.64m/s

<y>L<=>0,001 m <y>L<=>0.001 m

F^= Eb=207 GPaF^= Eb=207 GPa

L8W= 0,0254 m L8W= 0.0254 m

<I>^b=0,0254 m <I>^b=0.0254 m

P^= 0,27 m P^= 0.27 m

Rb= 0,64 mRb= 0.64 m

0 = 0,030 = 0.03

Y 14,5GPa"1Y 14.5GPa"1

HQ= 2,7 x IO"<3>Pa-sekHQ= 2.7 x IO"<3>Pa-sec

vw = vb= 0,33vw = vb= 0.33

ay = 1,4 x IO<8>Pa (for aluminiumlegering 2008)ay = 1.4 x IO<8>Pa (for aluminum alloy 2008)

hvor verdiene for kontaktlengdene L8Wog L^ er valgt kun for å vise konseptet. Det skal bemerkes at det prosentvise platetykkelse-reduksjonsforhold er enkelt /? x 100, eller i foreliggende situasjon, 3%. where the values for the contact lengths L8W and L^ are chosen only to show the concept. It should be noted that the percentage plate thickness reduction ratio is simple /? x 100, or in the present situation, 3%.

De beregnede størrelser er derved:The calculated sizes are thus:

<a>sw=0,0028 m <a>sw=0.0028 m

w = 1,0 x 10<4>,N w = 1.0 x 10<4>,N

E' = 232 GPaE' = 232 GPa

G = 3364 G = 3364

R' = 0,19 roR' = 0.19 ro

U = 4,7 X 10"<13>U = 4.7 X 10"<13>

W = 8,9 x10"<6>W = 8.9x10"<6>

hvor passende enhetsbenevning er "Pascal" for "Newton/meter<2>", idet prefikset "G" representerer giga, hvilket medfører multiplisering med IO<9>. where the appropriate unit designation is "Pascal" for "Newton/meter<2>", the prefix "G" representing giga, which entails multiplication by IO<9>.

Ved å anvende verdiene ovenfor i Likning (1), er smøremiddeltykkelsen mellom motholdsvalsen og arbeidsvalsen gitt ved Likning (1): Using the above values in Equation (1), the lubricant thickness between the counter roll and the work roll is given by Equation (1):

hmin=°'43 Mmhmin=°'43 Mm

Det er åpenbart at krater-kantene bærer det meste av belast-ningen fordi f ilmtykkelsen hminer mye mindre enn en typisk krater-kanthøyde (f.eks. 3,0/xm til 10,0/xm) fremstilt enten med laser- eller elektronstråle-teknologien. Følgelig vil majoriteten av kratrene på arbeidsvalsen komme i direkte kontakt med motholdsvalse-overflaten. Fordi Likning (1) passer for isoterme linjekontakter, er det sannsynlig at estimatet for hminvil være enda mindre p.g.a. termiske virkninger (fra plastisk oppvarming av platen, grenseflate-friksjon, o.s.v.) på smøremiddel-viskositeten. It is obvious that the crater rims carry most of the load because the film thickness is much less than a typical crater rim height (eg 3.0/xm to 10.0/xm) produced either by laser or electron beam - the technology. Consequently, the majority of the craters on the work roll will come into direct contact with the counter-holding roll surface. Because Equation (1) fits isothermal line contacts, it is likely that the estimate for hmin will be even smaller due to thermal effects (from plastic heating of the plate, interfacial friction, etc.) on the lubricant viscosity.

Et estimat for det totale trykk eller normal-kontaktspenningen som bæres av krater-kantene er følgelig nødvendig for å undersøke sannsynligheten for at arbeidsvalsens overflatestruktur skjærer inn i en motholdsvalse-overflate. Man må først beregne bredden awbav det rektangulære kontaktareal mellom arbeidsvalse- og motholdsvalse-overflaten, som vist i Figur 6. Dette utføres ved bruk av Hertz' klassisk kontakt-teori, for hvilken det finnes en beskrivelse i "Contact Mechanics" av K. L. Johnson, Cambridge University Press, New York, 1985. For to elastiske sylindre i kontakt under en normalbelastning w pr. aksielle lengdeenhet, har den resulterende plane kontaktsone en bredde på awblangs valseretningen. Følgelig, An estimate of the total pressure or normal contact stress carried by the crater edges is therefore required to investigate the likelihood of the work roll surface structure cutting into a counter roll surface. One must first calculate the width awbav the rectangular contact area between the work roll and counter roll surface, as shown in Figure 6. This is carried out using Hertz's classical contact theory, for which there is a description in "Contact Mechanics" by K. L. Johnson, Cambridge University Press, New York, 1985. For two elastic cylinders in contact under a normal load w pr. axial unit length, the resulting planar contact zone has a width of aw along the rolling direction. Consequently,

hvor tallverdiene er hentet fra ovennevnte liste av prosessparametre og materialegenskaper. I det sekskantede kratermønster som er vist i Figur 3 (fremstilt med elektronstråle-struktureringsteknologien), og skjematisk i Figur 7, er enhetscellen et parallellogram. Innenfor hver enhetscelle ligger ett helt krater. Arealet av et parallellogram Ap er gitt ved hvor Ca er avstanden mellom sentrene til tilstøtende kratre i en enkelt celle i det sekskantede mønster som indikert i Figur 7. Derved kan prosentandelen av areal dekket av krater-kanten i en enkelt enhetscelle, %Acr, uttrykkes som hvor r0og rLer henholdsvis ytterradien og innerradien til krateret. Et typisk krater fremstilt med elektronstråle-valsestruktureringsanordningen har en ytterradius rQpå 76,2 /im, en kantbredde på 25,4 nm, og følgelig en innerradius rLpå 50,8/xm. En typisk avstand Ca mellom sentrene er 203 /im. Arealet av krater-kanten er derved 10,1x IO"<9>m<2>, arealet av et enhetscelle-parallellogram Ap er 35,6 xIO"<9>m<2>og prosentandelen av areal av en parallellogram-celle dekket av krater-kanten %Acrer 28%. Antall kratre "N" i et lite rektangulært område med lengde 0,025 m (langs valse-aksen og følgelig på tvers av valseretningen) og bredde awb= 204,2/im (som den tidligere beregnede kontaktbredde i valseretningen) langs arbeidsvalse/motholdsvalse-kontaktarealet er gitt ved where the numerical values are taken from the above list of process parameters and material properties. In the hexagonal crater pattern shown in Figure 3 (produced by the electron beam structuring technology), and schematically in Figure 7, the unit cell is a parallelogram. Within each unit cell lies one entire crater. The area of a parallelogram Ap is given by where Ca is the distance between the centers of adjacent craters in a single cell in the hexagonal pattern as indicated in Figure 7. Thereby the percentage of area covered by the crater rim in a single unit cell, %Acr, can be expressed as where r0 and rL are the outer radius and inner radius of the crater, respectively. A typical crater produced with the electron beam roll structuring device has an outer radius rQ of 76.2 µm, an edge width of 25.4 nm, and consequently an inner radius rL of 50.8 µm. A typical distance Ca between the centers is 203 µm. The area of the crater rim is thus 10.1x IO"<9>m<2>, the area of a unit cell parallelogram Ap is 35.6 xIO"<9>m<2> and the percentage of area of a parallelogram cell covered of crater rim %Acrer 28%. Number of craters "N" in a small rectangular area of length 0.025 m (along the roll axis and therefore across the roll direction) and width awb= 204.2/im (as the previously calculated contact width in the roll direction) along the work roll/counter roll contact area is given by

hvor N er blitt avrundet til nærmeste heltallsverdi. where N has been rounded to the nearest integer value.

Det totale areal AT, som er dekket av alle krater-kantene langs en enhetslengde, er følgelig The total area AT, which is covered by all crater edges along a unit length, is therefore

Gjennomsnittstrykket pA fordelt over krater-kantene langs plate/arbeidsvalse-grenseflaten er derfor The average pressure pA distributed over the crater edges along the plate/work roll interface is therefore

Det er hensiktsmessig å anta at trykket pA overføres til arbeidsvalse/motholdsvalse-grenseflaten og derved over på disse krater-kanter forbigående ved denne grenseflate. Flyte-grensen til en motholdsvalse kan være så høy som 1,0 GPa. Et estimat for motholdsvalse-innskjæringstrykket er følgelig 2,6 GPa fordi innskjæringstrykket er omtrent 2,6 ganger flyte-grensen til motholdsvalse-materialet. Et trykk på 7,4 GPa på krater-kantene overskrider åpenbart motholdsvalse-overflatens innskjæringstrykk. Det er derfor sannsynlig at en krater-kant vil skjære inn i motholdsvalse-overflaten, og det virkelige kontaktareal vil strekke seg utover det totale areal som er dekket av kratrene selv i situasjoner der det prosentvise platetykkelse-reduksjonsforhold er 3%. Med tiden vil dette føre til alvorlig skade på motholdsvalse-overflaten. Slik skade kan bare stoppes ved å endre motholdsvalsen og dette fører til produksjons-nedetid, øket prosess-intensitet, mer arbeidskraft og øket kostnad. It is appropriate to assume that the pressure pA is transferred to the work roll/counter roll interface and thereby onto these crater edges temporarily at this interface. The yield strength of a resist roll can be as high as 1.0 GPa. Accordingly, an estimate of the counter-roll indentation pressure is 2.6 GPa because the indentation pressure is approximately 2.6 times the yield strength of the counter-roll material. A pressure of 7.4 GPa on the crater edges obviously exceeds the indentation pressure of the counter-roll surface. It is therefore likely that a crater edge will cut into the counter-holding roll surface, and the actual contact area will extend beyond the total area covered by the craters even in situations where the percentage plate thickness reduction ratio is 3%. Over time, this will cause serious damage to the counter-holding roll surface. Such damage can only be stopped by changing the counter-holding roller and this leads to production downtime, increased process intensity, more labor and increased cost.

Betydelig overflateslitasje på en strukturert arbeidsvalse finner sted når de utad ragende kanter eller kuttekanter på arbeidsvalse-overflaten løsner fra arbeidsvalse-overf laten under valsing. I tilfellet med ringkrater-morf ologien f.eks. dannet ved treff av en C02-laserstråle, blir krater-kanten dannet ved den hurtige akselerasjon av et mikroskopisk bad av smeltet metall over på det parti av valsens slipte overflate som omgir den sentrale fordypning. Metallet som størkner på valse-overflaten (d.v.s. krater-kanten) fester seg selv til den lokale valseruhet som typisk er en slipt avslutning. Fastheten til denne binding avhenger av det størknede materiales klebing til valse-overflaten. Denne binding kan faktisk være ganske svak fordi det smeltede metall muligens ikke tilstrekkelig "fyller" den slipte valseruhet. Følgelig kan krater-kanten løsne fra arbeidsvalse-overflaten når den utsettes for de vekslende kontaktspenninger i valsespalten. Dette bevirker en nedbryt-ning av den strukturerte arbeidsvalse-overflate, som til slutt krever utbedring av valsen. Problemene tilknyttet klebing av det smeltede materiale som størkner og danner den ringformede krater-kant under C02-Iaserstrukturering av arbeidsvalser er beskrevet i U.S. patent 4806731. Significant surface wear on a textured work roll occurs when the protruding edges or cutting edges of the work roll surface become detached from the work roll surface during rolling. In the case of the ring crater morphology e.g. formed by the impact of a CO2 laser beam, the crater rim is formed by the rapid acceleration of a microscopic bath of molten metal onto the portion of the roller's ground surface surrounding the central depression. The metal that solidifies on the roll surface (i.e. the crater edge) attaches itself to the local roll roughness which is typically a ground finish. The firmness of this bond depends on the adhesion of the solidified material to the roll surface. This bond may actually be quite weak because the molten metal may not sufficiently "fill" the ground roll roughness. Consequently, the crater rim can detach from the work roll surface when exposed to the alternating contact stresses in the roll gap. This causes a breakdown of the structured work roll surface, which ultimately requires improvement of the roll. The problems associated with bonding the molten material that solidifies and forms the annular crater rim during CO 2 laser structuring of work rolls is described in U.S. Pat. patent 4806731.

Det er ikke mulig å danne en krater fordypning uten en kant fordi smeltet materiale under den treffende stråle strøm-mer radielt ut av en voksende fordypning, idet utadrettede fluid-hastigheter til smeltet materiale primært fremkalles av en romlig overflatespenning-gradient som strekker seg langs overflaten av et smeltebad dannet av strålen. Denne gradient er produktet av en variasjon med temperatur av overflatespenning og en romlig overflatetemperatur-gradient. Variasjon av overflatespenning-gradienten frembringer en skjærspenning som akselererer overflaten til det smeltede materiale. Skjærspen-ningen a er relatert til den romlige overflatespenning-gradient gjennom følgende sammenheng: It is not possible to form a crater depression without a rim because molten material below the impinging jet flows radially out of a growing depression, outward fluid velocities to molten material being primarily induced by a spatial surface tension gradient extending along the surface of a melt bath formed by the beam. This gradient is the product of a variation with temperature of surface tension and a spatial surface temperature gradient. Variation of the surface tension gradient produces a shear stress that accelerates the surface of the molten material. The shear stress a is related to the spatial surface stress gradient through the following relationship:

hvor C er variasjonen av overflatespenning med temperatur. Fordelingen av energi i en strålepuls avtar typisk radielt utad fra pulssenteret, og følgelig avtar den lokale arbeidsvalse-overflate radielt utad fra strålens treffpunkt. Ifølge denne likning øker derved overflatespenningen radielt utad fra treffpunktet. Derved er skjærspenning på et lag med smeltet metall betydelig nok til å fortrenge smeiten til fordypningens skråninger, og hurtigheten ved oppvarmingspro- where C is the variation of surface tension with temperature. The distribution of energy in a beam pulse typically decreases radially outward from the pulse center, and consequently the local work roll surface decreases radially outward from the point of impact of the beam. According to this equation, the surface tension thereby increases radially outwards from the point of impact. Thereby, shear stress on a layer of molten metal is significant enough to displace the melt to the slopes of the depression, and the rapidity of heating pro-

sessen tilsidesetter fluidbevegelse under overflaten, og følgelig fraktes mer materiale radielt utad enn det som kan erstattes av evt. resirkulerende strøm nedenfor utad strømmende lag av smeltet arbeidsvalse-overflatemateriale. Resultatet er en oppbygging av materiale, fulgt av hurtig frysing av materiale, hvilket derved fører til dannelse av en ringformet kant eller leppe rundt fordypningen. En beskrivelse av overflatesmelting- og skjær-virkningen under laser- og elektronstråle-behandling av materialer kan finnes i "Thermocapillary Convection in Materials Prosessing", av M. M. Chen i Interdisciplinary Issues in Materials Prosessing and Manufacturing, S. K. Samanta, R. Komanduri m.fl. eds. ASME Publications, (1987), sidene 541-558. the session overrides fluid movement below the surface, and consequently more material is transported radially outward than can be replaced by any recirculating current below the outward flowing layer of molten work roll surface material. The result is a build-up of material, followed by rapid freezing of material, which thereby leads to the formation of an annular rim or lip around the recess. A description of the surface melting and shearing effect during laser and electron beam processing of materials can be found in "Thermocapillary Convection in Materials Processing", by M. M. Chen in Interdisciplinary Issues in Materials Processing and Manufacturing, S. K. Samanta, R. Komanduri et al. . eds ASME Publications, (1987), pages 541-558.

Den ovennevnte smelte- og overflate-skjæreprosess finner sted både med og uten en medvirkende gass, selv om den medvirkende gass vil modifisere den maksimale høyde av det smeltede fluid som til slutt skal danne den størknede leppe. Hvis hastigheten til den medvirkende gass gjøres svært stor, blir det fremdeles dannet en kraterleppe fordi den ovennevnte overflateskjæring inntreffer så snart det dannes et smeltebad under strålen. I tillegg vil en medvirkende gass med høy hastighet søke å drive ut smeltet materiale fra krateret som er under utvikling under strålen. En fraksjon av det utdrevne smeltede materiale kan gjenavsettes over på arbeidsvalse-overf laten og deretter størkne til mange skarpe kuttekanter. Kuttekantene fra det gjenavsatte materiale vil frembringe slitasjerusk i valseprosesser med store prosentvise platetykkelse-reduksj onsforhold. The above melting and surface cutting process takes place both with and without a contributing gas, although the contributing gas will modify the maximum height of the molten fluid which will eventually form the solidified lip. If the velocity of the contributing gas is made very high, a crater lip is still formed because the above-mentioned surface shear occurs as soon as a melt bath is formed under the jet. In addition, a contributing gas at high velocity will seek to expel molten material from the developing crater beneath the jet. A fraction of the ejected molten material can be re-deposited onto the work roll surface and then solidify into many sharp cutting edges. The cutting edges from the redeposited material will produce wear debris in rolling processes with large percentage plate thickness reduction ratios.

Et annet problem fremtrer fra den relative krater-avstand langs arbeidsvalse-overflaten. I valseprosessen beveges arbeidsvalse-overflaten ved en høyere hastighet enn plate-overf laten før nøytralplanet, ved hvilket valse- og plate-overf laten har samme hastighet. Etter at et plate-overf lateelement passerer nøytralplanet, beveges overflateelementet ved en høyere hastighet enn arbeidsvalse-overflaten. Another problem arises from the relative crater spacing along the work roll surface. In the rolling process, the work roll surface is moved at a higher speed than the plate surface before the neutral plane, at which the roll and plate surface have the same speed. After a plate surface element passes the neutral plane, the surface element is moved at a higher speed than the work roll surface.

(Dette fenomen er beskrevet detaljert i søkerens tidligere patent som der herved henvises til.) Hvis reduksjonen gene- (This phenomenon is described in detail in the applicant's previous patent, which is hereby referred to.) If the reduction gene-

reit er mindre enn ca. 5%, er det minimal relativ utjevningsvirkning mellom plate- og valse-overflaten og resultatet er en tilnærmet fullkommen innpressing av valsestrukturen over på plate-overflaten. Ved større reduksjoner skjærer kratrene i arbeidsvalse-overflaten inn i plate-overflaten og utjevner plate-overflaten mot valseretningen før det tidspunkt da et plate-overflateelement når nøytralplanet; derved dannes utjevnede riller på plate-overflaten (d.v.s. fremadrettet utjevning). Etter at plate-overflateelementet passerer gjennom nøytralplanet, gjentas samme handling, men i motsatt retning fordi plate-overflatehastigheten overskrider valse-overf latehastigheten p.g.a. volum-konservering ved plastisk reit is less than approx. 5%, there is minimal relative leveling effect between the plate and roll surface and the result is an almost perfect pressing of the roll structure onto the plate surface. At larger reductions, the craters in the work roll surface cut into the plate surface and level the plate surface against the rolling direction before the time when a plate surface element reaches the neutral plane; thereby forming smoothed grooves on the plate surface (i.e. forward smoothing). After the plate surface element passes through the neutral plane, the same action is repeated, but in the opposite direction because the plate surface speed exceeds the roll speed due to volume conservation by plastic

deformasjon (bakoverrettet utjevning). Nettovirkningen av den bakoverrettede og fremadrettede utjevningsvirkning er dannelse av korte og smale "riller" på plate-overflaten, og platestrukturen blir derved vesentlig forvrengt. deformation (backward smoothing). The net effect of the backward and forward smoothing effect is the formation of short and narrow "grooves" on the plate surface, and the plate structure is thereby significantly distorted.

Figurene 9a og 9b viser overflate^-morfologiene til to plate-overflater av aluminiumlegering 2008 som ble valset med en struktur lik den asymmetriske humpstruktur i Figur 10 ved henholdsvis 35% og 60%, under ellers identiske valseprosessforhold. I hvert tilfelle vil ikke den strukturerte plate-overflate korrekt gjengi innpressingen av arbeidsvalse-overf latestrukturen. Dette er særlig tydelig i Figur 9b hvor platestrukturen fremviser en vesentlig retningskomponent p.g.a. det faktum at humpene i arbeidsvalsen skjærer inn i og pløyer platen i stedet for bare å skjære inn i platen slik tilfellet var med valseprosessen med liten reduksjon som frembragte plate-overflaten vist i Figur 4. Følgelig har en større reduksjon av platetykkelse en tilbøyelighet til å forlenge kraterinnpressingene på plate-overflaten, for derved å danne lange, utjevnede riller fordi kratrene generelt ligger langs en skruebane på arbeidsvalse-overflaten. Etterhvert som det prosentvise platetykkelses-reduksjonsforhold økes, kan rillene p.g.a. nærliggende kratre eller humper forbindes med hverandre fordi gjennomsnittlig lengde av en enkelt rille p.g.a. ett enkelt strukturelement øker med økende reduksjon og det er liten styring over kraterplassering eller totalt kratermønster på valse-overflaten under C02-Iaserstrukturering der det er innbefattet ekstern opphakking av en stråle med kontinuerlig bølge. Dette fører til dannelse av spor i plate-overf laten som, sett under ett, danner en anisotrop ruhet. Det er følgelig mulig å begynne med en stort sett ikke-retningsbestemt struktur (såsom den som er vist i Figur 3) på arbeidsvalse-overflaten, og på den valsede plate-overflate å ende opp med en ruhet som har en betydelig retningskomponent. Figures 9a and 9b show the surface morphologies of two plate surfaces of aluminum alloy 2008 which were rolled with a structure similar to the asymmetric hump structure in Figure 10 at 35% and 60% respectively, under otherwise identical rolling process conditions. In each case, the structured plate surface will not correctly reproduce the indentation of the work roll surface structure. This is particularly clear in Figure 9b, where the plate structure exhibits a significant directional component due to the fact that the bumps in the work roll cut into and plow the plate instead of just cutting into the plate as was the case with the small reduction rolling process that produced the plate surface shown in Figure 4. Consequently, a greater reduction in plate thickness has a tendency to extend the crater indentations on the plate surface, thereby forming long, smooth grooves because the craters generally lie along a helical path on the work roll surface. As the percentage plate thickness reduction ratio is increased, the grooves can, due to nearby craters or bumps connect to each other because the average length of a single groove due to a single structural element increases with increasing reduction and there is little control over crater location or total crater pattern on the roll surface during C02-Iaser structuring where external chopping of a continuous wave beam is included. This leads to the formation of grooves in the plate surface which, taken together, form an anisotropic roughness. It is therefore possible to start with a largely non-directional structure (such as that shown in Figure 3) on the work roll surface, and on the rolled plate surface to end up with a roughness that has a significant directional component.

Disse rille-virkninger kan gi plate-overflaten et retningsbestemt utseende såsom det som finnes på en slipt overflate-avslutning eller utseendet til raspestrukturen vist i Figur 28. En slik overflate kan i noen tilfeller være uønsket for en kunde, særlig i situasjoner hvor kunden ønsker en kvasi-isotrop plate-overflateruhet, fordi de optiske egenskaper til en slik overflate er mindre avhengige av retningen plate-overflaten iakttas fra av menneskeøyet, og en slik overflate vil søke å holde på smøremiddel i stedet for å fritt å kanalisere smøremiddel under en tildanningssyklus. These groove effects can give the plate surface a directional appearance such as that found on a ground surface finish or the appearance of the rasp structure shown in Figure 28. Such a surface may in some cases be undesirable for a customer, particularly in situations where the customer wants a quasi-isotropic plate surface roughness, because the optical properties of such a surface are less dependent on the direction from which the plate surface is viewed by the human eye, and such a surface will seek to retain lubricant rather than freely channel lubricant during a forming cycle .

Det kan generelt konkluderes med at de strukturer som dannes v.h.a. den ovennevnte C02-laserstruktureringsprosess ikke kan brukes i aluminium-valseprosesser med stor reduksjon (d.v.s. større eller lik 15% tykkelsesreduksjon). Årsakene er som følger: (1) et stort platetykkelse-reduksjonsforhold fører til en stor valse-adskillelseskraft. Dette øker krater-kantenes (eller humpene i tilfellet med den asymmetriske morfologi vist i Figur 10) tilbøyelighet til å skade motholdsvalse-overflaten p.g.a. den tidligere beskrevne kontaktspennings-mekanisme, og fører derved til for tidlig slitasje på krater-kantene; (2) hvis de ringformede kratre er for tett sammen (d.v.s. langs omkretsretningen på arbeidsvalse-overf laten) , er det estimert at en platetykkelses-reduksjon på 15% kan resultere i dannelse av adskilte utjevnings-riller som, i situasjoner som innbefatter vesentlig større tykkelsesreduksjoner enn ovennevnte 15%, kan forbindes innbyrdes slik at det dannes kontinuerlige riller i plate-overflaten. De innbyrdes forbundne riller danner "rue" bånd, mens det på den omgivende (ustrukturerte) plate-overflate, som er utjevnet v.h.a. forholdsvis flate områder av valsen, fremtrer glattere og smalere bånd fra slipeprosessen. Figur 11 viser en plate-overflate av aluminiumlegering 2008 valset ved 40% reduksjon med valse-overflatens ringkrater-morfologi dannet v.h.a. C02-Iaserstrukturering. Avstanden mellom kratrenes sentre er tilstrekkelig kort til å bringe rillene til å dannes på plate-overflaten; (3) fordi C02-laserstrålen blir mekanisk opphakket med en takket skive, er det ikke mulig nøyaktig å styre posisjonen til ett krater i forhold til dets naboer, d.v.s. å frembringe sekskantede eller kvadratiske celler. Dette er idag bare mulig enten med elektronstråle-teknologien, fordi denne teknologi er blitt tilpasset fra rotogravyre-trykking med en internt pulset C02hvor de aktive elementer i laser-resonatoren moduleres med en radiofrekvens-anordning. Ytterligere detaljer ved anvendelse av elektronstråle-teknologi ved rotogravyre-trykking kan finnes i "A Rapid Elektron Beam Engraving Process for Engraving Metal Cylinders", av W. Boppel, Optik, Vol. 77, nr. 2, (1987), sidene 83-92; (4) krater-leppene eller humpene som frembringes med C02-laserstruktureringsprosessen vil føre til utillatelig høye nivåer av slitasjerusk-dannelse under valseprosesser med store plate-tykkelsesreduksjoner. For mye slitasjerusk legger en ytterligere byrde på valseverkets oljefiltreringshus og vil til slutt føre til opphør av valseprosessen. Liknende forhold kan behandles vedrørende elektronstråle-struktureringene. It can generally be concluded that the structures that are formed by the above C02 laser structuring process cannot be used in aluminum rolling processes with large reduction (i.e. greater than or equal to 15% thickness reduction). The reasons are as follows: (1) a large plate thickness reduction ratio leads to a large roller separation force. This increases the propensity of the crater edges (or bumps in the case of the asymmetric morphology shown in Figure 10) to damage the counter-holding roll surface due to the previously described contact stress mechanism, thereby leading to premature wear of the crater edges; (2) if the annular craters are too close together (i.e. along the circumferential direction of the work roll surface), it is estimated that a plate thickness reduction of 15% may result in the formation of separate leveling grooves which, in situations involving significantly larger thickness reductions than the above-mentioned 15%, can be interconnected so that continuous grooves are formed in the plate surface. The interconnected grooves form "rough" bands, while on the surrounding (unstructured) plate surface, which is smoothed v.h.a. relatively flat areas of the roller, smoother and narrower bands appear from the grinding process. Figure 11 shows a plate surface of aluminum alloy 2008 rolled at 40% reduction with the ring crater morphology of the roll surface formed by C02-Iaser structuring. The distance between the centers of the craters is sufficiently short to cause the grooves to form on the plate surface; (3) because the CO2 laser beam is mechanically chopped with a serrated disk, it is not possible to accurately control the position of one crater relative to its neighbors, i.e. to produce hexagonal or square cells. This is today only possible either with the electron beam technology, because this technology has been adapted from rotogravure printing with an internally pulsed C02, where the active elements in the laser resonator are modulated with a radio frequency device. Further details on the application of electron beam technology in rotogravure printing can be found in "A Rapid Electron Beam Engraving Process for Engraving Metal Cylinders", by W. Boppel, Optik, Vol. 77, No. 2, (1987), pages 83- 92; (4) the crater lips or bumps produced by the CO 2 laser structuring process will lead to unacceptably high levels of wear debris formation during rolling processes with large plate thickness reductions. Too much wear debris puts a further burden on the rolling mill's oil filtration housing and will eventually lead to the cessation of the rolling process. Similar conditions can be treated regarding the electron beam structuring.

Det malte utseende til platemateriale valset med laser-strukturerte valser er ofte upassende for platekunder i bilin-dustrien. Valsestrukturen med ringformet krater fører til en ringformet forsenkning i plate-overflaten, og humpstrukturen fører til en nesten sirkulær fordypning i plate-overflaten. I hvert tilfelle er plate-overflatefordypningene omgitt av flate områder som virker som bæreområder gjennom hvilke lasten fra et formverktøy overføres til platen. Det er mulig at deformasjonene under pressarbeidsoperasjoner ikke er tilstrekkelig store til å bringe- fordypningene på platen til fullt ut å forsvinne fra plate-overflaten. Den pregede platestruktur kan derfor vises gjennom den malte avslutning slik at malingavslutningen gis en bakgrunnsstruktur. Dette er ofte et grunnlag for å forkaste den tildannede platekomponent, særlig for biler i luksusklassen. Beskrivelse av en gjenværende struktur etter pressarbeid finnes i kapittel 5 i "Optimierung der Oberflachenmikrogeometrie von Aluminiumfeinblech fur das Karosserieziehen" (Springer-Verlag, 1988). På norsk er titte-len "Optimalisering av overflate-mikrogeometrien til aluminium-plate for trekking av bilkarosseri-panel", av R. Balbach. The painted appearance of sheet material rolled with laser-structured rolls is often inappropriate for sheet customers in the automotive industry. The roll structure with an annular crater leads to an annular depression in the plate surface, and the hump structure leads to an almost circular depression in the plate surface. In each case, the plate surface depressions are surrounded by flat areas that act as bearing areas through which the load from a forming tool is transferred to the plate. It is possible that the deformations during pressing operations are not sufficiently large to cause the indentations on the plate to completely disappear from the plate surface. The embossed plate structure can therefore be shown through the painted finish so that the painted finish is given a background structure. This is often a basis for rejecting the formed plate component, especially for cars in the luxury class. Description of a remaining structure after pressing work can be found in chapter 5 of "Optimierung der Oberflachenmikrogeometrie von Aluminiumfeinblech fur das Karosserieziehen" (Springer-Verlag, 1988). In Norwegian, the title is "Optimization of the surface micro-geometry of aluminum plate for pulling car body panels", by R. Balbach.

Foreliggende oppfinnelse overvinner ulempene med tempervalseprosesser, hvor det bare er tillatt et lite prosentvis platetykkelse-reduksjonsforhold, mindre enn fem prosent, ved lave valsehastigheter, ved å tillate store prosentvise platetykkelse-reduksjonsforhold ved høye hastigheter, d.v.s. prosentvise platetykkelse-reduksjonsforhold ved eller over 55%, i ett enkelt og siste stativ i et valseverk der plater fremføres med i størrelsesorden 2000 fot pr. minutt (610 m/min) ved fremstilling av bilkarosseri-plate og 5000 fot pr. minutt (1525 m/min) ved fremstilling av hermetikkboks-plate. Og dette utføres uten den uopphørlige dannelse av slitasjerusk mens en stort sett har eliminert skade på motholdsvalsen i valseutforminger med motholdsvalser, og med opprettholdelse av de nødvendige trekk-nivåer ved plate/arbeidsvalse-grenseflaten og arbeidsvalse/motholdsvalse-grenseflaten, for derved å unngå sluring langs disse grenseflater. Dette utføres ved, over på en hovedsakelig glatt arbeidsvalse-overf late hvis ruhet er i området 0,007 lim til 0,25 /im, å overlagre et deterministisk mønster av kratre av mikron-størrelse, hvis massive kanter fjernes fra valse-overf laten, slik at det etterlates skålformede fordypninger med hovedsakelig glatte inngangsområder eller munner. Denne arbeidsvalse-struktur sees best i den stylus-gjengitte topografi i Figur 12 blant de medfølgende tegninger. The present invention overcomes the disadvantages of temper rolling processes, where only a small percentage plate thickness reduction ratio, less than five percent, is allowed at low rolling speeds, by allowing large percentage plate thickness reduction ratios at high speeds, i.e. percentage plate thickness reduction ratio at or above 55%, in a single and last rack in a rolling mill where plates are advanced at the order of 2000 feet per minute (610 m/min) in the production of car body sheet and 5,000 feet per minute (1525 m/min) in the production of can board. And this is carried out without the incessant formation of wear debris, while damage to the counter-roller in roll designs with counter-rollers has largely been eliminated, and with the maintenance of the necessary draft levels at the plate/work roll interface and the work roll/counter roll interface, thereby avoiding slippage along these boundaries. This is accomplished by superimposing, upon a substantially smooth work roll surface whose roughness is in the range of 0.007 lim to 0.25 µm, a deterministic pattern of micron-sized craters whose solid edges are removed from the roll surface, as that bowl-shaped depressions are left with mainly smooth entrance areas or mouths. This work roller structure is best seen in the stylus-rendered topography in Figure 12 among the accompanying drawings.

Kratrene blir fortrinnsvis utformet i arbeidsvalse-overflaten av en pulserende laser- eller elektronstråle-anordning gjennom smelte- og skjære-virkningen som tidligere er beskrevet. Strålene i slike anordninger skaper fordypninger i arbeidsvalse-overflaten og en leppe eller kant rundt hver fordypning som, i foreliggende oppfinnelse, blir stort sett fjernet v.h.a. en eller flere av kjente poleringsteknikker, såsom honing, finsliping, båndpolering, sliping, og/eller kjemisk polering. På denne måte blir arbeidsvalse-materiale, som ellers kunne skape slitasjerusk i valsespalten, fjernet før arbeidsvalsen brukes. Ellers blir slitasjerusk innleiret i plate-overflaten under valsing, slik at det dannes et svært skittent valset produkt som er uønsket hos kundene av produk-tfabrikanten. Det skal bemerkes at det ikke er mulig å maskinere bort krater-kantene med et standard diamantverktøy fordi diamanten vil nedbrytes kjemisk under maskinering av stål. The craters are preferably formed in the work roll surface by a pulsed laser or electron beam device through the melting and cutting action previously described. The jets in such devices create indentations in the work roll surface and a lip or rim around each indentation which, in the present invention, is largely removed by e.g. one or more of known polishing techniques, such as honing, fine grinding, belt polishing, grinding, and/or chemical polishing. In this way, work roll material, which could otherwise create wear debris in the roll gap, is removed before the work roll is used. Otherwise, wear debris becomes embedded in the plate surface during rolling, so that a very dirty rolled product is formed which is unwanted by the customers of the product manufacturer. It should be noted that it is not possible to machine away the crater edges with a standard diamond tool because the diamond will chemically break down during the machining of steel.

Etter at kantene er fjernet, kan valse-overflaten beleg-ges med et hardt materiale med høy tetthet som f.eks. en krom. After the edges have been removed, the roll surface can be coated with a hard, high-density material such as e.g. a chrome.

Ved å foreta de store plate-tykkelsesreduksjonene ifølge foreliggende oppfinnelse, i motsetning til tempervalsing eller andre valseprosesser med liten reduksjon, blir platematerialet tvunget til delvis å ekstrudere inn i de skålformede fordypninger som er dannet på arbeidsvalse-overflaten. Etterhvert som platematerialet ekstruderes, blir det utjevnet p.g.a. forskjellen i plate- og arbeidsvalse-overflatehastigheter. De samtidige virkninger av ekstrudering og utjevning i valsespalten fører til forbigående og svært kortvarig dannelse av mikroskopiske, oppstående strukturer på plate-overflaten, som formelt betegnes "utspring". Under forløpet for dannelse av utspring blir evt. overflødig smøremiddel som er innesperret av fordypningene på valse-overflaten tvunget av det ekstruderende plate-materiale til å strømme ut av fordypningene. Det overflødige smøremiddel strømmer derfor inn i plate/arbeidsvalse-grenseflaten og forbedrer grenseflatens tribologiske egenskaper. Som beskrevet i detalj i det følgen-de, er det igjen et svært lite, bakre utspring på plate-overflaten etter at de ovennevnte kortvarige utspring forsvinner fra plate-overflaten. Når platen så brukes i en sekundær formingsoperasjon, såsom dyptrekking, virker de gjenværende utspring som smøremiddel-bærere såvel som smøremiddel-sperrer langs plate/senke-grenseflaten. Derved forbedrer utspringene de tribologiske egenskaper ved sekundære plate-formingsprosesser ved å minimere de uønskede virkninger av riving eller klebende metall-overføring fordi metallisk kontakt minimeres betydelig. By making the large plate thickness reductions according to the present invention, in contrast to temper rolling or other rolling processes with small reduction, the plate material is forced to partially extrude into the bowl-shaped depressions formed on the work roll surface. As the plate material is extruded, it is leveled due to the difference in plate and work roll surface speeds. The simultaneous effects of extrusion and smoothing in the roll nip lead to the transient and very short-lived formation of microscopic, raised structures on the plate surface, which are formally termed "protrusions". During the process of forming protrusions, any excess lubricant trapped by the recesses on the roll surface is forced by the extruding plate material to flow out of the recesses. The excess lubricant therefore flows into the plate/work roll interface and improves the tribological properties of the interface. As described in detail in what follows, there is again a very small rear protrusion on the plate surface after the above-mentioned short-term protrusions disappear from the plate surface. When the plate is then used in a secondary forming operation, such as deep drawing, the remaining protrusions act as lubricant carriers as well as lubricant barriers along the plate/sink interface. Thereby, the protrusions improve the tribological properties of secondary sheet forming processes by minimizing the undesirable effects of tearing or adhesive metal transfer because metallic contact is significantly minimized.

Platens bakgrunns-overflate mellom de gjenværende utspring blir også utjevnet i ovennevnte prosess med stor reduksjon, v.h.a. den glatte arbeidsvalse-overflate som finnes mellom fordypningene på arbeidsvalse-overflaten, slik at det dannes en hovedsakelig glatt, lys plate-overflate mellom utspringene. The plate's background surface between the remaining protrusions is also leveled in the above-mentioned process with a large reduction, i.e. the smooth work roll surface existing between the indentations on the work roll surface, so that a substantially smooth, bright plate surface is formed between the protrusions.

Antallet av og avstanden mellom valse-kratrene avhenger av hardheten og legeringen til materialet som skal valses, størrelsen av tykkelsesreduksjonen som skal foretas, hastigheten som materialet vil bli valset ved, mengden og typen kjølemiddel og smøremiddel som er tilveiebragt, samt beskaffenheten til den sekundære formingsprosess (såsom trekking eller pressing). The number and spacing of the roll craters depends on the hardness and alloy of the material to be rolled, the amount of thickness reduction to be made, the speed at which the material will be rolled, the amount and type of coolant and lubricant provided, and the nature of the secondary forming process (such as pulling or pushing).

Trekk mellom arbeidsvalse- og motholdsvalse-overflaten sikres ved skjæring av smøremiddel-filmen og en forbigående, delvis ifylling av det mykere motholdsvalse-materiale i fordypninger på arbeidsvalse-overflaten. Ifyllingsprosessen skyldes elastisk deformasjon av motholdsvalse-overflaten. De områder av motholdsvalse-overflaten som delvis fyller arbeidsvalse-overflatens skåler virker som lepper som bærer trekk-kreftene mellom arbeidsvalse- og motholdsvalse-overflaten. Traction between the work roll and the counter-holding roll surface is ensured by cutting the lubricant film and a temporary, partial filling of the softer counter-holding roll material into recesses on the work roll surface. The filling process is due to elastic deformation of the counter-holding roller surface. The areas of the counter-holding roll surface that partially fill the work roll surface's cups act as lips that carry the tensile forces between the work roll and counter holding roll surface.

De utspring som er igjen på overflaten av den valsede plate blir utjevnet og til slutt utflatet i overflaten under pressarbeidsoperasjoner fordi de ikke kan bære normalkreftene som overføres til plate-overflaten fra et formingsverktøy eller en senke under alle stadier i en formingsprosess. Følgelig er det mye mindre sannsynlig at evt. gjenværende struktur på plate-overflaten etter en pressarbeidsoperasjon vil være synlig gjennom en malingavslutning enn de strukturer som skyldes krater- eller hump-morfologiene. The protrusions left on the surface of the rolled sheet are leveled and eventually flattened in the surface during press work operations because they cannot support the normal forces transferred to the sheet surface from a forming tool or die during all stages of a forming process. Consequently, it is much less likely that any remaining structure on the plate surface after a pressing operation will be visible through a paint finish than the structures due to the crater or hump morphologies.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et lyst plateprodukt både før og etter at det er malt ved å redusere produktet svært mye i det siste stativ i et valseverk. It is therefore an object of the invention to provide a bright plate product both before and after it has been painted by reducing the product very much in the last stand in a rolling mill.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en arbeidsvalse-overflate som vesentlig vil redusere dannelsen av slitasjerusk, slik at svært store tykkelsesreduksjoner i en valset plate kan foretas av valsen i ett enkelt stativ i et valseverk uten vesentlig dannelse av rusk-materiale og innleiring av dette i overflaten av platen som valses. Another purpose of the invention is to provide a work roll surface which will significantly reduce the formation of wear debris, so that very large thickness reductions in a rolled plate can be made by the roll in a single stand in a rolling mill without significant formation of debris material and embedding of this in the surface of the plate being rolled.

Enda et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en arbeidsvalse-overflatestruktur som tillater utføring av kaldvalsing uten å skade motholdsvalser som brukes med arbeidsvalser med strukturene ifølge foreliggende oppfinnelse og som forlenger overflate-levetiden til både arbeidsvalse-overf laten og motholdsvalse-overflaten. Yet another object of the invention is to provide a work roll surface structure which allows cold rolling to be carried out without damaging counter-holding rolls used with work rolls having the structures according to the present invention and which extends the surface life of both the work roll surface and the counter-holding roll surface.

Det er enda et annet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en arbeidsvalse-overflatestruktur som vil tillate svært store prosentvise platetykkelse-reduksjonsforhold i ett enkelt stativ i en valseprosess, som ellers ikke er mulig hverken med en slipt valse-overflate-avslutning, ringkrater-strukturer eller de asymmetriske hump-strukturer, og som ikke vil føre til svikt i valseprosessen. It is yet another object of the present invention to provide a work roll surface structure which will allow very large percentage plate thickness reduction ratios in a single stand in a rolling process, which is otherwise not possible either with a ground roll surface finish, ring crater structures or the asymmetric hump structures, and which will not lead to failure in the rolling process.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en struktur som ikke bare frakter smøremiddel inn i en plate/ verktøy-grensef late, såsom det som finner sted under en presseoperasjon, men også virker til å bringe en smøremiddel-film dannet ved denne grenseflate til å vedvare til senere stadier i prosessen p.g.a. sperrevirkningen, som beskrevet i detalj i det følgende. Another object of the invention is to provide a structure which not only transports lubricant into a plate/tool interface, such as occurs during a press operation, but also acts to cause a lubricant film formed at this interface to persist until later stages in the process due to the blocking effect, as described in detail below.

Enda et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe bilkarosseri-plateprodukter med stor bildeklarhet dannet ved stor speilrefleksjon av lys fra en hovedsakelig glatt bakgrunns-overflate hos platen. Yet another object of the invention is to provide car body panel products with great image clarity formed by large specular reflection of light from a mainly smooth background surface of the panel.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en stort sett ikke-retningsbestemt plate-overflatestruktur som, etter at platen er formet til en komponent v.h.a. et antall sekundære formingsprosesser, ikke vil være synlig gjennom eller på annen måte være tydelig fremtredende under en malingavslutning påført komponentens overflate av en bilfabrikant. Another object of the invention is to provide a largely non-directional plate surface structure which, after the plate is formed into a component including a number of secondary forming processes, will not be visible through or otherwise clearly prominent under a paint finish applied to the component's surface by an automotive manufacturer.

Oppfinnelsen, sammen med dens formål og fortrinn, vil best bli forstått ved betraktning av følgende detaljerte beskrivelse og medfølgende tegninger hvor: Figur 1 viser skjematisk to roterende arbeidsvalser i et valseverk, som reduserer tykkelsen av et mellomliggende metallmateriale; Figur 2 viser i større målestokk et partielt snitt av grenseflaten mellom arbeidsvalsen og metallmaterialet ifølge Figur 1, idet overflaten til øvre valse har svært små, grunne, skålformede fordypninger i hvilke det ekstruderes svært små mengder plate-overflatemateriale; Figur 3 er en stylus-gjengitt topografi av et parti av en arbeidsvalse-overflate som fremviser ringkrater-strukturen i en sekskantet oppstilling forårsaket av en elektronstråle-struktureringsanordning; Figur 4 er en stylus-gjengitt topografi av en aluminiumplate-overflate preget med en kraterstruktur på en arbeidsvalse-overflate under en valseprosess med liten reduksjon; Figur 5 er en stylus-gjengitt topografi av et parti av en stålplate-overflate som ufullkomment er preget med en kraterstruktur på en arbeidsvalse-overflate; Figur 6 viser Hertz' linjekontaktbredde mellom en motholdsvalse og en arbeidsvalse i et valseverk; Figur 7 viser skjematisk et sekskantet kratermønster (såsom det som er vist i Figur 3) dannet i overflaten til en arbeidsvalse v.h.a. en elektronstråle-anordning, hvis grunn-leggende enhet er et parallellogram; Figur 8 er en stylus-gjengitt topografi av ett enkelt, ringformet krater dannet i overflaten av en arbeidsvalse v.h.a. doble pulser fra en elektronstråle-struktureringsan-ordning; Figurene 9a og 9b viser overflateutjevning av to aluminium-plater som er valset ved henholdsvis 35% og 60% tykkelsesreduksjoner, v.h.a. den asymmetriske "hump"- C02-laserstruktur vist i Figur 10; Figur 10 er en stylus-gjengitt topografi av et parti av en arbeidsvalse-overflate med den asymmetriske "hump"-struktur fremstilt med en mekanisk opphakket C02-laser og en passende medvirkende gass i henhold til fremgangsmåten i U.S. patent 4806731; Figur 11 er et fotomikrografi av en plate av aluminium-legering 2008 (forstørret 200 ganger) redusert i tykkelse med 40% under anvendelse av en arbeidsvalse-overflate med ringkrater-morfologien ifølge Figur 8; Figur 12 er en stylus-gjengitt topografi av glatte, skålformede fordypninger i overflaten til en stål-arbeidsvalse, med krater-kantene fjernet for å danne glatte inngangsområder i skålene; Figur 13 er en stylus-gjengitt topografi av en plateoverflate av aluminium-legering 2008 valset i en valseprosess med liten tykkelsesreduksjon med en arbeidsvalse som er strukturert v.h.a. elektrisk utladning; Figur 14 viser i større målestokk et partielt snitt av grenseflaten mellom arbeidsvalse- og plate-overflaten ifølge Figurene 1 og 2, der det vises ytterligere detaljer ved fremadrettet dannelse av utspring på plate-overflaten under anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen (før det tidspunkt da det partielle snitt når nøytralplanet i en valsespalte, hvoretter det dannes et bakoverrettet utspring); Figur 15 er et fotomikrografi av de fremadrettede utspring i Figur 14 forstørret 425 ganger; Figur 16 viser i større målestokk et partielt snitt av grenseflaten mellom arbeidsvalse- og plate-overflaten etter at de opprinnelige to arbeidsvalse-overflatefordypninger i Figur 14 er forflyttet til nærheten av nøytralplanet hvor de fremadrettede utspring ifølge Figurene 14 og 15 er blitt utjevnet og utflatet, idet plate-overflatemateriale gjennomgår ytterligere plastisk deformasjon i prosessen for delvis ifylling av de to fordypninger i arbeidsvalse-overflaten slik at det blir forhøyninger; Figur 17 er et fotomikrografi av metall-forhøyninger dannet idet platen passerer gjennom nøytralplanet, forstørret 425 ganger; Figur 18 viser plate-overflaten i en posisjon forbi nøytralplanet i valsespalten etter at de opprinnelige to arbeidsvalse-overflatefordypninger i Figur 14 er forflyttet til nærheten av utgangsplanet i valsespalten, idet forhøyningene ifølge Figurene 16 og 17 er blitt utflatet og plate-overflatemateriale gjennomgår ytterligere plastisk deformasjon i prosessen for delvis ifylling av de to fordypninger i arbeidsvalse-overflaten for å bli bakoverrettede utspring; Figur 19 er et fotomikrografi av det bakoverrettede utspring-materiale som er fremstilt i Figur 18; Figur 20 er en stylus-gjengitt topografi av et representativt plate-overflateområde som inneholder de fremadrettede utspring som er vist i Figurene 14 og 15; Figur 21 er en stylus-gjengitt topografi av et representativt plate-overflateområde som inneholder forhøyninger lik de som er vist i Figurene 16 og 17; Figur 22 er en stylus-gjengitt topografi av et representativt plate-overflateområde som inneholder bakoverrettede utspring lik de som er vist i Figurene 18 og 19; Figur 23 viser den relative størrelse av forhøyninger dannet på en seksjon av en plate-overflate som er i området til valsespaltens nøytralplan og bakoverrettede utspring dannet på en nærliggende seksjon av samme plate-overflate som har krysset nøytralplanet, men som enda ikke har nådd utgangsplanet; Figur 24 er en graf som viser valsekraft-variasjon i forhold til prosentvis platetykkelse-reduksjonsforhold som kan oppnås med slipte valser i en fire-høy valseprosess; Figur 25 er en graf som viser valsekraft-variasjon i forhold til prosentvis platetykkelse-reduksjonsforhold som kan oppnås med arbeidsvalsestrukturen ifølge foreliggende oppfinnelse i en fire-høy valseprosess; Figur 26 er en graf som viser variasjon av valse-dreiemoment i forhold til prosentvis platetykkelse-reduksjonsforhold som kan oppnås med slipte valser i en fire-høy valseprosess; Figur 27 er en graf som viser variasjon av valse-dreiemoment i forhold til prosentvis platetykkelse-reduksjonsforhold som kan oppnås med arbeidsvalsestrukturen ifølge foreliggende oppfinnelse i en fire-høy valseprosess; og Figur 28 er en stylus-gjengitt topografi av en plate-overf late av aluminium-legering 5182 valset med den arbeidsvalsestruktur som er avdekket i søkerens U.S. patent 4996113. The invention, together with its objects and advantages, will be best understood by considering the following detailed description and accompanying drawings in which: Figure 1 schematically shows two rotating work rolls in a rolling mill, which reduce the thickness of an intermediate metal material; Figure 2 shows on a larger scale a partial section of the interface between the work roll and the metal material according to Figure 1, the surface of the upper roll having very small, shallow, bowl-shaped depressions in which very small amounts of plate surface material are extruded; Figure 3 is a stylus rendered topography of a portion of a work roll surface showing the annular crater structure in a hexagonal array caused by an electron beam patterning device; Figure 4 is a stylus rendered topography of an aluminum plate surface embossed with a crater structure on a work roll surface during a small reduction rolling process; Figure 5 is a stylus rendered topography of a portion of a steel plate surface imperfectly embossed with a crater structure on a work roll surface; Figure 6 shows Hertz's line contact width between a counter-holding roll and a working roll in a rolling mill; Figure 7 schematically shows a hexagonal crater pattern (such as the one shown in Figure 3) formed in the surface of a work roll v.h.a. an electron beam device, whose basic unit is a parallelogram; Figure 8 is a stylus-rendered topography of a single, ring-shaped crater formed in the surface of a work roll v.h.a. double pulses from an electron beam patterning device; Figures 9a and 9b show the surface leveling of two aluminum plates which have been rolled at 35% and 60% thickness reductions respectively, i.e. the asymmetric "hump" CO 2 laser structure shown in Figure 10; Figure 10 is a stylus rendered topography of a portion of a work roll surface with the asymmetric "hump" structure produced with a mechanically chopped CO 2 laser and a suitable propellant gas according to the method of U.S. Pat. patent 4806731; Figure 11 is a photomicrograph of a plate of aluminum alloy 2008 (magnified 200 times) reduced in thickness by 40% using a work roll surface with the ring crater morphology of Figure 8; Figure 12 is a stylus-rendered topography of smooth, bowl-shaped depressions in the surface of a steel work roll, with the crater edges removed to form smooth entry areas in the bowls; Figure 13 is a stylus-rendered topography of a plate surface of aluminum alloy 2008 rolled in a rolling process with a small thickness reduction with a work roll structured v.h.a. electrical discharge; Figure 14 shows on a larger scale a partial section of the interface between the work roll and plate surface according to Figures 1 and 2, where further details are shown in the forward formation of protrusions on the plate surface using the method according to the invention (before the time when the partial cuts reach the neutral plane in a roll gap, after which a backward projection is formed); Figure 15 is a photomicrograph of the forward protrusions in Figure 14 enlarged 425 times; Figure 16 shows on a larger scale a partial section of the interface between the work roll and the plate surface after the original two work roll surface depressions in Figure 14 have been moved to the vicinity of the neutral plane where the forward protrusions according to Figures 14 and 15 have been leveled and flattened, the plate surface material undergoing further plastic deformation in the process of partially filling the two depressions in the work roll surface so that there are elevations; Figure 17 is a photomicrograph of metal elevations formed as the plate passes through the neutral plane, magnified 425 times; Figure 18 shows the plate surface in a position past the neutral plane in the roll gap after the original two work roll surface depressions in Figure 14 have been moved to the vicinity of the exit plane in the roll gap, as the elevations according to Figures 16 and 17 have been flattened and the plate surface material undergoes further plastic deformation in the process of partially filling the two depressions in the work roll surface to become rearward protrusions; Figure 19 is a photomicrograph of the rearward projection material shown in Figure 18; Figure 20 is a stylus rendered topography of a representative plate surface area containing the forward protrusions shown in Figures 14 and 15; Figure 21 is a stylus rendered topography of a representative plate surface area containing elevations similar to those shown in Figures 16 and 17; Figure 22 is a stylus-rendered topography of a representative plate surface area containing rearward projections similar to those shown in Figures 18 and 19; Figure 23 shows the relative size of elevations formed on a section of a plate surface which is in the region of the neutral plane of the roll nip and rearward protrusions formed on a nearby section of the same plate surface which has crossed the neutral plane but which has not yet reached the exit plane; Figure 24 is a graph showing rolling force variation in relation to percentage plate thickness reduction ratio that can be achieved with ground rolls in a four-high rolling process; Figure 25 is a graph showing roll force variation in relation to the percentage plate thickness reduction ratio that can be achieved with the work roll structure according to the present invention in a four-high rolling process; Figure 26 is a graph showing variation of roll torque versus percent plate thickness reduction ratio that can be achieved with ground rolls in a four-high rolling process; Figure 27 is a graph showing variation of roller torque in relation to percentage plate thickness reduction ratio that can be achieved with the work roll structure according to the present invention in a four-high rolling process; and Figure 28 is a stylus rendered topography of an aluminum alloy 5182 plate surface rolled with the work roll structure disclosed in applicant's U.S. Pat. patent 4996113.

Med henvisning til Figur 1, er øvre og nedre valser 10 og 11 i et valseverk (ellers ikke fremstilt) vist under prosessen for reduksjon av tykkelsen til en metallplate 12. Øvre valse har en arbeidsflate 14 som er forsynt med flere, med innbyrdes avstand adskilte, skålformede fordypninger 16 med mikron-størrelse, hvorav tre er fremstilt i Figur 2, og som også er vist i svært stor målestokk av hensyn til tydelighet. Før fordypningene dannes i overflaten 14 av én eller flere arbeidsvalser 10 og/eller 11, blir overflaten(e) forberedt på en måte som gir en svært glatt avslutning, f.eks. en avslutning i størrelsesorden 0,007/xm til 0,2/xm Ra (aritmetisk midlere ruhet). Måling med ISO ruhetsstandard er hensiktsmessig. Overflateruhet-standarder er beskrevet i "Surface Texture Analysis, The Handbook", av L. Mummery, Hommelwerke, Tyskland, 1990. En slik overflate danner en hovedsakelig glatt overflate på metallmaterialet som får redusert tykkelse i valsespalten ifølge Figur 1. Estetisk er resultatet et valset produkt med en lys overflate, idet evt. utjevning av overflaten under valsing øker produktets totale lyshet sett med menneskeøyet. Referring to Figure 1, upper and lower rolls 10 and 11 in a rolling mill (otherwise not shown) are shown during the process of reducing the thickness of a metal plate 12. The upper roll has a working surface 14 which is provided with several, spaced apart , cup-shaped depressions 16 with micron size, three of which are shown in Figure 2, and which are also shown on a very large scale for reasons of clarity. Before the depressions are formed in the surface 14 of one or more work rolls 10 and/or 11, the surface(s) are prepared in a way that gives a very smooth finish, e.g. a finish in the order of 0.007/xm to 0.2/xm Ra (arithmetic mean roughness). Measurement with the ISO roughness standard is appropriate. Surface roughness standards are described in "Surface Texture Analysis, The Handbook", by L. Mummery, Hommelwerke, Germany, 1990. Such a surface forms a mainly smooth surface on the metal material which is reduced in thickness in the roll gap according to Figure 1. Aesthetically, the result is a rolled product with a light surface, as any smoothing of the surface during rolling increases the product's overall lightness as seen by the human eye.

Som beskrevet i det følgende og som vist i Figurene 3, 7 og 8, blir fordypningene 16 dannet når en fokusert energistråle treffer valseoverflaten 14 slik at det dannes kratre 18, som innbefatter oppstående kantmateriale 20 som omgir hver fordypning. Strålen treffer valse-overflaten i rett vinkel fordi strålebanen er innrettet på linje med valse-aksen. Figur 2 gjengir grenseflaten mellom én arbeidsvalse ifølge oppfinnelsen og én overflate av en plate som blir valset av arbeidsvalsen under en valseprosess med stor reduksjon av platetykkelse, og er et snitt i større målestokk av det lille innrammede område i Figur 1. Tilstedeværelsen av de skålformede fordypninger i arbeidsvalse-overflaten, sammen med normallasten som øves av arbeidsvalse-overflaten på plate-overf laten (betegnet pA i Figur 2) under valsing med stor reduksjon av platetykkelse, samt valsespaltens kinematikk, bringer plate-overflatens topografi til å gjennomgå en rekke endringer i valsespalten før den kommer ut av valsespalten. I Figur 2 er vist fremadrettede utspring 22 som er mikroskopiske, halvrunde, oppstående partier av plate-overflatemateriale, og er dannet i grenseflatens område som ligger foran nærheten av valsespaltens nøytralplan, hvilket nøytralplan er gitt henvisningstall 24 i figurene. Forhøyningene 26 dannes på plate-overflaten i nærheten av nøytralplanet. I utgangsområdet dannes bakoverrettede utspring 28 på plate-overflaten og forblir på platen som den endelige plate-overflatestruktur. Den transiente beskaffenhet til den plate-overflate som er fremstilt i Figur 2 skyldes ikke at arbeidsvalse-overflatestrukturen preger plate-overflaten, hvilket er tilfelle med plate-topografien som er fremstilt i Figur 4 og i søkerens tidligere beskrevne patent. I stedet blir mikroskopiske mengder av platemateriale utsatt for en kombinasjon av bakoverrettet ekstrudering inn i skålene (p.g.a. normallasten som øves av arbeidsvalse-overflaten på plate-overflaten) og utjevning av det bakover ekstruderte materiale p.g.a. den betydeli-ge relative bevegelse mellom arbeidsvalse-overflaten og plate-overflaten som finner sted under valsing med stor reduksjon av platetykkelse. As described below and as shown in Figures 3, 7 and 8, the recesses 16 are formed when a focused energy beam strikes the roll surface 14 so that craters 18 are formed, which include raised edge material 20 surrounding each recess. The beam hits the roll surface at a right angle because the beam path is aligned with the roll axis. Figure 2 reproduces the interface between one work roll according to the invention and one surface of a plate that is rolled by the work roll during a rolling process with a large reduction in plate thickness, and is a section on a larger scale of the small framed area in Figure 1. The presence of the bowl-shaped depressions in the work roll surface, together with the normal load exerted by the work roll surface on the plate surface (denoted pA in Figure 2) during rolling with a large reduction in plate thickness, as well as the kinematics of the roll gap, causes the topography of the plate surface to undergo a series of changes in the roller gap before it comes out of the roller gap. Figure 2 shows forward protrusions 22 which are microscopic, semi-circular, raised portions of plate surface material, and are formed in the area of the interface which lies in front of the vicinity of the neutral plane of the roll gap, which neutral plane is given the reference number 24 in the figures. The elevations 26 are formed on the plate surface near the neutral plane. In the exit region, rearward projections 28 are formed on the plate surface and remain on the plate as the final plate surface structure. The transient nature of the plate surface shown in Figure 2 is not due to the work roll surface structure marking the plate surface, which is the case with the plate topography shown in Figure 4 and in the applicant's previously described patent. Instead, microscopic amounts of plate material are subjected to a combination of backward extrusion into the bowls (due to the normal load exerted by the work roll surface on the plate surface) and leveling of the backward extruded material due to the significant relative movement between the work roll surface and the plate surface that takes place during rolling with a large reduction in plate thickness.

En laser- eller elektronstråle-anordning (ikke vist) anvendes til å frembringe kratre 18 (se Figurene 3 og 8) i arbeidsvalse-overflaten, idet hvert krater omfatter en sentral fordypning 16 og en oppstående, ringformet kant 20 som omgir fordypningen. Strålene fra slike anordninger plasserer hvert krater nøyaktig på valse-overflaten og med en størrelse og hyppighet som er bestemt av omfanget av tykkelsesreduksjonen som skal foretas, legeringen og anløpningen av platen 12 som får redusert tykkelse, typen av og temperaturen til kjølemiddel og smøremiddel som anvendes i reduksjonsprosessen, og hastigheten som reduksjonsn foretas ved. Generelt ligger en typisk fordypningsdybde i en arbeidsvalse-overflate i området 0,4/im - 10,0 jxm for stort sett sirkulære fordypninger med ytterdiametre som ligger i området 50,0/xm - 255/im. A laser or electron beam device (not shown) is used to create craters 18 (see Figures 3 and 8) in the work roll surface, each crater comprising a central depression 16 and a raised, ring-shaped edge 20 surrounding the depression. The jets from such devices place each crater precisely on the roll surface and at a size and frequency determined by the extent of thickness reduction to be effected, the alloy and temper of the plate 12 being reduced in thickness, the type and temperature of coolant and lubricant used. in the reduction process, and the rate at which the reduction is carried out. In general, a typical indentation depth in a work roll surface is in the range of 0.4 µm - 10.0 µm for generally circular indentations with outer diameters in the range of 50.0 µm - 255 µm.

Når en pulset laserstråle med en Gauss-fordeling av intensiteten om strålesenteret, eller stråle med en Gauss-strømtetthet avgitt fra en elektronstråle-anordning, treffer valse-overflaten normalt slik at det dannes kratre 18, dannes kantene 20 av valsemateriale rundt fordypninger 16 (under strålen) fordi strålens energitetthet er betydelig nok til å bringe valsematerialet til å smelte. Med slik smelting finner det sted påfølgende, hurtig fortrengning av en andel av det smeltede materiale til omkretsen av fordypningen p.g.a. overflate-skjæring som skyldes at smeltebadets overflatespenning varierer med temperaturen, som tidligere beskrevet. For å hindre at slikt kantmateriale brytes bort fra valse-overflaten under valsing, hvilket bidrar til det ovenfor beskrevne slitasjerusk-problem, blir kantmaterialet fjernet, slik at resultatet blir arbeidsvalse-overflatetopografien i Figur 12, og valse-overflaten blir fortrinnsvis dekket med et hardt materiale med høy tetthet, såsom krom, for å gi en holdbar sliteflate som varer lenge. Fjerning av kantmaterialet, f.eks. v.h.a. polering, danner en hovedsakelig glatt overflate-avslutning 3 0 (Figur 12) rundt fordypninger 16 i arbeidsvalse-overflaten. Av særlig betydning er det faktum at inngangsområdene til fordypningene vist i Figur 12 også er glatte og derved ikke vil virke som kuttekanter som skaper slitasjerusk etterhvert som plate-overflatemateriale samtidig ekstruderes og utjevnes mot de indre områder av fordypningen under store reduksjoner av platetykkelse. Fordi overflate- avslutningen 30 til bakgrunns-arbeidsvalsen også i hovedsak er glatt, som tidligere beskrevet, er resultatet av valsing med en slik strukturert arbeidsvalse et lyst strimmel- eller plateprodukt. Med store platetykkelse-reduksjonsforhold, vil den resulterende utjevningsprosess, som tidligere beskrevet, Oke lysheten til det valsede produkt. Uten fjerning av kantenes 20 materiale, kan resultatet bli dannelse av slitasjerusk og skade på motholdsvalser, som ovenfor beskrevet. Under store reduksjoner av platetykkelse, frembringer dessuten arbeidsvalse-overflatens kraterutforming (Figur 3) langstrakte parallelle riller 32 i plate-overflaten, som stort sett følger valseretningen, som vist i Figurene 9a, 9b og 11. En slik overflate er typisk uønsket hos bilkarosseriplate-kunden, fordi den ikke er estetisk tiltalende som overflate og produkt og ikke innehar tribologiske egenskaper som forbedrer forming av platen under sekundære formingsprosesser, såsom trekking og pressing. When a pulsed laser beam with a Gaussian distribution of intensity about the beam center, or a beam with a Gaussian current density emitted from an electron beam device, strikes the roll surface normally so as to form craters 18, the edges 20 of roll material are formed around recesses 16 (below the beam) because the energy density of the beam is significant enough to melt the roll material. With such melting, there is subsequent, rapid displacement of a proportion of the molten material to the circumference of the depression due to surface cutting which is due to the melting bath's surface tension varying with temperature, as previously described. In order to prevent such edge material from breaking away from the roll surface during rolling, which contributes to the wear debris problem described above, the edge material is removed, so that the result is the work roll surface topography in Figure 12, and the roll surface is preferably covered with a hard high density material, such as chrome, to provide a durable wear surface that lasts for a long time. Removal of the edge material, e.g. v.h.a. polishing, forms a substantially smooth surface finish 30 (Figure 12) around recesses 16 in the work roll surface. Of particular importance is the fact that the entrance areas to the depressions shown in Figure 12 are also smooth and will not thereby act as cutting edges that create wear debris as plate surface material is simultaneously extruded and leveled against the inner areas of the depression during large reductions in plate thickness. Because the surface finish 30 of the background work roll is also substantially smooth, as previously described, the result of rolling with such a structured work roll is a bright strip or plate product. With large sheet thickness reduction ratios, the resulting smoothing process, as previously described, will increase the lightness of the rolled product. Without removal of the material of the edges 20, the result can be the formation of wear debris and damage to the counter-holding rollers, as described above. Furthermore, under large reductions in sheet thickness, the crater design of the work roll surface (Figure 3) produces elongated parallel grooves 32 in the sheet surface, which largely follow the rolling direction, as shown in Figures 9a, 9b and 11. Such a surface is typically undesirable in car body sheet- the customer, because it is not aesthetically pleasing as a surface and product and does not possess tribological properties that improve shaping of the plate during secondary forming processes, such as drawing and pressing.

I motsetning til dette, med fjerning av kantmateriale 20, og tildanning av krumme utspring eller oppstående forhøyninger på plate-overflaten under valseprosesser som innbefatter store prosentvise platetykkelse-reduksjonsforhold, som beskrevet nedenfor, fremstilles et plateprodukt som stort sett er uten slitasjerusk, med vesentlig forlengelse av levetiden til motholdsvalsen og arbeidsvalsen, samtidig med at det fremstilles en plate eller et plateprodukt som kunden ønsker. In contrast, with the removal of edge material 20, and the creation of curved protrusions or raised elevations on the plate surface during rolling processes involving large percentage plate thickness reduction ratios, as described below, a plate product is produced that is substantially free of wear debris, with significant elongation of the lifetime of the counter-holding roll and the work roll, while producing a plate or a plate product that the customer wants.

Figurene 14, 16, 18 og 20 til 22 viser et mikroskopisk parti av en plate-overflate valset med arbeidsvalse-overf latestruktur en i Figur 12 under en valseoperasjon med stor plate-tykkelsesreduksjon i et stativ til slutt. Disse figurer fremstiller de mest vesentlige endringer som finner sted i plate-overflaten ved tre valgte tidspunkt bevirket av de samme to fordypninger (nå betegnet 16a og b) i arbeidsvalse-overflaten etterhvert som fordypningene beveger seg fra inngangsområdet til utgangsområdet i valsespalten, i forbindelse med påvirkningene av arbeidsvalsens normallast på platen, og kinematikken i valsespalten, etterhvert som platen passerer gjennom valsespalten. Figurene 15, 17 og 19 er fotomikrografier av representative seksjoner av en plate-overflate som fremstiller plateoverflate-strukturendringer som finner sted ved de stadier av valseprosessen som er vist i Figures 14, 16, 18 and 20 to 22 show a microscopic part of a plate surface rolled with a work roll surface structure in Figure 12 during a rolling operation with a large plate thickness reduction in a rack at the end. These figures show the most significant changes that take place in the plate surface at three selected times caused by the same two indentations (now designated 16a and b) in the work roll surface as the indentations move from the entrance area to the exit area in the roll gap, in connection with the effects of the work roll's normal load on the plate, and the kinematics in the roll gap, as the plate passes through the roll gap. Figures 15, 17 and 19 are photomicrographs of representative sections of a plate surface illustrating plate surface structural changes occurring at the stages of the rolling process shown in

Figurene 14, 16 og 18. Figurene 20, 21 og 22 er stylus-gjengitte topografier av plateoverflate-strukturelementer lik de som er vist i Figurene henholdsvis 15, 17 og 19. Figurene 14 til 22 innfanger den svært kortvarige beskaffenhet til platens overflateruhet etterhvert som den passerer gjennom valsespalten hvor minst én arbeidsvalse-overflate er blitt strukturert med mikroskopiske fordypninger (Figur 12) og avsluttet under anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Figures 14, 16 and 18. Figures 20, 21 and 22 are stylus-rendered topographies of plate surface structural elements similar to those shown in Figures 15, 17 and 19 respectively. Figures 14 to 22 capture the very short-lived nature of the plate's surface roughness as it passes through the roll gap where at least one work roll surface has been structured with microscopic indentations (Figure 12) and finished using the method according to the invention.

I Figur 14 blir de to valse-overflatefordypninger 16a og b, dannet i henhold til oppfinnelsen, belastet (ved et innle-dende tidspunkt t1) mot overflaten av platen 12 v.h.a. en normallast pA, før de når nøytralplanet 24 i valsespalten. Nøytralplanet er også angitt ved en vertikal brutt linje 24 helt til høyre i Figur 14. Fremre kant av fordypningens 16b skråning, som i Figur 14 er betegnet LB2, er i en avstand dA fra nøytralplanet. Fordypningens skråning er definert som en overflate-omdreiningsring med liten bredde, like nedenfor munnings- eller inngangspartiet av, og følgelig i, fordypningen. Dette er det område langs hvilket det er sannsynlig at det finner sted kontakt med et ekstrudert overflatemateriale. Kontaktområdet mellom fordypnings-skråningen og det ekstruderte plate-overflatemateriale kan betraktes som et tilnærmet sektor-område eller en sammenhengende trekant for hvilken vinkelsummen overskrider 180°. Diameteren til hver fordypning 16 er betegnet "D" i Figur 14 selv om det i praksis kan være en liten fordeling av diametrene innen en ordnet gruppe av valse-overflatefordypninger p.g.a. en rekke forskjellige forhold som eksisterer i tidsrommet når valsen blir strukturert. Disse innbefatter vekslinger i puls-energitett-heten hos tildanningsstrålen, fokusering av strålen, maskinverktøy-vibrasjon, uregelmessig absorbsjon av stråleenergi hos legeringsmidler i valse-overflaten, tilknyttet styringselektronikk anvendt til strukturering av arbeidsvalsen, o.s.v. Normallasten og hastighetsforskjellen mellom arbeidsvalse- og plate-overflater bevirker at en liten mengde plate-overflatemateriale delvis strømmer eller ekstruderes inn i fordypninger 16a og b, som tidligere anty-det. Som en følge av dette normaltrykk og det faktum at plate-overflatehastigheten er mindre enn valse-overflatehastigheten, dannes to fremadrettede utspring 22a og b langs de bakre områder av fordypningenes 16a og b skråninger som i In Figure 14, the two roller surface depressions 16a and b, formed according to the invention, are loaded (at an initial time t1) against the surface of the plate 12 v.h.a. a normal load pA, before they reach the neutral plane 24 in the roller gap. The neutral plane is also indicated by a vertical broken line 24 on the far right in Figure 14. The front edge of the recess 16b slope, which in Figure 14 is denoted LB2, is at a distance dA from the neutral plane. The depression's slope is defined as a surface revolution ring of small width, just below the mouth or entrance part of, and consequently in, the depression. This is the area along which contact with an extruded surface material is likely to occur. The contact area between the recess slope and the extruded plate surface material can be considered as an approximate sector area or a continuous triangle for which the sum of the angles exceeds 180°. The diameter of each recess 16 is denoted "D" in Figure 14 although in practice there may be a small distribution of the diameters within an ordered group of roller surface recesses due to a number of different conditions that exist during the time when the roll is being structured. These include changes in the pulse energy density of the forming beam, focusing of the beam, machine tool vibration, irregular absorption of beam energy by alloying agents in the roll surface, associated control electronics used for structuring the work roll, etc. The normal load and speed difference between work roll and plate surfaces causes a small amount of plate surface material to partially flow or be extruded into recesses 16a and b, as previously indicated. As a result of this normal pressure and the fact that the plate surface velocity is less than the roller surface velocity, two forward projections 22a and b are formed along the rear areas of the slopes of the recesses 16a and b as in

Figur 14 er betegnet TB-l og TB2.Figure 14 is denoted TB-1 and TB2.

En enkel forståelse av utspring-dannelse kan oppnås med følgende analogi. Punkt M på fordypningen 16a i Figur 14 ligger på den bakre seksjon av fordypningens 16a skråning; denne hellende skråning likner den mer kjente hellende overflate på en vannski, selv om vannski-overflaten mangler den sideveis krumning hos fordypningens skråning. Når en person kjører på vannski, er skiene typisk skråstilt i en liten vinkel i forhold til vann-overflaten foran personen, og denne skråstilling sammen med hans fremadrettede hastighet skaper en opphopning eller kam av vann under skiene. Hvis en følger denne vannkam med tiden mens en følger personens bevegelse, vil en finne at den helt enkelt er en vandrende bølge. Bøl-gens intensitet kan vokse hvis personen treffer et område på vann-overflaten hvor vann-hastigheten er i kraftig motsetning til hans bevegelsesretning, hvilket f.eks. kan inntreffe når en båt passerer parallelt med personens retning. På den annen side kan bølgens intensitet minke hvis personen treffer et område på vann-overflaten hvor vannet er i kraftig bevegelse i hans retning. Hvert utspring kan derfor betraktes som en fast eller plastisk bølge, dannet ved delvis bakoverrettet ekstrudering av et mikroskopisk parti av plate-overflatemateriale inn i en valse-overflatefordypning, idet slik ekstrudering primært finner sted langs den bakre kant av fordypningens skråning som enda ikke har nådd nøytralplanet 24, se Figur 14. Plate-overflatematerialet, som delvis fyller fordypningen, utjevnes i valseretningen etterhvert som det ekstruderes. Dette skyldes den relative overflatebevegelse mellom valse- og plate-overflaten før det tidspunkt da den delvis fylte fordypning passerer gjennom nøytralplanet. Figur 15 er et fotomikrografi ved 425X forstørrelse som viser utspring-strukturen på en plate-overflate av aluminium-legering 2008, idet slik struktur er et resultat av den delvis bakoverrettede ekstruderingsmekanisme fremstilt i Figur 14. I Figurene 14 og 15 er vist to fremadrettede utspring 22a og b. Hvert utspring har en "halvrund" morfologi, som en ser av Figur 15. Avstanden mellom utspring-kantene tilsvarer adskillelsen mellom sentrene til de to fordypninger 16a og b i valse-overflaten som dannet utspringene (Figur 14). Utspringenes konvekse kanter vender mot valseretningen. Utspringenes indre eller konkave kanter vender følgelig mot valsespaltens inngangspunkt. Det finnes et skrånende endeparti av materialé som hever seg og utgjør den konvekse kant av et utspring. Hvis man skulle klatre fra venstre mot høyre langs midten av denne skråning, d.v.s. fra venstre mot høyre langs et fremadrettet utspring i Figur 15, ville man følgelig klatre i en skråning som svinger i hver sideretning, d.v.s. i de to retninger som står normalt på valseretningen, og som raskt faller av langs utspringets konvekse kant. Dette er bedre fremstilt i Figur 20 som er en stylus-gjengitt topografi av et representativt område av overflaten vist i Figur 15. Utspringene likner vannbølger på havoverflaten. Utspringenes sideveis krumning er også synlig. Høyden av utspringene er i området 0,2 5/xm - 3,0 ixm. Den opphopningen av metall som fører til utspring-dannelse skyldes utjevning av ekstrudert platemateriale v.h.a. et sektor-område av fordypnings-skråningens bakre kant. Den halvrunde geometri til utspringene i Figur 20, som synes å stå i motsetning til den til fordypningenes geometri, skyldes to faktorer: (a) metall ekstruderes bare delvis inn i en fordypning og danner A simple understanding of outgrowth formation can be achieved with the following analogy. Point M on the recess 16a in Figure 14 is located on the rear section of the slope of the recess 16a; this sloping slope resembles the more familiar sloping surface of a water ski, although the water ski surface lacks the lateral curvature of the depression slope. When a person water skis, the skis are typically tilted at a slight angle to the surface of the water in front of the person, and this tilt along with their forward speed creates an accumulation or ridge of water under the skis. If one follows this water crest over time while following the person's movement, one will find that it is simply a traveling wave. The wave's intensity can increase if the person hits an area on the water's surface where the water's speed is strongly opposed to his direction of movement, which e.g. can occur when a boat passes parallel to the person's direction. On the other hand, the wave's intensity can decrease if the person hits an area on the water surface where the water is moving strongly in his direction. Each projection can therefore be regarded as a solid or plastic wave, formed by partially rearward extrusion of a microscopic portion of plate surface material into a roll surface depression, such extrusion taking place primarily along the trailing edge of the slope of the depression which has not yet reached the neutral plane 24, see Figure 14. The plate surface material, which partially fills the recess, is leveled in the rolling direction as it is extruded. This is due to the relative surface movement between the roller and plate surface before the time when the partially filled depression passes through the neutral plane. Figure 15 is a photomicrograph at 425X magnification showing the protrusion structure on a plate surface of aluminum alloy 2008, such structure being a result of the partially backward extrusion mechanism shown in Figure 14. In Figures 14 and 15, two forward protrusions are shown 22a and b. Each protrusion has a "semi-round" morphology, as can be seen from Figure 15. The distance between the protrusion edges corresponds to the separation between the centers of the two depressions 16a and b in the roll surface that formed the protrusions (Figure 14). The convex edges of the protrusions face the rolling direction. The inner or concave edges of the protrusions therefore face the entry point of the roll gap. There is a sloping end portion of material that rises and forms the convex edge of an outcrop. If one were to climb from left to right along the middle of this slope, i.e. from left to right along a forward projection in Figure 15, one would consequently climb a slope that swings in each side direction, i.e. in the two directions which are normally on the rolling direction, and which quickly fall off along the convex edge of the projection. This is better illustrated in Figure 20, which is a stylus-rendered topography of a representative area of the surface shown in Figure 15. The outcrops resemble water waves on the surface of the sea. The lateral curvature of the outcrops is also visible. The height of the protrusions is in the range 0.2 5/xm - 3.0 ixm. The accumulation of metal that leads to the formation of protrusions is due to the leveling of extruded plate material, i.a. a sector area of the recess slope rear edge. The semi-circular geometry of the protrusions in Figure 20, which appears to be in contrast to that of the depressions, is due to two factors: (a) metal is only partially extruded into a depression and forms

en plastisk bølge som er stasjonær i forhold til fordypningen, og (b) den største "skyvekraft" som metallet føler, etterhvert som det strømmer inn i fordypningen, kommer fra den bakre kant av fordypningens skråning. a plastic wave which is stationary relative to the indentation, and (b) the greatest "thrust" felt by the metal as it flows into the indentation comes from the trailing edge of the indentation slope.

Ved et senere tidspunkt t2>tx, d.v.s. i Figur 16, vil plate- og arbeidsvalse-overflaten som utgjorde grenseflaten som er fremstilt i Figur 14 forlate inngangsplanet og bevege seg mot nærheten av nøytralplanet 24, selv om de når nærheten av nøytralplanet ved noe forskjellige tidspunkt p.g.a. den ovennevnte utjevningsvirkning som bringer plate-overflaten til å forskyves over valse-overflaten. Derved blir utspringene 22a og b deretter utjevnet mot utgangsområdet v.h.a. ustrukturerte områder 30 på valse-overflaten og til slutt utflatet i plate-overflaten forut for det tidspunkt da plate-overf laten når nærheten av nøytralplanet. Det finnes en liten sone som omgir nøytralplanet hvor plate- og valse-overflate-hastighetene er nesten identiske, d.v.s. nærheten av nøytralplanet 24. En observatør som forflyttes med valse-overflaten i nærheten av fordypningene 16a og b ville følgelig se plate-overflaten forbigående ved, eller svært nær hans egen hastighet. Under disse forhold er den relative utjevning av plate-overflaten neglisjerbar, slik at plate-overflaten derved bare er påvirket av normaltrykket påtrykket gjennom arbeidsvalse-overflaten. Dette normaltrykk tvinger så platemétall til hovedsakelig å ekstruderes inn i fordypningene 16a og b i form av forhøyninger 2 6a og b mye på samme måte som seglet til en notarius publicus preger et rettsdokument. En teoretisk beregning av normallasten under valsing forutsier at normallasten på plate-overflaten er høyest i nærheten av nøytralplanet. Dette er årsaken til den jevnere "delvis-ifylling" av fordypningene med platematerialet nær nøytral-planet og påfølgende dannelse av forhøyningene. Beregningen av normallaster under valsing er beskrevet i "Theory of Plasticity" av J. Chakrabarty, kapittel 7, McGraw-Hill, At a later time t2>tx, i.e. in Figure 16, the plate and work roll surface which formed the interface shown in Figure 14 will leave the entry plane and move towards the vicinity of the neutral plane 24, although they reach the vicinity of the neutral plane at a slightly different time due to the above-mentioned smoothing effect which causes the plate surface to be displaced over the roller surface. Thereby, the projections 22a and b are then leveled against the output area v.h.a. unstructured areas 30 on the roller surface and finally flattened in the plate surface prior to the time when the plate surface reaches the vicinity of the neutral plane. There is a small zone surrounding the neutral plane where the plate and roll surface velocities are almost identical, i.e. near the neutral plane 24. An observer moving with the roller surface in the vicinity of the recesses 16a and b would therefore see the plate surface transiently at, or very close to, his own speed. Under these conditions, the relative leveling of the plate surface is negligible, so that the plate surface is thereby only affected by the normal pressure applied through the work roll surface. This normal pressure then forces the sheet metal to be mainly extruded into the recesses 16a and b in the form of elevations 2 6a and b much in the same way as the seal of a notary public stamps a legal document. A theoretical calculation of the normal load during rolling predicts that the normal load on the plate surface is highest near the neutral plane. This is the reason for the more uniform "partial filling" of the depressions with the plate material near the neutral plane and subsequent formation of the elevations. The calculation of normal loads during rolling is described in "Theory of Plasticity" by J. Chakrabarty, Chapter 7, McGraw-Hill,

(1987), sidene 551-574. Figur 17 er et fotomikrografi ved 425 ganger forstørrelse som viser et sett med mikroskopiske forhøyninger på plate-overf laten dannet v.h.a. fremgangsmåten beskrevet i Figur 16. Figur 21 er en stylus-gjengitt topografi av et representativt område av overflaten vist i Figur 17. Etter at arbeidsvalse-overflatefordypningene 16a og b passerer gjennom nærheten av nøytralplanet 24 i Figur 16, begynner plate-overflatehastigheten å overskride valse-overf latehastigheten p.g.a. volumkonstans ved plastisk deformasjon og forhøyningene 2 6a og b blir følgelig utflatet tilbake til plate-overflaten. Plate-overflateforhøyningene, dannet etterhvert som platen passerer gjennom nærheten av nøytral-planet og inn i nærheten av utgangsområdet, blir derfor deretter utjevnet av de fremre kanter av skråningene LB^og LB2til fordypningene henholdsvis 16a og b, som en ser av Figur 16, etterhvert som platen 12 beveger seg hurtigere enn valsen 10, idet forhøyningene deretter utflates. Etterhvert som arbeidsvalse-overflatefordypningene 16a og b beveger seg til utgangsområdet og ankommer i nærheten av utgangsområdet vist i Figur18 like etter det tidspunkt da den plateseksjon som er vist i Figur 18 ankommer i dette samme område, blir det dannet bakoverrettede utspring 28a og b på plate-overflaten som vist i Figur 18. Figur 19 er et 425X fotomikrografi av en aluminiumplate-overflate med bakoverrettede utspring 28a og b dannet v.h.a. mekanismen ifølge Figur 18. Den konvekse kant av hvert fremadrettet utspring vender mot nøytralplanet, og følgelig vender den konkave kant av hvert fremadrettet utspring mot valsespalte-utgangsplanet helt til høyre i Figur 19. Figur 22 er en stylus-gjengitt topografi av et representativt område av overflaten vist i Figur 19, som inneholder fremadrettede utspring 22a og b dannet v.h.a. mekanismen som er fremstilt i Figur 18. Figur 23 viser en stylus-gjengitt topografi av en plate-overflate valset med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse der valseprosessen er blitt avbrutt. Forhøyninger dannet på plate-overflaten i nærheten av nøytralplanet er vist sammen med de fremadrettede utspring som dannes på plate-overflaten etterhvert som platen kommer inn i nærheten av utgangsområdet. Figur 23 demonstrerer dessuten den kortvarige beskaffenhet til plate-overflatetopografien under valsing ved store plate-tykkelses reduksjoner, med minst én arbeidsvalse strukturert med topografien i Figur 12. Derfor vil plate-overflaten ha den fremadrettede utspring-struktur ifølge Figurene 22 og 23 ved utgang fra valsespalten. Figur 24 fremstiller variasjonen av valsekraft med prosentvis platetykkelse-reduksjonsforhold registrert under fire-høy-valsing av aluminium-legeri.ng 2008-F ved anvendelse av slipte arbeidsvalser i et enkelt valseverk-stativ. Etterhvert som det prosentvise tykkelses-reduksjonsforhold øker, øker valsekraften ikke-lineært inntil verkets kraftkapasitet (d.v.s. 100 kilopund (445 kN)) nås ved 45% reduksjon. Ved dette punkt måtte valseprosessen avsluttes, fordi reduksjoner utover 45% ikke kunne gjennomføres. Figur 25 viser variasjonen av valsekraft med prosentvis platetykkelse-reduksjonsforhold registrert under forhold som var identiske med forholdene for Figur 24, men med arbeidsvalser som hadde skålstrukturen ifølge foreliggende oppfinnelse vist i Figur 12. Valsekraften øker noe saktere enn valsekraft-variasjonen vist i Figur 24, hvilket indikerer mer ønskelige tribologiske forhold når strukturen ifølge foreliggende oppfinnelse anvendes. Verkets valsekraft-kapasitet blir ikke nådd før prosentvise platetykkelse-reduksjoner i størrelsesorden 70% gjennomføres. For stor friksjon i valsespalten minimeres p.g.a. fraværet av en betydelig valsesliping på den strukturerte arbeidsvalse-overflate sammen med at det inn i valsespalten v.h.a. skålstrukturen fremføres smøremiddel som helt eller delvis utdrives til plate/ arbeidsvalse-grenseflaten idet mikroskopiske mengder av plate-overf latemateriale ekstruderes inn i skålene 16 på den måte som er fremstilt i Figurene 2, 14, 16 og 18. Figurene 26 og 27 gjengir en sammenlikning av variasjonen av valse-dreiemoment med prosentvise platetykkelse-reduks jonsf orhold under valsing med slipte arbeidsvalser og arbeidsvalser strukturert med oppfinnelsen under de forhold som er anført for Figurene 24 og 25. Igjen strekker de strukturerte arbeidsvalser valseprosess-kapasiteten til det enkle valsestativ langt forbi det som kan oppnås med slipte arbeidsvalser ved at stativets dreiemoment-kapasitet (3000 ft.-lb (4061 Nm)) under valsing med de strukturerte arbeidsvalser ikke nås før det gjennomføres 70% reduksjoner (Figur 27), mens valseprosessen som anvender slipte arbeidsvalser (Figur 26) måtte avsluttes ved nærmere 2700 ft.-lb (3659 Nm) når et reduksjonsforhold på 45% var oppnådd. Figurene 24 til 27 demonstrerte tydelig at når det valses med arbeidsvalser strukturert med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse i et enkelt stativ, kan valseverk-kapasitetene strekkes langt utover de kunstige begrensninger påført verket p.g.a. slipte arbeidsvalse-overflateavslutn-inger, og følgelig kan verket gjøres mer produktivt. I tillegg til de ovennevnte valseprosess-forbedringer p.g.a. arbeidsvalse-strukturen ifølge foreliggende oppfinnelse, vil den bakoverrettede utspringstruktur 28a og b som er igjen på plate-overflaten når den kommer ut fra valsespalten forbedre smøring og metallstrøm under påfølgende metall-formingsoperasjoner, såsom pressforming av en bilkarosseri-skjerm, gjennom to viktige mekanismer. I den første mekanisme kan de bakoverrettede utspring 28a og b trekke smøremiddel inn i plate/verktøy-grenseflaten takket være deres "halvrunde" morfologi. I den andre mekanisme virker de bakoverrettede utspring som "sperrer" som obstruerer smøremiddel-strøm langs plate/verktøy-grenseflaten. Fordi smøremiddelet ikke fritt kan strømme uhindret inn i og ut fra grenseflaten, vil smøremiddel-filmen vedvare til senere stadier av formingsprosessen. Dette vil redusere riving,, minimere for tidlig svikt i platen p.g.a. avsliting, samt beskytte verktøy-overflaten. En beskrivelse av smøremiddel-obstruksjonsvirkningen ved smurte grenseflater kan finnes i "An Average Flow Model for Determining Effect of Three-Dimensional Roughness on Partial Hydrodynamic Lubricant", av N. Patir og H. S. Cheng, ASME Journal of Lubrication Tribology, vol. 100 (1978), sidene 12-17. Det skal også bemerkes at glidning mellom plate- og valse-overflaten ikke vil inntreffe selv i det ytterliggående tilfelle av en "speil-avsluttet" arbeidsvalse strukturert under anvendelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Dette skyldes det faktum at utspring/forhøyning-dannelsen er hoved-trekkmekanismen i valsespalten og følgelig finner ikke "glidning" sted under valsing i et enkelt stativ i verket hvor en foretar de store prosentvise platetykkelse-reduksjonsf orhold som tidligere er anført. Med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, er glidning uavhengig av valsens bakgrunnsruhet, selv om en bakgrunnsruhet i form av en retningsbestemt sliping kan bidra til det totale trekk mellom plate- og valse-overflaten. Det skal videre bemerkes at fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse frembringer plate-overflatestrukturer som fullt ut avviker fra de som frembringes ved de vanlige valse-struktureringsteknologier såsom laser- og elektronstråle-strukturering. Krater-kantene 2 0 (Figur 8) eller de asymmetriske humper (Figur 10) frembragt under den ovennevnte smel te- og overflate-skjæreprosess p.g.a. energipulser ved disse teknologier, blir typisk etterlatt på plass langs valse-overflaten uten noen endring av dem under noen omstendighet. Som sådan vil disse kanter prege eller skjære inn mikroskopiske forsenkninger i plate-overflaten (Figurene 4 og 5), idet slike forsenkninger ligger under plate-overflaten. Man kan tenke på den pregede, ringkrater-struktur i Figur 4 som en utforming som et slotts platå og vollgrav, hvor de ringformede kanter på arbeidsvalse-overflaten danner vollgraven på plate-overflaten (som deretter blir fylt med smøremiddel før en presseoperasjon), og slottets platå er helt enkelt et flatt område som i hovedsak er ved den nominelle valse-overflateruhet, og som ikke utfører noen vesentlig funksjon m.h.t. forbedring av smøring i påfølgende plate-formingsprosesser. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen frembringer imidlertid nettopp den motsat-te virkning ved at den fører til mikroskopiske utspring som den endelige plate-overflatestruktur, etterhvert som platen kommer ut fra det siste stativ i et valseverk, som står opp i forhold til den gjennomsnittlige plateruhet. Utspringene utfører dessuten to funksjoner m.h.t. forbedring av smøring ved plate/arbeidsstykke-grenseflater, i stedet for den ene smøremiddel-innesperringsfunksjon som utføres v.h.a. ringkrater-morfologien. Utspringene bringer ikke bare smøremiddel til en plate/verktøy-grenseflate, som f.eks. dannes under en pressarbeidsoperasjon, men de virker også som hindre i banen for smøremiddel-strøm langs en slik grenseflate og bringer følgelig smøremiddelet til å vedvare langs grenseflaten i senere stadier av formingsprosesser. Smøremiddelet som bringes inn i grenseflaten v.h.a. utspringene blir dessuten lett fordelt til plate/verktøy-grenseflaten i en pressarbeidsoperasjon fordi det ikke fullt ut blir omsluttet av et individuelt utspring. Dette er ofte ikke tilfelle med ringkrater-morfologien preget i en plate-overflate under valsing med liten tykkelsesreduksjon fordi det godt kan være en liten mengde smøremiddel igjen i resten av de ringformede "vollgrav"-områder på platen etter at formingsprosessen er fullført. Utspringene ifølge oppfinnelsen har vesentlig mindre total størrelse enn ringkrater-morfologien og hump-morfologien beskrevet ovenfor med henvisning til Figurene 3 og 10. Generelt ønsker ikke bilprodusenter at platestrukturen "vises gjennom" et malinglag, og dette problem har vært knyttet til de to sistnevnte struktur-morfologier. Som sådan vil ikke utspringene vises merkbart gjennom en malingavslutning på en bildel. (1987), pages 551-574. Figure 17 is a photomicrograph at 425 times magnification showing a set of microscopic elevations on the plate-over-laten formed w.h.a. the method described in Figure 16. Figure 21 is a stylus rendered topography of a representative area of the surface shown in Figure 17. After the work roll surface depressions 16a and b pass through the vicinity of the neutral plane 24 in Figure 16, the plate surface velocity begins to exceed the roll -exceeding the loading speed due to volume constancy during plastic deformation and the elevations 2 6a and b are consequently flattened back to the plate surface. The plate surface elevations, formed as the plate passes through the vicinity of the neutral plane and into the vicinity of the exit region, are therefore then leveled by the leading edges of the slopes LB^ and LB2 to the recesses 16a and b respectively, as seen from Figure 16, eventually as the plate 12 moves faster than the roller 10, as the elevations are then flattened. As the work roll surface depressions 16a and b move to the exit area and arrive in the vicinity of the exit area shown in Figure 18 just after the time when the plate section shown in Figure 18 arrives in this same area, rearward protrusions 28a and b are formed on the plate -the surface as shown in Figure 18. Figure 19 is a 425X photomicrograph of an aluminum plate surface with rearward projections 28a and b formed by the mechanism according to Figure 18. The convex edge of each forward projection faces the neutral plane, and consequently the concave edge of each forward projection faces the roll nip exit plane at the far right in Figure 19. Figure 22 is a stylus-rendered topography of a representative area of the surface shown in Figure 19, which contains forward protrusions 22a and b formed v.h.a. the mechanism shown in Figure 18. Figure 23 shows a stylus-rendered topography of a plate surface rolled with the method according to the present invention where the rolling process has been interrupted. Elevations formed on the plate surface near the neutral plane are shown along with the forward protrusions formed on the plate surface as the plate enters the vicinity of the exit region. Figure 23 also demonstrates the short-term nature of the plate surface topography during rolling at large plate thickness reductions, with at least one work roll structured with the topography in Figure 12. Therefore, the plate surface will have the forward protrusion structure according to Figures 22 and 23 when starting from the roller gap. Figure 24 presents the variation of rolling force with percentage plate thickness reduction ratio recorded during four-high rolling of aluminum alloy 2008-F using ground work rolls in a single rolling mill stand. As the percentage thickness reduction ratio increases, the rolling force increases non-linearly until the mill's force capacity (i.e. 100 kilopounds (445 kN)) is reached at 45% reduction. At this point the rolling process had to be terminated, because reductions beyond 45% could not be carried out. Figure 25 shows the variation of rolling force with percentage plate thickness reduction ratio recorded under conditions that were identical to the conditions for Figure 24, but with work rolls that had the bowl structure according to the present invention shown in Figure 12. The rolling force increases somewhat more slowly than the rolling force variation shown in Figure 24, which indicates more desirable tribological conditions when the structure according to the present invention is used. The mill's rolling power capacity will not be reached until percentage plate thickness reductions of the order of 70% are carried out. Excessive friction in the roller gap is minimized due to the absence of a significant roll grinding on the structured work roll surface together with the fact that into the roll gap v.h.a. the bowl structure is fed lubricant which is wholly or partially expelled to the plate/work roll interface as microscopic amounts of plate coating material are extruded into the bowls 16 in the manner shown in Figures 2, 14, 16 and 18. Figures 26 and 27 show a comparison of the variation of roll torque with percentage plate thickness reduction ratio during rolling with ground work rolls and work rolls structured with the invention under the conditions listed for Figures 24 and 25. Again, the structured work rolls extend the rolling process capacity of the simple roll stand far beyond the which can be achieved with ground work rolls in that the stand's torque capacity (3000 ft.-lb (4061 Nm)) during rolling with the structured work rolls is not reached until 70% reductions are made (Figure 27), while the rolling process using ground work rolls (Figure 26) had to be terminated at close to 2700 ft.-lb (3659 Nm) when a reduction ratio of 45% was achieved. Figures 24 to 27 clearly demonstrated that when rolling with work rolls structured by the method according to the present invention in a single stand, the rolling mill capacities can be stretched far beyond the artificial limitations imposed on the work due to ground work roll surface finishes, and consequently the work can be made more productive. In addition to the above-mentioned rolling process improvements due to work roll structure according to the present invention, the backward projection structure 28a and b left on the sheet surface when it emerges from the roll gap will improve lubrication and metal flow during subsequent metal forming operations, such as press forming of an automobile body screen, through two important mechanisms. In the first mechanism, the backward projections 28a and b can draw lubricant into the plate/tool interface thanks to their "semi-circular" morphology. In the second mechanism, the backward projections act as "barriers" that obstruct lubricant flow along the plate/tool interface. Because the lubricant cannot freely flow unhindered into and out of the interface, the lubricant film will persist until later stages of the forming process. This will reduce tearing, minimize premature failure of the plate due to wear, as well as protect the tool surface. A description of the lubricant obstruction effect at lubricated interfaces can be found in "An Average Flow Model for Determining Effect of Three-Dimensional Roughness on Partial Hydrodynamic Lubricant", by N. Patir and H. S. Cheng, ASME Journal of Lubrication Tribology, vol. 100 (1978), pages 12-17. It should also be noted that slippage between the plate and roll surface will not occur even in the extreme case of a "mirror-ended" work roll structured using the method of the present invention. This is due to the fact that the projection/elevation formation is the main pulling mechanism in the roll gap and consequently "slipping" does not take place during rolling in a single stand in the work where the large percentage plate thickness reduction ratios previously stated are made. With the method according to the present invention, sliding is independent of the background roughness of the roll, even if a background roughness in the form of a directional grinding can contribute to the overall pull between the plate and roll surface. It should further be noted that the method according to the present invention produces plate surface structures which are completely different from those produced by the usual roller structuring technologies such as laser and electron beam structuring. The crater edges 20 (Figure 8) or the asymmetric humps (Figure 10) produced during the above-mentioned smel tea and surface cutting process due to energy pulses in these technologies are typically left in place along the roll surface without any alteration of them under any circumstances. As such, these edges will impress or cut into microscopic depressions in the plate surface (Figures 4 and 5), as such depressions lie below the plate surface. One can think of the embossed ring-crater structure in Figure 4 as a design like a castle's plateau and moat, where the ring-shaped edges on the work roll surface form the moat on the plate surface (which is then filled with lubricant before a pressing operation), and the castle's plateau is simply a flat area which is essentially at the nominal roller surface roughness, and which does not perform any significant function in terms of improvement of lubrication in subsequent plate-forming processes. However, the method according to the invention produces precisely the opposite effect in that it leads to microscopic protrusions as the final plate surface structure, as the plate emerges from the last stand in a rolling mill, which stands up in relation to the average plate roughness. The springs also perform two functions in terms of improvement of lubrication at plate/workpiece interfaces, instead of the one lubricant confinement function performed by the ring crater morphology. The protrusions not only bring lubricant to a plate/tool interface, such as formed during a press work operation, but they also act as obstacles in the path of lubricant flow along such an interface and consequently cause the lubricant to persist along the interface in later stages of forming processes. The lubricant that is brought into the interface v.h.a. moreover, the protrusions are easily distributed to the plate/tool interface in a press work operation because it is not fully enclosed by an individual protrusion. This is often not the case with the annular crater morphology impressed into a plate surface during rolling with a small thickness reduction because there may well be a small amount of lubricant remaining in the remainder of the annular "moat" areas of the plate after the forming process is complete. The protrusions according to the invention have a significantly smaller overall size than the ring crater morphology and the hump morphology described above with reference to Figures 3 and 10. In general, car manufacturers do not want the plate structure to "show through" a paint layer, and this problem has been linked to the two latter structures -morphologies. As such, the protrusions will not show noticeably through a paint finish on a car part.

Claims (7)

1. Lyst, valset metallprodukt, hvorav minst én overflate inneholder flere mikroskopiske, oppstående utspring som er dannet ved delvis tilbake-ekstrudering av strimmelmateriale til skålformede fordypninger med glatt inngang utformet i en valse-overflate, og ved utjevning av strimmel-overflatematerialet p.g.a. strimmelens og valsens relative hastighet som opptrer når det foretas store reduksjoner i tykkelsen til en strimmel i et valseverk.1. Bright, rolled metal product, at least one surface of which contains several microscopic, raised protrusions formed by partial back-extrusion of strip material into cup-shaped depressions with smooth entrance formed in a roll surface, and by leveling of the strip surface material due to the relative speed of the strip and the roll which occurs when large reductions are made in the thickness of a strip in a rolling mill. 2. Produkt ifølge krav lkarakterisert ved at strimmelmaterialet er aluminium og det lyse produkt med de mikroskopiske utspring anvendes for fremstilling av kjøretøy-karosserikomponenter, idet utspringene virker som smøremiddel-bærere og sperrer for regulering av smøring av verktøy som anvendes for å fremstille karosserikomponentene.2. Product according to claim 1, characterized in that the strip material is aluminum and the light product with the microscopic protrusions is used for the production of vehicle bodywork components, the protrusions acting as lubricant carriers and blocking the regulation of lubrication of tools used to manufacture the bodywork components. 3. Strukturert plateprodukt med overflateutspring som lett utflates i plateproduktets overflate v.h.a. verktøy som anvendes i presseoperasjoner som fremstiller metalldeler av produktet, hvilke resulterende deler har en lys overflate og stort sett intet retningsmønster, slik at muligheten for evt. rest av plateoverflate-struktur som vises gjennom en avsluttende maling påført delens lyse overflate blir betydelig redusert.3. Structured sheet product with surface protrusions that are easily flattened in the surface of the sheet product, including tools used in pressing operations that produce metal parts of the product, which resulting parts have a bright surface and largely no directional pattern, so that the possibility of any residual plate surface structure showing through a final paint applied to the bright surface of the part is significantly reduced. 4. Valset aluminiumprodukt med en speil-reflekterende overflate tilveiebragt ved en isotropisk overflate og struktur bestående av et reflekterende overflateområde forsynt med oppstående utspring deterministisk dannet på produktets speil-ref lekterende overflate v.h.a. en arbeidsvalse i et valseverk deterministisk utformet med diskrete, skålformede fordypninger med glatt inngang som materiale av en plate av aluminium ekstruderes inn i og utjevnes v.h.a. virkningen av relative hastigheter til arbeidsvalsen og platen av metall når det finner sted en stor reduksjon av tykkelse i et siste stativ i et valseverk som fremstiller det valsede aluminiumprodukt.4. Rolled aluminum product with a mirror-reflective surface provided by an isotropic surface and structure consisting of a reflective surface area provided with raised protrusions deterministically formed on the product's mirror-reflective surface v.h.a. a work roll in a rolling mill deterministically designed with discrete, cup-shaped depressions with a smooth entrance into which material from a sheet of aluminum is extruded and leveled v.h.a. the effect of relative velocities of the work roll and sheet of metal when a large reduction in thickness takes place in a final stand in a rolling mill producing the rolled aluminum product. 5. Valset aluminiumprodukt med minst én isotropisk strukturert overflate av utspring med mikron-størrelse beliggende på reflekterende overflateområder på det valsede produkt, karakterisert ved at det fremstilles ved følgende trinn: fremføring av aluminiumsmateriale mellom to smurte roterende arbeidsvalser i et valseverk, idet minst én av valsene har en strukturert overflate bestående av deterministisk beliggende, svært små, skålformede fordypninger med glatt inngang, komprimering av aluminiumsmaterialet mellom de roterende arbeidsvalser som bevirker et reduksjonsforhold i størrelses-orden 70%, og anvendelse av komprimeringstrinnet til å danne kortvarige utspring på minst én overflate av aluminiumsmaterialet og utspring som opprettholdes på nevnte ene overflate av aluminiumsmaterialet etter at materialet kommer ut av arbeidsvalsene.5. Rolled aluminum product with at least one isotropically structured surface of micron-sized protrusions located on reflective surface areas of the rolled product, characterized in that it is produced by the following steps: advance of aluminum material between two lubricated rotating work rolls in a rolling mill, at least one of the rolls having a structured surface consisting of deterministically located, very small, bowl-shaped depressions with a smooth entrance, compression of the aluminum material between the rotating work rollers which causes a reduction ratio in the order of 70%, and applying the compacting step to form short-term protrusions on at least one surface of the aluminum material and protrusions that are maintained on said one surface of the aluminum material after the material exits the work rolls. 6. Valset aluminiumprodukt med minst én isotropisk strukturert overflate av utspring med mikron-størrelse beliggende på reflekterende overflateområder på det valsede produkt, karakterisert ved at det fremstilles ved følgende trinn: fremføring av aluminiumsmateriale mellom smurte roterende arbeidsvalser i et stativ i et valseverk ved en dreiemoment-kapasitet hos stativet i størrelsesorden 3000 fot-pund (4061 Nm), idet minst én av valsene har en strukturert overflate bestående av deterministisk beliggende, svært små, skålformede fordypninger med glatt inngang, komprimering av aluminiumsmaterialet mellom de to smurte roterende arbeidsvalser, og anvendelse av komprimeringstrinnet til å danne kortvarige utspring på minst én overflate av aluminiumsmaterialet og utspring som opprettholdes på nevnte ene overflate etter at aluminiumsmaterialet kommer ut av arbeidsvalsene.6. Rolled aluminum product with at least one isotropically structured surface of micron-sized protrusions located on reflective surface areas of the rolled product, characterized in that it is produced by the following steps: advancing aluminum material between lubricated rotating work rolls in a stand in a rolling mill at a stand torque capacity of the order of 3000 foot-pounds (4061 Nm), at least one of the rolls having a textured surface consisting of deterministically located, very small, bowl-shaped depressions with smooth entrance, compression of the aluminum material between the two lubricated rotating work rollers, and applying the compacting step to form short-term protrusions on at least one surface of the aluminum material and protrusions that are maintained on said one surface after the aluminum material exits the work rolls. 7. Aluminium-plateprodukt med en speil-reflekterende overflate tilveiebragt ved en stort sett isotropisk struktur bestående av reflekterende overflateområder og svært små oppstående utspring beliggende på den reflekterende overflate, hvilke utspring danner den isotropiske struktur på overflaten, og med forutbestemte, styrte, ensartede dimensjoner i mikron-størrelsesområder, som dannet av en i et valseverk anordnet arbeidsvalse med en speil-overflate og diskrete, skålformede fordypninger med glatt inngang som plateproduktets materiale kommer inn i når det foretas store reduksjoner i tykkelsen til en plate av aluminiumsmateriale som danner plateproduktet, idet inngangen av aluminiumsmateriale i de skålformede fordypninger danner utspringene og den isotropiske utspring-struktur.7. Aluminum sheet product having a mirror-reflective surface provided by a generally isotropic structure consisting of reflective surface areas and very small raised protrusions located on the reflective surface, which protrusions form the isotropic structure on the surface, and having predetermined, controlled, uniform dimensions in the micron size ranges, as formed by a work roll arranged in a rolling mill with a mirror surface and discrete, bowl-shaped depressions with a smooth entrance into which the sheet product material enters when large reductions are made in the thickness of a sheet of aluminum material forming the sheet product, the entry of aluminum material into the bowl-shaped depressions forms the protrusions and the isotropic protrusion structure.
NO961967A 1996-05-14 1996-05-14 Rolled metal product and process for its manufacture NO961967L (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO961967A NO961967L (en) 1996-05-14 1996-05-14 Rolled metal product and process for its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO961967A NO961967L (en) 1996-05-14 1996-05-14 Rolled metal product and process for its manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO961967D0 NO961967D0 (en) 1996-05-14
NO961967L true NO961967L (en) 1997-11-17

Family

ID=19899385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO961967A NO961967L (en) 1996-05-14 1996-05-14 Rolled metal product and process for its manufacture

Country Status (1)

Country Link
NO (1) NO961967L (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NO961967D0 (en) 1996-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5537851A (en) Sheet product produced by massive reduction in last stand of cold rolling process
US5508119A (en) Enhanced work roll surface texture for cold and hot rolling of aluminum and its alloys
EP1601478B1 (en) Method for warm swaging al-mg alloy parts
JPH0818053B2 (en) Method for rolling metallic material and method for preparing surface of rolling roll
KR900006496B1 (en) Steel sheets for painting and a method of producing the same
Sheu et al. Tool surface topographies for controlling friction and wear in metal-forming processes
Hilgenberg et al. Texturing of skin-pass rolls by pulsed laser dispersing
EP3383560B1 (en) Embossing for electro discharge textured sheet
EP3655174B1 (en) Micro-textured surfaces via low pressure rolling
US5250364A (en) Rolled product with textured surface for improved lubrication, formability and brightness
WO2000044510A1 (en) Mechanically textured aluminum alloy sheet
JPH09502661A (en) METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING COLD ROLLED METAL SHEET OR STRIPE AND RESULTING METAL SHEET OR STRIPE
US4886713A (en) Deep drawable aluminum sheet or strip
NO961967L (en) Rolled metal product and process for its manufacture
JP4980119B2 (en) Cold rolling method of steel sheet with improved rolling stability during temper rolling, cold rolling equipment, and cold rolled steel sheet used in the method
JPH09300002A (en) Rolled metallic product with gloss
Wan et al. Microstructure and mechanical characteristics of laser coating–texturing alloying dimples
JPH0347925B2 (en)
JPH03268808A (en) Tool for plastic working of metal
WO2002014016A1 (en) Finishing of metal surfaces and related applications
WO2021013938A1 (en) Metal substrate provided with surface texture and method for applying such textures on metal substrates
JP2923095B2 (en) Roll for rolling, polishing method thereof and metal plate rolling method
EP0412073B1 (en) A deep drawing steel sheet with a metal coating and a method for its manufacture
JP2855392B2 (en) Cold rolled plate
KR20190076355A (en) Rolling roll and coated steel sheet manufactured thereby

Legal Events

Date Code Title Description
FC2A Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application