鑄軋鋁合金裂邊缺陷產(chǎn)生原因及改進措施

飛尚才，夏 杰，多 杰

（青海高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海 810799）

鑄軋鋁合金裂邊缺陷產(chǎn)生原因及改進措施

飛尚才，夏 杰，多 杰

（青海高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海 810799）

對鑄軋卷裂邊缺陷進行了觀察，并分析了缺陷產(chǎn)生的原因。通過采取較小變形量、減小耳子與鑄軋卷邊部的摩擦力等措施，生產(chǎn)出的鑄軋卷裂邊基本消除。

鑄軋；裂邊；變形量；摩擦力

0 前言

鑄軋生產(chǎn)由于工藝流程短、能耗低，枝晶間距小，金屬間化合物細(xì)小等特點，廣泛應(yīng)用于鋁合金深加工生產(chǎn)中。但在實際生產(chǎn)過程中，鑄軋板坯存在著各種各樣的缺陷，其中裂邊是生產(chǎn)過程中常見的一種缺陷。這種缺陷的存在使鑄軋帶材在后續(xù)工序生產(chǎn)中，邊部不斷受到拉、壓應(yīng)力的作用，裂邊不斷擴展，特別是原有較大的裂邊在冷軋中擴展迅速，達(dá)到一定程度會導(dǎo)致斷帶，使生產(chǎn)中斷，并且為軋機起火埋下隱患。另外，對于過大的裂邊，在切邊道次不能全部切掉，這不僅影響后續(xù)加工和用戶使用，而且使成本上升。因此在鑄軋生產(chǎn)過程中要解決裂邊過大、避免裂邊產(chǎn)生是生產(chǎn)技術(shù)人員亟待解決的問題。

1 缺陷觀察及統(tǒng)計

某公司進行鑄軋卷生產(chǎn)時鑄軋機為?1003mm ×1850mm，采用的鑄軋區(qū)為62mm～65mm，使用的耳子倒角為45°，如圖1（a）所示。我們對采用此鑄軋區(qū)、耳子生產(chǎn)的1系、3系和8系鑄軋坯料出現(xiàn)的裂邊進行了統(tǒng)計（每個系采用50卷進行調(diào)查），結(jié)果示于表1。

表1 各系列鑄軋卷出現(xiàn)裂邊統(tǒng)計表

通過統(tǒng)計，各個系列合金的鑄軋卷都出現(xiàn)不同程度的裂邊，特別是8011合金裂邊較多，這為后續(xù)軋制帶來了很多不便。

2 缺陷分析

根據(jù)鑄軋原理，在鑄軋區(qū)內(nèi)，液態(tài)金屬被兩個轉(zhuǎn)動的軋輥冷卻，短時間內(nèi)完成鑄與軋兩個過程。金屬表面與軋輥表面粘合無相對滑動，軋件變薄，只在金屬中心有較大的后滑動。因此金屬表面與內(nèi)層受剪切力與壓力作用產(chǎn)生變形，并傳遞到液穴的凝固硬殼內(nèi)，使凝固硬殼的內(nèi)部產(chǎn)生同樣的變形與剪切力[1]。當(dāng)變形產(chǎn)生的剪切力超過凝固硬殼金屬的剪切強度時，在材料的薄弱處首先開裂，進而擴展，待此處應(yīng)力全部松弛后，裂紋不再擴大，這樣形成了裂紋。在變形區(qū)內(nèi)，邊部金屬由于同時受到來自耳子施加于其斷面的向后摩擦應(yīng)力，以及施加于兩側(cè)面的向前的拉應(yīng)力，這兩種方向相反的應(yīng)力作用，使裂紋優(yōu)先在邊部產(chǎn)生[2]。

3 改進措施及效果

根據(jù)鑄軋原理，通過缺陷分析，在生產(chǎn)中主要采用減小變形量或減小耳子的摩擦力的方法來避免或盡量減少裂邊[3]，因此公司首先采用了不同的合金使用不同的鑄軋區(qū)并且使鑄軋區(qū)盡可能小的方法進行了生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中未消除鑄軋卷的工藝裂邊，但大裂邊的卷數(shù)比例明顯下降，具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。

表2 改進后的裂邊統(tǒng)計表

根據(jù)鑄軋卷工藝裂邊的形成機理分析，鑄軋卷邊部工藝裂邊由內(nèi)部剪切力和外部應(yīng)力造成的，耳子與鑄軋卷邊部的摩擦力是邊部形成裂紋的外部應(yīng)力因素。因此在改變鑄軋區(qū)及減小變形量的基礎(chǔ)上同時對耳子進行了改造試驗，目的是為了減小耳子與鑄軋卷邊部摩擦力的大小。

通過多次的生產(chǎn)摸索，在原有的耳子倒角為45°（如圖1（a）所示）的基礎(chǔ)上，其內(nèi)增加一凹槽，以減少耳子與鑄軋卷邊部的摩擦力，最終將耳子改造為如圖1（b）所示。生產(chǎn)前后的鑄軋卷端面情況對比如圖2所示，顯示改進效果良好，達(dá)到了無裂邊的要求。

圖1 耳子改進前后圖

圖2 改進前后的8011合金端面對比

4 結(jié)束語

分析及試驗結(jié)果說明，影響鑄軋鋁卷工藝裂邊的主要因素是鑄軋區(qū)的大小及耳子反向摩擦力。經(jīng)過多次改進和摸索，探索出相應(yīng)的改進措施，使鑄軋卷裂邊大幅下降。采取改進措施后，公司生產(chǎn)的1系、3系、8系合金基本消除了工藝裂邊，效果顯著。

[1]王志勇.減小鋁鑄軋板坯裂邊的研究[J].輕合金加工技術(shù)，1999，27（5）：6-9

[2]李平，張雨平.減小鋁鑄軋板坯裂邊的措施[J].輕合金加工技術(shù)，2009，37（5）：7-8

[3]徐曉海.鋁鑄軋帶坯豁邊原因分析[J].鋁加工，2002，25 (1):11-12

寧波時代喜獲中國首批鋁箔“奧斯卡”

近日，首屆“中國鋁箔創(chuàng)新獎”頒獎儀式在上海中國國際鋁工業(yè)展期間舉行。寧波時代鋁箔科技股份有限公司研制的“G20峰會專用環(huán)保熱封鋁箔餐盒”和“用于小龍蝦包裝的鋁箔熱封盒”獲得全國首批“鋁箔創(chuàng)新獎”?！颁X箔創(chuàng)新獎”由中國有色金屬加工工業(yè)協(xié)會、全球鋁箔生產(chǎn)商倡議組織聯(lián)合主辦。此前，“鋁箔創(chuàng)新獎”只在歐洲設(shè)立獎項。中國首次設(shè)立該獎項，被譽為中國鋁箔界“奧斯卡”。

警惕鋁出口摩擦再升級

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俄羅斯支持和加速3D打印鋁合金汽車輪的生產(chǎn)

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Cause Analysisand Countermeasures for Edge CracksDefect for CastRolling Alum inum Alloy

FEIShang-cai,XIA Jie,DUO Jie
(QinghaiVocationaland TechnicalCollege,Qinghai810799,China)

The cause of the defectswasanalyzed by observing the cast rolling edge cracks'defects,the cast rolling processedge cracks are substantially eliminated by taking some action,such as,adopting a small of deformation,reducing the friction of casting crimping and ears.

cast rolling;edge crack;deformation;friction

TG339

：B

：1005-4898(2017)04-0031-03

10.3969/j.issn.1005-4898.2017.04.07

飛尚才（1982-），男，青海樂都人，碩士研究生，講師。

2017－01－30