拉彎矯對(duì)帶材板形的控制影響分析

山巖巖

山東南山鋁壓延新材料有限公司 山東煙臺(tái) 265700

近年來(lái)，隨著鋁及鋁合金板帶材料在易拉罐用品、裝飾、印刷等方面的廣泛應(yīng)用，客戶加工要求的不同，加工工藝開(kāi)始多樣化。在基礎(chǔ)的鋁加工行業(yè)中，提高板帶材的質(zhì)量成為了加工流程中最主要的控制點(diǎn)，通過(guò)拉彎矯直工序的前處理清洗作用提高帶材表面潔凈度和矯直作用改善帶材板形，進(jìn)而更有利于提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 拉彎矯工作原理

拉彎矯工序的核心部分為矯直機(jī)組，帶材經(jīng)過(guò)前處理去除帶材表面油污、鋁粉、灰塵等污染物，滿足后工序加工和客戶使用要求。然后帶材進(jìn)入矯直機(jī)組，通過(guò)矯直機(jī)上下工作輥的交替作用于帶材，使帶材產(chǎn)生塑性變形，來(lái)起到矯平帶材的作用，以滿足帶材后續(xù)生產(chǎn)使用要求。

顧名思義，拉伸彎曲矯直機(jī)對(duì)于板形的控制原理即是通過(guò)對(duì)帶材進(jìn)行拉伸和彎曲變形即通過(guò)張力輥及彎曲輥的共同動(dòng)作，運(yùn)用材料彈塑性變形的理論從而實(shí)現(xiàn)改善板型。需矯平的帶材在2組張力輥組施加的拉應(yīng)力作用下，使帶材發(fā)生彈性變形，長(zhǎng)度方向減少了內(nèi)應(yīng)力不均[1]。

2 板形的表現(xiàn)及檢驗(yàn)

通常，板形的表現(xiàn)形式有兩種，一種是波浪，一種是端頭翹曲。波浪是指板、帶材因?yàn)檐堉七^(guò)程中金屬不均勻地發(fā)生變形所造成的各種不同的非平整性現(xiàn)象的一個(gè)總稱(chēng)。端頭翹曲一般是在帶材相對(duì)厚度偏厚或是經(jīng)退火處理后帶材較軟，在延伸率設(shè)定較大的情況下產(chǎn)生。通常，我司拉矯延伸率控制在0.15-0.3%范圍。一般而言，在鋁合金板帶的加工中，所謂的板形即取其橫向上的最長(zhǎng)與較短縱向之間的相應(yīng)縱向差值，成為I的單位。波浪：要求波高≤3mm，長(zhǎng)度方向任意1000mm內(nèi)波浪個(gè)數(shù)≤3個(gè)。端頭翹曲：任意切取1500mm長(zhǎng)度時(shí)，端頭翹曲高度不大于10mm。

3 板形的關(guān)鍵點(diǎn)控制

根據(jù)拉彎矯的工作原理進(jìn)行分析，影響板形最主要的是帶材的塑性變形和彈性變形[2]。而對(duì)兩者產(chǎn)生影響的主要關(guān)鍵點(diǎn)則是：壓下量、延伸率、張力。

（1）壓下量的影響。矯直機(jī)主要由支撐輥、中間輥、工作輥三部分組成，上下工作輥之間的縫隙即壓下量也是任意都能調(diào)節(jié)。按照被矯帶材的厚度、合金狀態(tài)、原始板型等不同，可以選擇不同的壓下量。被矯帶材料通常會(huì)在矯直機(jī)的入口中產(chǎn)生較大的彎曲，扭矩和彎曲的增加也會(huì)隨著壓下量的降低而逐漸削弱，經(jīng)過(guò)許多輥?zhàn)拥姆磸?fù)矯正，帶材的彎曲會(huì)隨著壓下量的增加而逐漸縮小，進(jìn)而使帶材并且變得更加平直。對(duì)矯直段工作輥組進(jìn)行整體位置垂直調(diào)節(jié)，使輥縫的高度發(fā)生改變，使帶材橫向變形程度發(fā)生整體改變。壓下或上頂調(diào)節(jié)可綜合矯直帶材上翹、下扣、邊部波浪、中間波浪等多種板形缺陷。但壓下或上頂調(diào)節(jié)不能太大或太小，否則容易產(chǎn)生新的下扣、上翹及波浪所謂垂直調(diào)節(jié)其實(shí)質(zhì)就是一種斜度調(diào)節(jié)，其通過(guò)某一根或幾根或一組輥?zhàn)拥拇怪狈较虿煌叨鹊恼{(diào)節(jié)，最終改變了整個(gè)輥系的傾斜度，即實(shí)現(xiàn)了斜度調(diào)節(jié)。

生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)帶材厚度進(jìn)行矯直機(jī)壓下量的設(shè)定，盡量采用小壓下量控制，防止產(chǎn)生輥印和損壞矯直機(jī)[3]。

（2）延伸率的影響。延伸即通過(guò)利用兩組S輥之間的拉應(yīng)力關(guān)系使帶材內(nèi)部產(chǎn)生一定的程度彈性化變形，達(dá)到完全消除或大大減少帶材內(nèi)部殘余應(yīng)力的主要目標(biāo)，使帶材更加平整。延伸率不當(dāng)，過(guò)小，未能完全消除其殘余應(yīng)力，板形產(chǎn)生回復(fù)；延伸率過(guò)大，產(chǎn)生了新的殘余應(yīng)力，甚至產(chǎn)生滑移線缺陷。一般而言，純鋁、薄料或來(lái)料板形較好的料其延伸率可適當(dāng)給小一些，而合金鋁、厚料或板形較差的料其延伸率可適當(dāng)給大一些。

（3）張力影響。通過(guò)利用進(jìn)出口張力輥之間的拉力而導(dǎo)致帶材發(fā)生彈塑性變形，達(dá)到消除或降低帶材殘余應(yīng)力的主要目的。這類(lèi)輥?zhàn)拥闹睆较鄬?duì)于矯直輥大，這樣使得其輥?zhàn)雍蛶Р闹g具有較大的接觸包角，可以在帶材中對(duì)其產(chǎn)生一個(gè)越來(lái)越大的拉應(yīng)力，此類(lèi)輥?zhàn)拥睦瓚?yīng)力與后面彎曲式矯直機(jī)的彎曲壓應(yīng)力相互重疊，這樣雙應(yīng)力就可以同時(shí)達(dá)到一種比較理想的矯直效果。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，輥系對(duì)帶材板形的影響主要有：輥?zhàn)幽ハ骷澳p造成尺寸匹配情況、輥?zhàn)颖砻尜|(zhì)量狀態(tài)。輥系不匹配易造成張力的穩(wěn)定性控制，進(jìn)而造成帶材擦劃傷、松層等缺陷。輥?zhàn)拥谋砻尜|(zhì)量控制主要是對(duì)輥?zhàn)拥哪ハ魇褂眉昂罄m(xù)生產(chǎn)中的清理清潔工作。

4 樣本數(shù)據(jù)分析

為了進(jìn)一步加強(qiáng)板型的過(guò)程控制，充分保證成品卷材板型滿足客戶的使用要求，增加拉矯在線調(diào)整板型及成品板型過(guò)程評(píng)估。拉矯后取樣模擬成品分條板型檢驗(yàn)。具體操作方法如下：①使用料頭剪取拉矯后全寬*1米長(zhǎng)樣品，樣品標(biāo)記主動(dòng)側(cè)、傳動(dòng)側(cè)位置；②根據(jù)成品規(guī)格進(jìn)行模擬中剖剪切，每側(cè)切邊量按實(shí)際規(guī)格進(jìn)行計(jì)算剪切；③裁剪完成后樣品放置檢料平臺(tái)，檢測(cè)端頭翹曲情況并將結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄。需注意信息的準(zhǔn)確性，另上下表面、兩側(cè)均需檢測(cè)。

通過(guò)拉矯中剖模擬中剖板形，選取樣本厚度0.21-0.23mm，數(shù)據(jù)26個(gè)。經(jīng)分析延伸率設(shè)定約0.2%，張力設(shè)定28-30N/mm2板形控制在10I以下，大部分板形值能夠控制精確到≤3I。根據(jù)實(shí)際卷材板型進(jìn)行工藝參數(shù)范圍內(nèi)調(diào)整，找出最佳板型可適用的最優(yōu)參數(shù)。但是對(duì)于對(duì)于合金狀態(tài)H24、H14、H18等硬度稍小的帶材板形控制需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行減少延伸率、降低張力的等措施現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)控制。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)拉彎矯工序后的鋁帶材在板型和表面品質(zhì)都能得到很好地控制和改善。然而在實(shí)際的生產(chǎn)中軋制后的帶材板形變化并不是完全均一的，這就要求我們根據(jù)軋制后的實(shí)際帶材板形情況采用不同的生產(chǎn)工藝參數(shù)，或者經(jīng)過(guò)反復(fù)的參數(shù)調(diào)整測(cè)試，才能以使軋制后的帶材板形達(dá)到最好。目前，拉矯工序的產(chǎn)品已經(jīng)在設(shè)備中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，對(duì)于設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和設(shè)計(jì)也不斷地更新，板形矯直技術(shù)的效果正在不斷地提高。