一種寬幅鎂合金厚板邊部多向預(yù)變形軋制方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于寬幅鎂合金厚板制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)寬幅鎂合金厚板邊 部多向預(yù)變形的新軋制方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 采用軋制的加工工藝生產(chǎn)的變形鎂合金板材產(chǎn)品具有較好的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性 能，可以在很大程度上替代鋼和鋁合金等板材，在航空、交通、建筑等領(lǐng)域具有十分廣闊的 應(yīng)用前景。
[0003] 鎂合金由于其密排六方結(jié)構(gòu)，室溫下塑性成形能力很差，為能夠激活鎂合金組織 中的非基面滑移系，提高其塑性成形性能，現(xiàn)有技術(shù)多采用熱軋的生產(chǎn)方法制備鎂合金板 材。
[0004] 鎂合金厚板鑄坯在多道次熱軋制過(guò)程中，板坯邊部受到厚度方向壓應(yīng)力、長(zhǎng)度方 向拉應(yīng)力的多向應(yīng)力作用。隨著道次增加，鎂板厚度逐漸減薄，會(huì)形成較強(qiáng)的基面板織構(gòu)， 存在較嚴(yán)重的各向異性現(xiàn)象，導(dǎo)致鎂板邊部金屬流動(dòng)不均勻。邊部軋制變形區(qū)的不均勻受 力及金屬的不均勻流動(dòng)削弱了金屬內(nèi)部組織的結(jié)合能力，因此鎂板邊部極易出現(xiàn)裂紋。
[0005] 鎂合金熱加工范圍較窄，同時(shí)在軋制過(guò)程中由于輻射換熱、空氣對(duì)流換熱、乳輥接 觸傳熱等原因?qū)е骆V板溫降嚴(yán)重；且邊部與空氣接觸面積相對(duì)較大，溫降也相對(duì)較快，導(dǎo)致 邊部金屬材料的延伸率、塑性明顯降低，與鎂板中部金屬流動(dòng)產(chǎn)生較大差異，促使了裂紋的 產(chǎn)生。
[0006] 在鎂合金厚板熱軋制過(guò)程中，板坯邊部較中部存在更為嚴(yán)重的寬展現(xiàn)象，邊部沿 厚度方向通常形成"U"形缺陷；同時(shí)由于鎂合金中心層流動(dòng)滯后，鎂板內(nèi)部金屬變形不協(xié) 調(diào)，邊部金屬受到內(nèi)部金屬的附加拉應(yīng)力作用，加劇了裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)展。
[0007] 由于以上等諸多原因，在寬幅鎂合金厚板的熱軋制生產(chǎn)過(guò)程中，板材常常出現(xiàn)邊 裂甚至表面裂紋的嚴(yán)重缺陷，導(dǎo)致成材率僅為30°/『40%，鎂板價(jià)格居高不下。
[0008] 本發(fā)明提供了一種新的寬幅鎂合金厚板邊部多向預(yù)變形軋制方法與裝置，能夠有 效克服現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸，解決現(xiàn)有問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種新的寬幅鎂合金厚板邊部多向預(yù)變形軋制方法與 裝置，目的在于通過(guò)對(duì)鎂板邊部施加多輥多向的壓力變形，進(jìn)而采用在板材寬度和厚度方 向同步施加壓應(yīng)力的協(xié)調(diào)軋制方法，來(lái)減少鎂板表面和邊部裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)展，提高軋制 成材率。
[0010] 圖1中的（a)和（b)為寬幅鎂合金厚板邊部多向預(yù)變形可逆軋制設(shè)備布置示意 圖。如圖1中（a)和（b)所示，該多向預(yù)變形軋制設(shè)備由四輥軋機(jī)、乳前立輥/斜輥組合裝 置、乳后斜輥/立輥組合裝置組成。立輥和斜輥組合成預(yù)變形設(shè)備，位于水平四輥軋機(jī)的入 口和出口軌座上，四輥軋機(jī)、立輥和斜輥軋制設(shè)備均裝有伺服油缸，可根據(jù)工藝模型對(duì)平輥 壓下量、立棍側(cè)壓量、斜棍側(cè)壓量及側(cè)壓角進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。
[0011] 本發(fā)明的邊部多向預(yù)變形軋制裝置可進(jìn)行多道次可逆軋制。布置在四輥軋機(jī)軋制 前后的立輥與斜輥組合裝置在每道次工序中作用不同。軋制入口側(cè)的立輥/斜輥組合裝置 為主側(cè)壓預(yù)變形裝置，控制平輥軋制時(shí)板材因?qū)捳共痪鶎?dǎo)致的"U"形缺陷，改善邊部應(yīng)力分 布狀態(tài)，細(xì)化邊部組織。軋制出口側(cè)的斜輥與立輥組合裝置通過(guò)較小的多向側(cè)壓量能夠修 整邊部形狀，提高板形質(zhì)量，防止平軋后板材邊角部的裂紋擴(kuò)展。
[0012] 圖1中的（C)為立輥側(cè)壓成形原理示意圖。如圖1中（C)所示，立輥為孔形輥，輥 身設(shè)計(jì)為圓弧形狀，增加了鎂板邊部厚度方向與立輥的接觸面積，能夠有效減小立輥軋后 狗骨形狀凸起峰處厚度值4,有利于提高板材邊部壓縮變形的均勻性。每對(duì)立輥既能夾送 軋件也能對(duì)厚板邊部進(jìn)行寬度方向的壓縮變形。板坯經(jīng)板形在線檢測(cè)后，綜合考慮鎂板的 寬度盡、寬厚比尾/A、四輥軋機(jī)壓下量ΛΑ、四輥軋機(jī)壓下率f和軋制道次量/7等因素，根 據(jù)工藝控制模型進(jìn)行立輥側(cè)壓量Λ尾分配。
[0013] 圖1中的（d)為斜輥多向側(cè)壓成形原理示意圖。如圖1中（d)所示，四個(gè)斜輥 分別布置在鎂板厚度斷面四個(gè)角端部位，斜輥與軋件寬度方向夾角〃的可調(diào)整范圍為 10° ~35°。斜輥為孔形輥，輥身設(shè)計(jì)為圓弧形狀，增加了鎂板立輥軋制后狗骨形狀凸起峰 處與斜輥輥身的接觸面積，減小了斜輥軋制時(shí)鎂板邊部變形區(qū)的峰值應(yīng)力，從而有利于改 善邊部應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高板材邊部壓縮變形的均勻性，進(jìn)而有效減小四輥軋機(jī)軋后邊部 "U"形缺陷程度，減緩了裂紋的擴(kuò)展和分布。在軋制過(guò)程中，板坯經(jīng)板形在線檢測(cè)后，綜合考 慮板坯立輥側(cè)壓前厚度A、立輥側(cè)壓量△尾和立輥軋制后產(chǎn)生的狗骨形狀凸起峰處板坯厚 度4等因素，根據(jù)工藝控制模型進(jìn)行斜輥側(cè)壓量△尾分配，能夠改善立輥軋制后鎂板邊部 的不規(guī)則變形。
[0014] 本發(fā)明的寬幅鎂合金厚板邊部多向預(yù)變形軋制方法主要分為以下三個(gè)工藝順 序： 工藝順序一：邊部預(yù)變形軋制，整體工藝流程及板形演變過(guò)程如圖2所示，沿板坯長(zhǎng)度 方向，利用前后立輥和斜輥對(duì)鎂板邊部進(jìn)行2~4道次往復(fù)組合軋制。每道次軋制工藝為： ①進(jìn)入四輥軋機(jī)之前，寬幅鎂合金厚板坯經(jīng)在線寬度和厚度測(cè)量后，調(diào)整入口側(cè)立輥側(cè)壓 量，進(jìn)行邊部側(cè)壓預(yù)變形軋制，根據(jù)不同寬幅鎂合金厚板板坯尺寸和材質(zhì)屬性調(diào)整立輥側(cè) 壓量：
盡為軋件寬度，A為軋件厚度，/7為道次量；再根 據(jù)邊部狗骨形狀參數(shù)調(diào)整斜輥側(cè)壓角和側(cè)壓量進(jìn)行壓縮變形，每個(gè)斜輥壓下量為： (30。/『75%) Λ&;②四輥軋機(jī)無(wú)壓下量，夾送板坯；③四輥軋機(jī)夾送后，由斜輥/立輥組合裝 置進(jìn)行邊部形狀修整，斜輥壓下量為：Δ &= (30%~40%) Δ尾1;一對(duì)立輥的側(cè)壓變形量為： Λ &= (25%~35%) Λ&。工序一通過(guò)采用厚度方向無(wú)壓下量，沿板坯長(zhǎng)度方向進(jìn)行邊部多向 預(yù)變形的往復(fù)軋制方法，細(xì)化邊部組織，避免后續(xù)軋制時(shí)邊部裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)展。
[0015] 工藝順序二：展寬軋制，整體工藝流程及板形演變過(guò)程如圖3所示，工序一完成 后，將鎂板旋轉(zhuǎn)90°，進(jìn)行2~4道次展寬軋制。在此過(guò)程中，每道次的軋制工藝為：①進(jìn)入 四輥軋機(jī)之前，立輥側(cè)壓量為：
，△ A為四輥軋機(jī)壓下量；斜 輥壓下量為：△ ^1= (30%~75%) △尾1;②四輥軋機(jī)進(jìn)行展寬軋制；③四輥軋機(jī)軋后由斜輥/ 立輥組合裝置進(jìn)行邊部形狀修整，每個(gè)斜輥壓下量為：Δ &= (30%~40%) Λ馬;一對(duì)立輥側(cè) 壓變形量為：Δ Se2= (25%~35%) Λ &。該工序中的立輥和斜輥組合軋制能夠修整鎂合金成 品板材的頭尾舌形和裂紋缺陷，降低頭尾切損量，提高成材率。
[0016] 工藝順序三：乳長(zhǎng)及邊部多向壓縮變形組合軋制，整體工藝流程及板形演變過(guò) 程如圖4所示，工序二完成后，乳件再次旋轉(zhuǎn)90°，經(jīng)平輥及前后立輥、斜輥往復(fù)軋制至 最終厚度。在此后的軋制過(guò)程中，每對(duì)立輥間的距離保持成品寬度值不變。每道次軋 制工藝為：①四輥軋機(jī)軋制前，一對(duì)立輥間無(wú)側(cè)壓變形量；每個(gè)斜輥的側(cè)壓變形量為：
，f為壓下率；②板坯進(jìn)入四輥軋機(jī)進(jìn)行軋長(zhǎng)軋制；③四 輥軋機(jī)軋制后，由斜輥/立輥組合進(jìn)行邊部形狀修整，細(xì)化邊部晶粒，斜輥壓下量為：Δ &= (50%~75%) Λ &。工序三通過(guò)四輥軋機(jī)軋長(zhǎng)軋制及邊部多向限寬壓縮變形，能夠獲得較好板 形。
[0017] 寬幅鎂合金厚板邊部多向預(yù)變形軋制方法與裝置，能夠限制軋制過(guò)程中鎂合金板 材寬展，改善邊部應(yīng)力分布狀態(tài)及各向異性，細(xì)化邊部組織，減小邊部裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)展， 通過(guò)獲得良好板形，提高鎂合金板材的成材率。
[0018] 本發(fā)明的特點(diǎn)及積極效果為： (1)本發(fā)明的寬幅鎂合金厚板邊部多向預(yù)變形軋制設(shè)備，立輥為孔形輥，輥身設(shè)計(jì)為圓 弧形狀，增加了鎂板邊部厚度方向與立輥的接觸面積，有利