鋁合金冷軋板帶材的缺陷分析

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1、鋁合金冷軋板帶材的缺陷分析班級(jí)：成型1002姓名：林晶晶學(xué)號(hào)：3100704030摘要：分析了鋁合金擠壓制品常見(jiàn)缺陷產(chǎn)生原因,以便得到相應(yīng)的預(yù)防措施。這些措施可確保鋁擠壓制品，有顯著經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：鋁合金；擠壓制品；缺陷分析1引言1.1鋁合金鋁合金是以鋁為基的合金總稱(chēng)。主要合金元素包括：銅、硅、鎂、鋅、錳，次要合金元素包括：鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金的密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，在工業(yè)上使用廣泛，其使用量?jī)H次于鋼。1.2板帶材的工藝缺陷板帶材的軋制過(guò)程中，由于連鑄鋼坯、軋制設(shè)

2、備和軋制工藝等原因，易在板帶材表面出現(xiàn)裂紋、氧化皮、結(jié)疤、輥印、刮傷、孔洞、針眼、鱗片、表皮分層和麻點(diǎn)等缺陷，不僅影響產(chǎn)品外觀，而且降低了產(chǎn)品的抗腐蝕性、抗磨性和疲勞極限等使用性能。如果要提高板帶材的表面質(zhì)量，首先必須解決板帶材表面質(zhì)量的檢測(cè)和分類(lèi)問(wèn)題，繼而分析相應(yīng)缺陷產(chǎn)生的原因，最終提出消除缺陷的解決方案。所以我們要對(duì)板帶材表面各種缺陷進(jìn)行有效地檢測(cè)，及時(shí)報(bào)告缺陷的大小、位置、范圍、嚴(yán)重程度，將結(jié)果傳送給后續(xù)工藝進(jìn)行參考，并采取措施，以降低廢品率，從而帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。1.3冷軋冷軋的優(yōu)點(diǎn)：（1）成型速度快、產(chǎn)量高，且不損傷涂層，可以做成多種多樣

3、的截面形式，以適應(yīng)使用條件的需要；（2）冷軋可以使鋼材產(chǎn)生很大的塑性變形，從而提高了鋼材的屈服點(diǎn)。冷軋的缺點(diǎn)：（1）雖然成型過(guò)程中沒(méi)有經(jīng)過(guò)熱態(tài)塑性壓縮，但截面內(nèi)仍然存在殘余應(yīng)力，對(duì)鋼材整體和局部屈曲的特性必然產(chǎn)生影響；（2）冷軋型鋼樣式一般為開(kāi)口截面，使得截面的自由扭轉(zhuǎn)剛度較低。在受彎時(shí)容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，受壓時(shí)容易出現(xiàn)彎扭屈曲，抗扭性能較差；（3）冷軋成型鋼壁厚較小，在板件銜接的轉(zhuǎn)角處又沒(méi)有加厚，承受局部性的集中荷載的能力弱。2鋁及鋁合金板帶材表面的鋁粉缺陷分析2.1鋁粉缺陷產(chǎn)生的機(jī)理穩(wěn)定軋制過(guò)程中,變形區(qū)內(nèi)的金屬受軋輥徑向壓力N和切向摩擦力T的作用,前

4、滑區(qū)內(nèi)的金屬運(yùn)動(dòng)速度快于軋輥表面線(xiàn)速度,摩擦力T前阻止金屬軋制,后滑區(qū)內(nèi)的金屬運(yùn)動(dòng)速度慢于軋輥表面線(xiàn)速度,摩擦力T后將金屬拽入軋輥,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定軋制的條件是:ΣFx=T后x-Nx-T前x=0由上式可知,摩擦力的存在是實(shí)現(xiàn)軋制的必要條件,后滑區(qū)的摩擦力為實(shí)現(xiàn)軋制提供動(dòng)力;無(wú)論前滑區(qū)還是后滑區(qū)軋件和軋輥都存在相對(duì)滑動(dòng),軋輥和軋件之間的摩擦為滑動(dòng)摩擦,而當(dāng)物體在外力作用下克服摩擦力而反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)導(dǎo)致表面物質(zhì)的不斷磨損。在軋制過(guò)程中,雖然有運(yùn)動(dòng)的軋輥和軋件把潤(rùn)滑劑帶入逐漸收斂的楔形間隙,產(chǎn)生強(qiáng)烈的油楔效應(yīng),具備一定的流體動(dòng)壓潤(rùn)滑條件,在流體潤(rùn)滑條件下軋制時(shí),軋

5、輥和軋件被油膜隔開(kāi),磨損較小,但因高溫、高壓的軋制條件及相對(duì)潤(rùn)滑能力較差的礦物基礎(chǔ)油的使用,輥縫內(nèi)油膜厚度很小,難以出現(xiàn)完全的流體潤(rùn)滑,變形區(qū)內(nèi)的摩擦為混合摩擦,有軋輥和軋件的接觸,軋輥上的微凸體和軋件上微凸體粘著,當(dāng)軋輥和軋件相對(duì)滑動(dòng)時(shí),粘接點(diǎn)被剪斷,同時(shí),堅(jiān)硬的軋輥微凸體壓入軟質(zhì)軋件,犁溝軟質(zhì)的軋件表面,磨損軋輥和軋件。鋁粉主要是由于軋輥和軋件之間的粘著磨損引起。1.1鋁粉缺陷的主要影響因素2.2.1軋輥粗糙度的影響軋輥粗糙度越大,軋輥表面微凸起部分的尖峰高度越高,與軋件的接觸、粘著區(qū)面積越大,故摩擦因數(shù)越大,摩擦力、軋制力也越大,從而與軋件的磨

6、損越大,產(chǎn)生的鋁粉越多。冷軋的后幾道次應(yīng)選擇粗糙度較小的軋輥,一般Ra值在0.2～0.4μm之間。軋件粗糙度過(guò)大也將增加鋁粉的產(chǎn)生,軋件粗糙度主要因?yàn)樯系来诬堓伌植诙纫?故連續(xù)兩道次間軋輥粗糙度差值不宜過(guò)大,Ra差值應(yīng)小于0.3μm。鑄軋來(lái)料氧化皮較厚,表面附有石墨微粒,摩擦因數(shù)過(guò)小,軋制時(shí)容易打滑,降低軋制速度,一般選擇Ra值0.55～0.8μm的較粗軋輥軋制第一道次。更為重要的是第一道次采用較粗軋輥充分清除氧化皮可提高表面質(zhì)量,減少后續(xù)道次鋁粉的產(chǎn)生。2.2.2　變形區(qū)溫度的影響冷軋過(guò)程中,隨變形區(qū)溫度的升高,軋制油粘度降低,油膜厚度、強(qiáng)度減小

7、,摩擦因數(shù)增大,摩擦力、軋制力增大,軋輥對(duì)帶材的磨損程度加大,產(chǎn)生的鋁粉增多。控制入口料溫,減少連續(xù)軋制的道次可減少鋁粉。2.2.3　壓下率的影響壓下率增加,單位體積的金屬變形量增加,單位壓力增大;隨著壓下率的增加,變形區(qū)長(zhǎng)度增加,軋制力增加;隨變形區(qū)長(zhǎng)度、軋制力的增加,進(jìn)入輥縫的油膜厚度減少,摩擦因數(shù)增大;軋制力和摩擦因數(shù)的增加將導(dǎo)致摩擦力的增加,增加帶材的磨損。因此,減小道次壓下率有利于減少鋁粉的產(chǎn)生。2其他缺陷分析2.1鋁鑄錠與擠壓裂紋鋁鑄錠在結(jié)晶過(guò)程凝固后，因鋁鑄錠形成的多種應(yīng)力疊加超過(guò)鋁鑄錠本身抗拉強(qiáng)度引起鑄錠內(nèi)裂，導(dǎo)致擠壓時(shí)裂紋擴(kuò)展成廢品

8、。鋁鑄錠裂紋有兩種：一種是裂紋一般沿晶開(kāi)裂，開(kāi)裂處發(fā)黑，已被氧化，裂紋成鋸齒狀，形狀不規(guī)則；另一種則是冷裂紋