一種鋁合金超厚板的軋制工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金超厚板的乳制工藝方法,尤其是指一種增加高強(qiáng)高韌鋁合 金超厚板芯部變形的乳制工藝,屬于有色金屬乳制加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 高強(qiáng)高韌鋁合金超厚板(厚度多150mm)是現(xiàn)代航空、航天、船舶制造及交通運(yùn)輸 等領(lǐng)域必不可少的重要結(jié)構(gòu)材料。熱乳是制備高強(qiáng)高韌鋁合金厚板工藝中最為關(guān)鍵的變形 手段,通過熱乳可實(shí)現(xiàn)板材的大變形,消除坯料的鑄造缺陷、細(xì)化晶粒,從而增強(qiáng)板材的整 體性能。變形量達(dá)到80%以上才能保證板材芯部變形充分、表層和芯部性能均一。
[0003] 生產(chǎn)高強(qiáng)高韌鋁合金超厚板的核心設(shè)備是大寬幅、大開口度的熱粗乳機(jī)、輥底式 淬火爐及大型拉伸機(jī)。配套設(shè)備包括大型熔煉和鑄造設(shè)備、鑄錠均熱爐、鑄錠鋸床、銑床、鑄 錠加熱等設(shè)備。專門的生產(chǎn)線包括輥底式淬火爐、拉伸機(jī)、水浸式超聲探傷、電導(dǎo)率測(cè)試設(shè) 備、時(shí)效爐、厚板精密鋸、包裝設(shè)備及特殊產(chǎn)品需要的表面拋光設(shè)備等。目前,高強(qiáng)高韌鋁合 金厚板的生產(chǎn)主要遵循以下兩種主要工藝流程:一是大尺寸方坯(熔煉或半連續(xù)鑄造)一 均勻化熱處理一熱乳一強(qiáng)韌化熱處理一預(yù)拉伸去應(yīng)力一成品;二是圓坯(熔煉或半連續(xù)鑄 造)一均勻化熱處理一熱鍛開坯成方坯一熱乳一強(qiáng)韌化熱處理一預(yù)拉伸去應(yīng)力一成品。
[0004] 按照第一種工藝流程,如果要生產(chǎn)最終厚度250mm以上的超厚板,為了保證板材 中心變形充分最小變形量按80%計(jì)算,貝lj大尺寸方還的原始厚度必須達(dá)到1250mm以上。不 僅現(xiàn)有的半連鑄工藝裝備無(wú)法制備如此厚的大尺寸方坯,而且僅有的大型乳機(jī)開口度也達(dá) 不到上述要求。針對(duì)工藝流程一難以在有限開口度下實(shí)現(xiàn)增加乳板總變形量的技術(shù)難題, 工程技術(shù)人員思考了許多方法,如最大限度地加大熱乳中的單道次壓下量,在單道次大壓 下量乳制時(shí),有可能在總變形量70 %左右時(shí)即可保證厚板芯部形成充分的變形組織。但是 仍然存在一些問題:首先,受材料塑性的制約,單道次壓下量不可能無(wú)限制加大;其次,即 使按總變形量70%考慮,大尺寸方坯的原始厚度及乳機(jī)開口度仍須達(dá)到1000mm以上,工業(yè) 上實(shí)現(xiàn)的難度仍然很大。
[0005] 采用第二種工藝流程來(lái)生產(chǎn)其基本思路是在熱乳工序前加一道熱鍛開坯工序, 增加坯料的總體變形程度。經(jīng)過反復(fù)墩粗、拔長(zhǎng),制成約400~500mm厚度的方形鍛件, 再通過熱乳制備出厚度200~250mm的板材。第二種工藝流程的優(yōu)點(diǎn)是在鑄造尺寸可接 受的范圍內(nèi)(如半連鑄(p8()〇nmi的圓錠),保證制品芯部獲得了充分的變形并保證了最 終板材的綜合性能。但受鍛造高徑比的限制(一般高徑比小于3:1),鍛件體積不可能太 大。例如使用f800mm的鑄錠,鍛造前其長(zhǎng)度不允許超過2400mm。經(jīng)計(jì)算,最多能夠制備 3500X 1400X 250mm的板材,其長(zhǎng)度不能滿足某些航空部件的使用要求。因此,第二種工藝 流程的應(yīng)用范圍具有一定的局限性。
[0006] 在普通工藝路線不能滿足航空工業(yè)需求的生產(chǎn)規(guī)格和性能的情況下,鋁合金加工 廠家探索了新型的乳制方法,在不增加總壓下量的前提下達(dá)到提高板材總變形率的效果。 如采用異步乳制工藝,使變形區(qū)內(nèi)形成"搓乳區(qū)",可達(dá)到增加芯部變形目的,但超厚板異步 乳制會(huì)在出口側(cè)出現(xiàn)翹曲的現(xiàn)象,板形很難控制,翹曲嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響乳板進(jìn)入下一乳制道 次,甚至?xí)p壞乳機(jī)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)高韌鋁合金超厚板(厚度彡150mm)的乳制加工 方法,以實(shí)現(xiàn)在不增加壓下量的前提下,增加被乳制板材的變形量,達(dá)到增加乳板的中心變 形,提高乳板變形和組織均勻性的目的。
[0008] -種鋁合金超厚板的乳制工藝方法,采用多道次乳制工藝,在板材的多道次乳制 過程中引入錯(cuò)位異步乳制方式,第一道次和第二道次采用常規(guī)乳制方式,其余道次全部采 用錯(cuò)位異步乳制。錯(cuò)位異步乳制的實(shí)現(xiàn)方法包括:(1)上、下工作輥的半徑或轉(zhuǎn)速不同,即 上、下工作輥半徑相同,通過調(diào)整上、下工作輥轉(zhuǎn)速不同實(shí)現(xiàn)異步;或上、下工作輥轉(zhuǎn)速相 同,通過調(diào)整上、下輥半徑不同實(shí)現(xiàn)異步;(2)上工作輥的線速度小于下工作輥的線速度; (3)將上工作輥的中心軸沿乳制方向調(diào)整一個(gè)錯(cuò)位量,使上工作輥的中心軸與下工作輥的 中心軸沿乳制方向存在錯(cuò)位量。
[0009] 本發(fā)明的乳制工藝中,采用的乳制坯料開口厚度是300~800mm,多道次乳制過程 為10~12道次乳制,乳制總壓下率多80%,其中,第一道次的壓下率是5%,第二道次的壓 下率是10% ;第一道次和第二道次乳制的速度是1. 5~2m/min。
[0010] 在多道次乳制過程中,第三道次至終乳道次采用錯(cuò)位異步乳制方法,每道次的異 速比(下工作輥的線速度/上工作輥的線速度)為1.3~1.5,且每道次的異速比相同。錯(cuò) 位異步乳制的錯(cuò)位量是25~45mm,且隨著道次的增加,錯(cuò)位量逐步增加,即下一道次的錯(cuò) 位量與上一道次的錯(cuò)位量相同或增加。錯(cuò)位異步乳制每道次的壓下量是乳制坯料初始厚度 的4. 5%~7%,壓下量隨著道次的增加逐步加大,即下一道次的壓下量與上一道次的壓下 量相同或加大。錯(cuò)位異步乳制每道次的乳制速度是10~15m/min,乳制速度隨著道次的增 加逐漸增加,即下一道次的乳制速度與上一道次的乳制速度相同或增加。
[0011] 在多道次乳制過程中,第一道次乳制的咬入溫度是425°C~450°C,終乳的咬入溫 度是 400°C~410°C。
[0012] 本發(fā)明的鋁合金超厚板的乳制工藝,在不增加壓下量的前提下,增加了被乳制板 材的變形量,增加了乳板的中心變形,提高了乳板變形和組織均勻性。采用多道次錯(cuò)位異步 乳制與常規(guī)乳制相比,板材的最小等效應(yīng)變可以提高20%以上,等效應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)方差下降 30%以上。
[0013] 下面通過附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明,但并不意味著對(duì)本發(fā)明保護(hù) 范圍的限制。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是錯(cuò)位異步乳制示意圖。
[0015] 主要附圖標(biāo)記:
[0016] 1坯料 2上乳輥
[0017] 3下乳輥
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明的鋁合金超厚板的乳制工藝,對(duì)乳制坯料1進(jìn)行多道次乳制,在板材的多 道次過程中引入錯(cuò)位異步乳制方式,第一道次和第二道次采用常規(guī)乳制方式,其余道次全 部采用錯(cuò)位異步乳制。錯(cuò)位異步乳制的實(shí)現(xiàn)方法如圖1所示,上乳輥2、下乳輥3的半徑d 相同,通過調(diào)整上乳輥2、下乳輥3的轉(zhuǎn)速w不同實(shí)現(xiàn)異步;或上乳輥2、下乳輥3的轉(zhuǎn)速w 相同,通過調(diào)整上乳輥2、下乳輥3的半徑d不同實(shí)現(xiàn)異步;(2)上乳輥2的線速度Vl小于 下乳輥3的線速度v 2; (3)將上乳輥2的中心軸沿乳制方向調(diào)整一個(gè)錯(cuò)位量s。
[0019] 本發(fā)明采用的乳制坯料開口厚度是300~800mm,乳制過程分為10~12道次,乳 制總壓下率多80%,其中,前兩道次常規(guī)乳制過程中第一道次的壓下率是5%,第二道次的 壓下率是10%。第三道次至終乳道次均采用錯(cuò)位異步乳制方法,其中,每道次的異速比v 2/ 心在1. 3~1. 5之間,且每道次均采用相同的異速比。錯(cuò)位異步乳制的錯(cuò)位量s的值是25~ 45mm,且隨著道次的增加,錯(cuò)位量逐步增加。錯(cuò)位異步乳制的壓下量隨著道次的增加逐步加 大,每道次的壓下量是乳坯初始厚度的4. 5%~7%。
[0020] 第一道次乳制咬入溫度是425°C~450°C,終乳咬入溫度是400°C~410°C。前兩 道次常規(guī)乳制的速度是1. 5~2m/min,錯(cuò)位異步乳制每道次的乳制速度是10~15m/min, 隨著道次的增加逐漸增加乳制速度。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 實(shí)驗(yàn)所用鋁合金牌號(hào)為7150鋁合金,乳制所采用的乳機(jī)上、下工作輥的半徑相 同,均為525mm ;初始乳還厚度為300mm,長(zhǎng)度為1200mm。共采用10道次乳制,第一道次和 第二道次均采用常規(guī)乳制方式,即調(diào)節(jié)上下乳輥轉(zhuǎn)速相同,錯(cuò)位量s為零,乳坯初始加熱溫 度為430°C,每道次的壓下量均為15mm,第一道次和第二道次乳制的速度均為1. 6m/min。
[0023] 第3道次至第10道次采用錯(cuò)位異步乳制,通過調(diào)整上、下工作輥的轉(zhuǎn)速和錯(cuò)位量 來(lái)實(shí)現(xiàn)錯(cuò)位異步乳制,調(diào)節(jié)上、下工作輥的轉(zhuǎn)速,使每道次的異速比均為1. 32,第3道次至 第 10 道次的錯(cuò)位量分別為:25111111、25111111、25111111、27111111、27111111、27111111、3〇111111、3〇111111;每道次的壓下 量分別為:20mm、20mm、25mm、25mm、25mm、28mm、28mm、28mm。第3道次至第5道次的乳制速度 均為10m/min,第6道次至第8道次的乳制速度均為12m/min,第9道次和第10道次的乳制 速度均為14m/min。終乳溫度為400°C。
[0024] 經(jīng)過上述10道次錯(cuò)位異步乳制后,與常規(guī)的同步乳制相比,最終乳制所獲得的板 材的最小等效應(yīng)變提高22. 1 %、平均等效應(yīng)變提高5. 3%、等效應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)方差下降44. 4%, 通過錯(cuò)位異步乳制方式有效地提高厚板的芯部變形,并且顯著提高了變形均勻性。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 實(shí)驗(yàn)所用鋁合金牌號(hào)為7050鋁合金,乳制所采用的乳機(jī)上、下工作輥的半徑相 同,均為600mm ;初始乳還厚度為400mm,長(zhǎng)度為1200mm。共采用10道次乳制,第一道次和 第二道次均采用常規(guī)乳制方式,即調(diào)節(jié)上、下乳輥轉(zhuǎn)速相同,錯(cuò)位量s為零,乳坯初始加熱 溫度為430°C,每道次的壓下量均為20mm,第一道次和第二道次乳制的速度均為2m/min。
[0027] 第3道次至第10道次采用錯(cuò)位異步乳制,通過調(diào)整上、下工作輥的轉(zhuǎn)速和錯(cuò)位量 來(lái)實(shí)現(xiàn)錯(cuò)位異步乳制,調(diào)節(jié)上、下工作輥的轉(zhuǎn)速,使每道次的異速比均為1. 4,第3道次至第 10道次的錯(cuò)位量分別為:25mm、25mm、30mm、30mm、30mm、30mm、35mm、35mm ;每道次的壓下量 分別為:25mm. 25mm. 30mm. 30mm. 30mm. 30mm. 30mm. 30mm〇第3道次至第5道次的乳制速度均 為11. 5m/min,第6道次至第8道次的乳制速度均為13m/min,第9道次和第10道次的乳制 速度均為15m/min。終乳溫度為400°C。
[0028] 經(jīng)過上述10道次錯(cuò)位異步乳制后,與常規(guī)的同步乳制相比,最終乳制所獲得的 板材的最小等效應(yīng)變提高38. 1 %、平均等效應(yīng)變提高20. 7 %、等效應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)方差下降 31. 5%,通過錯(cuò)位異步乳制方式有效地提高厚板的芯部變形,并且顯著提高了變形均勻性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋁合金超厚板的乳制工藝方法,采用多道次乳制工藝,其特征在于:在板材的 多道次乳制過程中引入錯(cuò)位異步乳制方式,第一道次和第二道次采用常規(guī)乳制方式,其余 道次采用錯(cuò)位異步乳制;所述的錯(cuò)位異步乳制過程中,上、下工作輥的半徑或轉(zhuǎn)速不同;上 工作輥的線速度小于下工作輥的線速度;上工作輥的中心軸與下工作輥的中心軸沿乳制方 向存在錯(cuò)位量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金超厚板的乳制工藝方法,其特征在于:采用的乳制坯 料開口厚度是300~800mm〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金超厚板的乳制工藝方法,其特征在于:所述的多道次 乳制過程為10~12道次乳制,乳制總壓下率多80%,第一道次的壓下率是5%,第二道次 的壓下率是10%。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁合金超厚板的乳制工藝方法,其特征在于:第一道次和第 二道次乳制的速度是1. 5~2m/min。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金超厚板的乳制工藝方法,其特征在于:所述的多道次 乳制過程中,第三道次至終乳道次采用錯(cuò)位異步乳制方法,每道次的異速比為1. 3~1. 5, 且每道次的異速比相同。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金超厚板的乳制工藝方法,其特征在于:所述的錯(cuò)位量 是25~45mm,且隨著道次的增加,錯(cuò)位量逐步增加。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金超厚板的乳制工藝方法,其特征在于:所述的錯(cuò)位異 步乳制,每道次的壓下量是乳制坯料初始厚度的4. 5%~7%,壓下量隨著道次的增加逐步 加大。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金超厚板的乳制工藝方法,其特征在于:第一道次乳制 的咬入溫度是425 °C~450 °C,終乳的咬入溫度是400 °C~410 °C。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金超厚板的乳制工藝方法,其特征在于:所述的錯(cuò)位異 步乳制,每道次的乳制速度是10~15m/min,乳制速度隨著道次的增加逐漸增加。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁合金超厚板的軋制工藝方法,屬于有色金屬軋制加工領(lǐng)域。該方法采用多道次軋制工藝,在板材的多道次軋制過程中引入錯(cuò)位異步軋制方式,第一道次和第二道次采用常規(guī)軋制方式,其余道次采用錯(cuò)位異步軋制;錯(cuò)位異步軋制過程中,上、下工作輥的半徑或轉(zhuǎn)速不同;上工作輥的線速度小于下工作輥的線速度;上工作輥的中心軸與下工作輥的中心軸沿軋制方向存在錯(cuò)位量。采用多道次錯(cuò)位異步軋制與常規(guī)軋制相比,板材的最小等效應(yīng)變可以提高20%以上,等效應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)方差下降30%以上。
【IPC分類】B21B1/38, B21B3/00
【公開號(hào)】CN105710129
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410737605
【發(fā)明人】程磊, 黃國(guó)杰, 肖偉, 王建偉, 王立根
【申請(qǐng)人】北京有色金屬研究總院