鋁合金板粗軋頭尾及邊部形狀控制研究.pdf

1、鋁及鋁合金材料具有密度小、比強度和比硬度大、耐磨耐腐蝕且易加工等性能優(yōu)勢，在交通運輸、航空航天、建筑和橋梁等工業(yè)領域獲得了較快的發(fā)展和應用。鋁及鋁合金加工材中產量最大、應用最廣的是鋁及鋁合金板帶材。粗軋作為鋁板帶軋制生產的初始階段，研究其生產過程中板帶頭尾和邊部的變形及影響因素對鋁合金板帶成材質量及后續(xù)加工生產具有重要意義。
　　本文以中國二重(德陽)重裝股份有限公司項目“熱軋鋁板帶軋制規(guī)程設計與優(yōu)化軟件開發(fā)”為背景，以3003和

2、5052鋁合金材料為主要研究對象，重點進行鋁合金厚板粗軋過程中頭尾雙鼓變形切除模型研究、變端面連續(xù)可逆軋制模擬分析及立輥軋制對邊部變形的數(shù)值模擬，并且開發(fā)基于機器視覺的板坯形狀檢測系統(tǒng)軟件。
　　以二重提供的鋁合金板材為研究對象，在Gleeble3800熱模擬機上開展了鋁合金材料的熱壓縮實驗，測試獲得了不同溫度、應變速率和變形條件下的真實應力應變曲線；利用 JMatPro軟件，計算了鋁合金材料的熱導率、比熱容、彈性模量和泊松比等物

3、理參數(shù)；通過設計實驗測得鋁合金材料的空冷溫降曲線，利用反傳熱法反求得兩種鋁合金表面綜合換熱系數(shù)。
　　為進行鋁合金厚板粗軋過程中頭尾雙鼓形缺陷研究、頭尾切除量預測模型研究及變端面軋制過程分析，采用Deform剛塑性有限元分析方法，建立了鋁合金粗軋頭尾切除量預測模型，模擬分析了板坯厚度、單道次壓下量等工藝參數(shù)對頭尾變形的影響，并得出頭尾切除量預測公式；通過建立軋件端部梯形端面、圓弧端面、普通端面鋁合金連續(xù)可逆軋制模型，綜合分析了變端

4、面對頭尾切除量的影響規(guī)律及切除量預測模型；將頭尾切除量預測模型與實際生產現(xiàn)場測量結果作對比，驗證預測模型的有效性。結果表明：頭尾雙鼓變形深度受板坯壓下量和板坯厚度的綜合影響，并呈現(xiàn)出單變形量下的線性變化；變端面方式能明顯抵消部分雙鼓變形過程，顯著降低板坯頭尾切除量；頭尾切除量預測模型與實際生產測量結果相近，預測模型具有很好的實用性。
　　為進行鋁合金厚板粗軋過程立輥軋制對板坯邊部變形影響分析，采用Deform軟件分別建立了粗軋過程

5、全流程無立輥軋制的三維模型，分析了無立輥軋制情況下板坯多道次軋制后邊部的雙鼓變形程度，并研究了壓下量、板坯厚度等工藝參數(shù)對側邊鼓形深度的影響規(guī)律；建立了立輥-平輥軋制模型，分析了立輥壓下量對立輥軋制和后續(xù)平輥軋制中軋件變形的影響規(guī)律，同時還進行了粗軋過程全流程有立輥軋制的三維模擬，研究了投入立輥軋邊工藝后鋁合金板坯粗軋過程的邊部變形情況。結果表明：立輥軋制使側邊的雙鼓形由局部變形轉變?yōu)檎w變形，降低了側邊出現(xiàn)雙邊疊軋的影響。在熱軋過程中

6、的合適道次需設置滾邊工序，可以有效消除軋制側面的雙鼓形。立輥軋制進行道次、軋制壓下量等這些因素都會直接影響軋件側邊變形的最終效果。
　　此外，本文還針對目前鋁合金板熱軋實際生產過程中對板坯頭尾及邊部變形缺少有效檢測手段，導致立輥投入、頭尾切除時機及數(shù)值無法精確控制的問題，提出一種基于機器視覺的板坯形狀檢測系統(tǒng)，并對檢測系統(tǒng)軟件進行了初步開發(fā)。通過檢測系統(tǒng)軟件測試實驗，結果表明，檢測系統(tǒng)軟件通過對離線采集的板坯圖像分析后可以得出板坯