Способ асимметричной прокатки холоднокатаной ленты из алюминиевого сплава АД33 Российский патент 2024 года по МПК B21B1/22 B21B3/00 B21B37/46 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления лент из алюминиевого сплава, и может быть использовано в транспортном машиностроении, строительстве и судостроении.

Известен способ прокатки Al-Mg сплавов, содержащий холодную прокатку в несколько проходов, при котором прокатку осуществляют со степенью деформации за проход 40-45 %, при этом между проходами охлаждают металл до 70-80°C (а.с. 878386, В21В 3/0).

К недостаткам аналога можно отнести сложность технологического процесса, пониженную технологическую пластичность, а также низкую производительность изготавливаемой ленты.

Известен способ прокатки ленты из алюминиевых сплавов, включающий холодную прокатку ленты в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей до суммарной степени деформации 75-95 % с минимальной единичной степенью деформации 50 %, при этом окружные скорости валков задают из соотношений, а максимальная единичная степень деформации при прокатке не превышает 75 % и после каждого прохода полосу охлаждают до температуры 20-25°C (Пат. РФ 2622195, B21B 1/28).

Недостатком аналога является трудоемкость технологического процесса, энергозатратность, а также пониженная технологическая пластичность при производстве лент.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ асимметричной прокатки холоднокатаной ленты из алюминиевого сплава АМг6, включающий холодную прокатку ленты в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей, при этом прокатку осуществляют за один проход с обжатием ɛ=8-65%, а окружную скорость верхнего валка задают равной V₁=1,9-2,1 об/мин, а нижнего валка V₂=5V₁ об/мин (Пат. РФ 2793650, B21B 1/28, B21B 3/00).

Недостатком прототипа является невозможность обеспечения при данных режимах сокращения технологического цикла.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в получении тонких лент из алюминиевого сплава АД33 с повышенной технологической пластичностью.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной проблемы, заключается в создании необходимых условий деформации при асимметричной прокатке за один проход, обеспечивающих получение ленты из алюминиевого сплава АД33 с повышенной технологической пластичностью, что позволит сократить технологический цикл.

Поставленная проблема решается тем, что способ асимметричной прокатки холоднокатаной ленты из алюминиевого сплава, включающий холодную прокатку ленты в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей за один проход, согласно изменению, прокатку осуществляют с обжатием ɛ=40-50%, при этом окружную скорость верхнего валка задают равной V₁=2-4 об/мин, а окружную скорость нижнего валка V₂=8-9 об/мин.

Для получения продукции из алюминиевого сплава с повышенной технологической пластичностью осуществлять холодную прокатку полосы за один проход в валках с рассогласованием их окружных скоростей менее чем в 2 раза нецелесообразно, так как при этом снижается интенсивность сдвиговой деформации, следовательно, не происходит достаточного разогрева сплава, что ведет к снижению технологической пластичности. Асимметричная прокатка с обжатием менее 40 % нецелесообразна, так как получаемые показатели твердости соответствуют показателям твердости при симметричной прокатке, что свидетельствует о неизменном показателе технологической пластичности.

При рассогласовании окружных скоростей более чем в 4,5 раза и с обжатием свыше 50 % за один проход происходит появление поверхностных дефектов.

Для получения продукции из алюминиевого сплава с повышенной технологической пластичностью осуществлять холодную прокатку полосы за один проход в валках с рассогласованием их окружных скоростей и со скоростью V₁<2 об/мин нецелесообразно, так как за один проход происходит значительная интенсификация сдвиговой деформации, что приводит к чрезмерному разогреву, вплоть до оплавления прокатываемого образца сплава и налипание его на прокатные валки.

Для получения продукции из алюминиевого сплава с повышенной пластичностью осуществлять холодную прокатку полосы за один проход в валках с рассогласованием их окружных скоростей и со скоростью V₁˃4 об/мин нецелесообразно, так как при этом снижается интенсивность сдвиговой деформации, следовательно, не происходит достаточного разогрева сплава, что ведет к снижению технологической пластичности сплава.

Совокупность признаков заявляемого способа позволяет обеспечить интенсификацию процесса фрагментирования зерен сплава за счет действия больших сдвиговых деформаций в процессе асимметричной прокатки.

Для обоснования преимуществ заявляемого способа в лабораторных условиях был изготовлен алюминиевый сплав следующего химического состава, мас. %: Mg – 0,8; Mn – 0,15; Fe – 0,7; Si – 0,8; Zn – 0,25; Ti – 0,15; Cu – 0,4; Cr – 0,35; Al – остальное. Листовые заготовки из алюминиевого сплава имели размеры: длину 100,0 мм; ширину 25,0 мм; толщину 2,0 мм.

Способ асимметричной прокатки алюминиевого сплава осуществляли следующим образом. Предварительно, исходя из конечной толщины изделия, задавали степень обжатия заготовки. В соответствии с формулой изобретения нижнему и верхнему валку задавали разные окружные скорости. В рабочие валки подавали заготовку из алюминиевого сплава и прокатывали ее за один проход. Листовые заготовки алюминиевых сплавов подвергались прокатке при комнатной температуре. Прокатку вели без смазки, на сухих валках во всех случаях.

Измерение усилия и моментов прокатки осуществлялось с помощью системы управления лабораторно-промышленного стана дуо 400, обеспечивающей запись количественного изменения параметров технологического процесса. В ходе экспериментов выполнялось условие повторяемости (сходимости) результатов (с 95 %-ной доверительной вероятностью) измерения усилия и моментов прокатки [1. ГОСТ 9012-59 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю. - М.: Стандартинформ, 1960. – 39 с.; 2. Румянцев М.И. Статистические методы для обработки и анализа числовой информации, контроля и управления качеством: учебное пособие / М.И. Румянцев, Н.А. Ручинская // Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова». – 2008. – 210 с.].

Измерение толщины лент, полученных после прокатки, производили цифровым микрометром 06-11-44. В ходе экспериментов выполнялось условие повторяемости (сходимости) результатов (с 95 %-ной доверительной вероятностью) измерения толщины полученных после прокатки лент, при этом расхождение между результатами составило от 0,001 мм (для толщины 0,5 мм) до 0,005 мм (для толщины 5,3 мм). [1, 2].

Замер твердости полученных алюминиевых лент осуществляли на твердомере EMCO TEST M4C/R G3 методом Бринелля. В ходе экспериментов выполнялось условие повторяемости (сходимости) результатов (с 95 %-ной доверительной вероятностью) измерения твердости полученных после прокатки лент [1, 2]. В ходе экспериментов выполнялось условие повторяемости (сходимости) результатов (с 95 %-ной доверительной вероятностью) измерения толщины полученных после прокатки лент.

Результаты проведенных экспериментов прокатки лент из заявляемого сплава с различным отношением скоростей рабочих валков представлены в таблице.

Увеличение отношения скоростей валков до V₂/V₁ = 4,5 приводило к возможности увеличения обжатия образца до 50 % при более низких показателях твердости по сравнению с симметричной прокаткой. При обжатии 70 % происходило разрушение образцов.

Результаты проведения испытаний показали, что при симметричной прокатке (V₂/V₁= 5/5) термически не упрочняемого алюминиевого сплава образец разрушался при попытке продеформировать его до толщины 1,2 мм (относительная степень обжатия 50 %), усилие прокатки при этом составило 350 кН.

Введение асимметрии за счет увеличения отношения скоростей рабочих валков до 4,5 (V₂/V₁ = 9/2) приводит к уменьшению значений усилия прокатки. Указанная выше величина рассогласования валков позволяет за один проход увеличить относительную степень обжатия до 50 %. При этом, несмотря на увеличение степени обжатия (до 50 %), наблюдается резкое снижение усилия прокатки в 2,8 раза при рассогласовании скоростей валков, равном: твердость при этом снижается на 5 %.

Результаты опытов показали, что полученные режимы позволят получить ленту, обладающую высокой технологической пластичностью, что даст возможность исключить дополнительную термическую обработку (отжиг), а также сократить количество циклов прокатки.

Таким образом, при создании необходимых условий деформации при асимметричной прокатке появляется возможность проведения процесса прокатки за один проход с повышенными значениями степени обжатия, при этом величины усилия прокатки и твердости полученной ленты снижаются, что позволяет проводить дальнейшую технологическую обработку полосы из заявляемого сплава без дополнительной термической обработки.

Таблица

Параметры прокатки лент из алюминиевого сплава АД33

№
экспери-мента Усилие,
кН Скорость верхнего валка, об/мин Скорость нижнего валка, об/мин V₂/V₁ Толщина после прокатки, мм Обжа-тие, % Твердость, HВ 1 149 5 5 1 1,88 6 110 2 200 5 5 1 1,60 20 113 3 229 5 5 1 1,40 30 112 4 350 5 5 1 1,20 40 разрушение образца 5 120 2 9,1 4,55 1,0 50 поверхностные дефекты 6 118 1,9 9,0 4,74 1,0 50 поверхностные дефекты 7 132 4,2 8,0 1,9 1,2 40 115 8 108 3,0 9,0 3,0 1,2 40 112 9 150 3,0 9,0 3,0 1,0 50 114 10 120 4,0 8,0 2,0 1,2 40 107 11 108 4,0 8,0 2,0 1,22 39 110 12 173 4,0 8,0 2,0 1,22 51 поверхностные дефекты 13 343 4,0 8,0 2,0 1,22 70 разрушение образца 14 123 2,0 9,0 4,5 1,0 50 107 15 130 2,0 9,0 4,5 0,98 51 поверхностные дефекты

Изобретение относится к способу асимметричной прокатки холоднокатаной ленты из алюминиевого сплава АД33. Осуществляют холодную прокатку ленты в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей за один проход. Прокатку осуществляют с обжатием 40-50%. Окружную скорость верхнего валка задают равной V₁=2-4 об/мин, а окружную скорость нижнего валка V₂=8-9 об/мин. В результате сокращается технологический цикл прокатки и усилия при прокатке металла. 1 табл.

Способ асимметричной прокатки холоднокатаной ленты из алюминиевого сплава АД33, включающий холодную прокатку ленты в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей за один проход, отличающийся тем, что прокатку осуществляют с обжатием 40-50%, при этом окружную скорость верхнего валка задают равной V₁=2-4 об/мин, а окружную скорость нижнего валка V₂=8-9 об/мин.