RU2794211C1 - Method for asymmetric rolling of d6 aluminium alloy strip (embodiments) - Google Patents

Abstract

FIELD: pressure processing of metals.

SUBSTANCE: invention is related to methods for manufacturing strips of aluminium alloy D16, and can be used in aerospace engineering and transport engineering. The method of rolling a strip of aluminium alloy D16 includes cold rolling of a strip in two rolls with mismatching circumferential speeds, according to the first embodiment, rolling is carried out in one pass with compression ε=12-35%, while the circumferential speeds of the lower and upper work rollers, V₂ and V₁, respectively, are set in the following ratio: V₂/V₁ = 3.8-4.2. According to the second embodiment, rolling is carried out in one pass with compression ε=36-80%, while the circumferential speeds of the lower and upper work rollers, V₂ and V₁, respectively, are set in the following ratio: V₂/V₁ = 4.8-5.2.

EFFECT: obtaining a fragmented metal structure due to large shear deformations during asymmetric rolling in one pass, reducing technological operations, reducing effort during metal rolling and reducing wear of rollers.

2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности, к способам изготовления полос из алюминиевого сплава Д16, и может быть использовано в авиакосмической технике и транспортном машиностроении.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular, to methods for manufacturing strips of aluminum alloy D16, and can be used in aerospace engineering and transport engineering.

Известен также способ производства листов при рассогласовании окружных скоростей валков до 6,0-12,0%. Способ позволяет снизить силу прокатки и применяется при производстве толстых и тонких листов, но особенно эффективен при холодной прокатке тонких листов на низких очагах деформации (см. Рудской А.И., Лунев В.А. Теория и технология прокатного производства: Учеб. пособие. СПб.: Наука, 2005. - с. 87-91).There is also known a method for the production of sheets with a mismatch of the circumferential speeds of the rolls up to 6.0-12.0%. The method allows to reduce the rolling force and is used in the production of thick and thin sheets, but is especially effective for cold rolling of thin sheets at low deformation centers (see Rudskoy A.I., Lunev V.A. Theory and technology of rolling production: Textbook. St. Petersburg: Nauka, 2005. - pp. 87-91).

Недостатком данного способа является невозможность получения листов с пониженной твердостью из-за малой степени асимметрии при прокатке.The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining sheets with reduced hardness due to the low degree of asymmetry during rolling.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ производства холоднокатаной полосы, включающий холодную прокатку полосы в валках при рассогласовании их окружных скоростей, причем холодную прокатку осуществляют в валках с шероховатостью 6,0-12,0 мкм Ra, окружную скорость которых задают из условия:The closest analogue to the claimed method is a method for the production of cold-rolled strip, including cold rolling of the strip in rolls with a mismatch of their peripheral speeds, and cold rolling is carried out in rolls with a roughness of 6.0-12.0 μm Ra, the peripheral speed of which is set from the condition:

V₁≥2V₂,V ₁ ≥2V ₂ ,

где: V₁ - окружная скорость первого валка, м/с;where: V ₁ - circumferential speed of the first roll, m/s;

V₂ - окружная скорость второго валка, м/с, при этом прокатку полосы ведут до суммарной степени деформации 75-95% с единичной степенью деформации не менее 50% (см. патент РФ №2542212, В21В 1/28).V ₂ - circumferential speed of the second roll, m/s, while rolling the strip is carried out to a total degree of deformation of 75-95% with a single degree of deformation of at least 50% (see RF patent No. 2542212, V21V 1/28).

Недостатком данного способа является то, что при холодной прокатке с рассогласованием окружных скоростей валков из условия V₁≥2V₂ и при заданной шероховатости 6,0-12,0 мкм Ra создается по всему сечению полосы интенсивная сдвиговая деформация, способствующая повышению прочностных свойств и твердости. При этих условиях невозможно получить листы с пониженной твердостью.The disadvantage of this method is that during cold rolling with a mismatch of the circumferential speeds of the rolls from the condition V ₁ ≥2V ₂ and at a given roughness of 6.0-12.0 μm Ra, intense shear deformation is created over the entire cross section of the strip, which contributes to an increase in strength properties and hardness . Under these conditions, it is impossible to obtain sheets with reduced hardness.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в получении тонких полос из алюминиевого сплава Д16 с пониженной твердостью.The technical problem solved by the invention is to obtain thin strips of aluminum alloy D16 with reduced hardness.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной проблемы, заключается в создании условий в очаге деформации, обеспечивающих получение фрагментированной структуры металла вследствие больших сдвиговых деформаций при асимметричной прокатке за один проход.The technical result, which provides a solution to the problem posed, is to create conditions in the deformation zone that provide a fragmented metal structure due to large shear deformations during asymmetric rolling in one pass.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе прокатки полосы из алюминиевого сплава Д16, включающем холодную прокатку полосы в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей, согласно изменению, прокатку осуществляют за один проход при обжатии ε=12-35%, при этом окружные скорости валков задают из соотношения:

где V₂ - нижний рабочий валок, V₁ - верхний рабочий валок. Технический результат достигается и по второму способу асимметричной прокатки полосы из алюминиевого сплава Д16, включающему холодную прокатку полосы в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей, согласно изменению, прокатку осуществляют за один проход прокатку осуществляют за один проход при обжатии ε=36-80%, при этом окружные скорости валков задают из соотношения:

где V₂ - нижний рабочий валок, V₁ - верхний рабочий валок.The problem is solved by the fact that in the known method of rolling a strip of aluminum alloy D16, including cold rolling of the strip in two rolls with a mismatch of their circumferential speeds, according to the change, rolling is carried out in one pass with a reduction of ε=12-35%, while the circumferential speeds rolls are set from the ratio:

where V ₂ - lower work roll, V ₁ - upper work roll. The technical result is also achieved by the second method of asymmetric rolling of a strip of aluminum alloy D16, which includes cold rolling of a strip in two rolls with a mismatch of their circumferential speeds, according to the change, rolling is carried out in one pass, rolling is carried out in one pass with reduction ε = 36-80%, in this case, the circumferential speeds of the rolls are set from the ratio:

where V ₂ - lower work roll, V ₁ - upper work roll.

В заявляемом способе окружные скорости валков, задаваемые из соотношений, и степень деформации, приведенных в формуле изобретения, позволяют создать необходимые условия в очаге деформации, способствующие значительным сдвиговым деформациям в металле при асимметричной прокатке за один проход, а также приводящие к разогреву металла.In the claimed method, the circumferential speeds of the rolls, set from the ratios, and the degree of deformation given in the claims, allow you to create the necessary conditions in the deformation zone, contributing to significant shear deformations in the metal during asymmetric rolling in one pass, and also leading to heating of the metal.

Осуществлять холодную прокатку полосы из алюминиевого сплава Д16 по первому варианту за один проход в валках с рассогласованием их окружных скоростей менее чем в 3,8 раза с единичной степенью деформации менее 12% нецелесообразно, так как при этом снижается интенсивность сдвиговой деформации, не происходит достаточного разогрева металла, а следовательно, это приведет к росту твердости металла.To carry out cold rolling of a strip of aluminum alloy D16 according to the first variant in one pass in rolls with a mismatch of their circumferential speeds of less than 3.8 times with a unit degree of deformation of less than 12% is not advisable, since this reduces the intensity of shear deformation, and there is no sufficient heating metal, and consequently, this will lead to an increase in the hardness of the metal.

При рассогласовании окружных скоростей более 4,2 раз и менее 4,8 с обжатием свыше 35% за один проход будет происходить повышение твердости из-за значительного упрочнения металла.With a discrepancy between the circumferential speeds of more than 4.2 times and less than 4.8 with a reduction of more than 35% in one pass, an increase in hardness will occur due to significant hardening of the metal.

Во втором варианте осуществления способа по изобретению обжатия составляют ε=36-80%. В этом случае помимо больших сдвиговых деформаций происходит дополнительный разогрев металла, при котором начинаются процессы динамической рекристаллизации, обеспечивающие снижение твердости.In the second embodiment of the method according to the invention, the reductions are ε=36-80%. In this case, in addition to large shear deformations, additional heating of the metal occurs, at which the processes of dynamic recrystallization begin, providing a decrease in hardness.

При рассогласовании окружных скоростей более 4,2 раз и менее 4,8 с обжатием меньше 36% за один проход будет происходить повышение твердости из-за значительного упрочнения металла и недостаточного разогрева металла.If the circumferential speed mismatch is more than 4.2 times and less than 4.8 with a reduction of less than 36% in one pass, an increase in hardness will occur due to significant hardening of the metal and insufficient heating of the metal.

При рассогласовании окружных скоростей более 5,2 раз и обжатием свыше 80% за один проход будет происходить чрезмерный разогрев металла, вплоть до его расплавления.With a discrepancy of circumferential speeds of more than 5.2 times and a reduction of more than 80% in one pass, excessive heating of the metal will occur, up to its melting.

Совокупность признаков заявляемого способа позволяет обеспечить интенсификацию процесса фрагментирования зерен металла за счет действия больших сдвиговых деформаций в процессе асимметричной прокатки.The totality of the features of the proposed method makes it possible to intensify the process of fragmentation of metal grains due to the action of large shear deformations in the process of asymmetric rolling.

Способ асимметричной прокатки алюминиевого сплава Д16 осуществляют следующим образом. Предварительно исходя из конечной толщины изделия задают степень обжатия заготовки. В соответствии с формулой изобретения нижнему и верхнему валку задают разные окружные скорости. В рабочие валки подают заготовку из алюминиевого сплава Д16 и прокатывают ее за один проход.The method of asymmetric rolling of aluminum alloy D16 is carried out as follows. Preliminary, based on the final thickness of the product, the degree of reduction of the workpiece is set. In accordance with the claims, the lower and upper rollers are given different circumferential speeds. A billet made of aluminum alloy D16 is fed into the work rolls and rolled in one pass.

Примеры реализации способа.Examples of the implementation of the method.

Химический состав дюралюминия Д16 регламентирован требованиями ГОСТ 4784-97 и приведен в табл. 1.The chemical composition of duralumin D16 is regulated by the requirements of GOST 4784-97 and is given in Table. 1.

Прокатку осуществляли на опытно-экспериментальном стане ДУО без смазки. Листовые заготовки сплава Д16 имели исходные размеры: толщина 6 мм, ширина 25 мм, длина 100 мм. Основные параметры прокатки образцов представлены в таблице 2.Rolling was carried out on a pilot mill DUO without lubrication. Sheet blanks of the D16 alloy had the initial dimensions: thickness 6 mm, width 25 mm, length 100 mm. The main parameters of rolling samples are presented in Table 2.

На первом этапе проводили симметричную прокатку листовой заготовки за один проход со скоростью 5/5 об/мин (опыт.1-6). Максимальное обжатие, при котором образец разрушился, составило 48%. Усилие прокатки при этом составило 46,38 т.At the first stage, a symmetrical rolling of a sheet blank was carried out in one pass at a speed of 5/5 rpm (experiment 1-6). The maximum reduction at which the sample failed was 48%. The rolling force in this case was 46.38 tons.

Далее были проведены 12 экспериментов, в которых осуществляли асимметричную прокатку, окружные скорости валков задали из соотношения: V₂/V₁=3,6 - 4,4, степень обжатия варьировалась от 10 до 55%.Next, 12 experiments were carried out, in which asymmetric rolling was carried out, the circumferential speeds of the rolls were set from the ratio: V ₂ /V ₁ =3.6 - 4.4, the degree of reduction varied from 10 to 55%.

Результаты испытаний показали, что при прокатке со степенью обжатия 12 - 35% у образца наблюдается пониженная твердость, интервал которой составляет 67 - 83 НВ. Это обусловлено повышением температуры металла из-за большого рассогласования в скоростях вращения валков.The test results showed that when rolling with a reduction ratio of 12–35%, the sample exhibits reduced hardness, the range of which is 67–83 HB. This is due to an increase in the temperature of the metal due to a large mismatch in the speeds of rotation of the rolls.

Дальнейшее увеличение степени обжатия образца приводит к повышению твердости до 103НВ, что обусловлено значительным накоплением дефектов кристаллической решетки, приводящих к сопротивлению деформации металла. При достижении степени деформации 68% при конечной толщине 1,9 мм произошло разрушение образца.A further increase in the degree of reduction of the sample leads to an increase in hardness to 103HB, which is due to a significant accumulation of crystal lattice defects, leading to resistance to deformation of the metal. Upon reaching the degree of deformation of 68% with a final thickness of 1.9 mm, the sample was destroyed.

Также были проведены 10 экспериментов, в которых осуществляли асимметричную прокатку, при которой окружные скорости нижнего валка к верхнему задавали из соотношения 4,8-5,2. Степень обжатия варьировалась от 12 до 87%. Образец подвергался обжатию с толщины 6 до 0,8 мм за один проход. На протяжении деформирования образца (12-80%) наблюдалось понижение твердости, интервал которой составляет 69-87 НВ. Усилия прокатки составили при 80% составили 24,3 т.Also, 10 experiments were carried out, in which asymmetric rolling was carried out, in which the circumferential speeds of the lower roll to the upper one were set from the ratio of 4.8-5.2. The degree of reduction varied from 12 to 87%. The sample was subjected to compression from a thickness of 6 to 0.8 mm in one pass. During the deformation of the sample (12-80%), a decrease in hardness was observed, the range of which is 69-87 HB. Rolling forces at 80% amounted to 24.3 tons.

При увеличении степени обжатия до 87% металл расплавился.With an increase in the degree of compression to 87%, the metal melted.

Таким образом, совокупность заявляемых признаков способа по каждому из вариантов созданы условия, обеспечивающие возможность прокатки полосы за один проход и получение готового изделия (полосы) с пониженной твердостью.Thus, the totality of the claimed features of the method for each of the options created conditions that make it possible to roll a strip in one pass and obtain a finished product (strip) with reduced hardness.

Кроме того, изготавливаемая полоса обладает высокой технологической пластичностью при высоких степенях обжатия, вследствие интенсивного разогрева в процессе пластической деформации, при котором происходит динамическая рекристаллизация металла. Реализация указанного способа приведет к сокращению технологических операций, позволит существенно сократить усилия при прокатке металла, тем самым обеспечивая низкую энергоемкость процесса, высокую производительность и снижение износа прокатных валков.In addition, the produced strip has high technological plasticity at high degrees of compression, due to intense heating in the process of plastic deformation, during which dynamic recrystallization of the metal occurs. The implementation of this method will lead to a reduction in technological operations, will significantly reduce the effort during metal rolling, thereby ensuring a low energy intensity of the process, high productivity and reduced wear of the rolling rolls.

Claims (2)

1. Способ асимметричной прокатки полосы из алюминиевого сплава Д16, включающий холодную прокатку полосы в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей, отличающийся тем, что прокатку осуществляют за один проход при обжатии ε=12-35%, при этом окружные скорости валков задают из соотношения:

где V₂ – окружная скорость нижнего рабочего валка, V₁ – окружная скорость верхнего рабочего валка.1. The method of asymmetric rolling of a strip of aluminum alloy D16, including cold rolling of the strip in two rolls with a mismatch of their circumferential speeds, characterized in that the rolling is carried out in one pass with a reduction of ε=12-35%, while the circumferential speeds of the rolls are set from the ratio :

where V ₂ is the peripheral speed of the lower work roll, V ₁ is the peripheral speed of the upper work roll. 2. Способ асимметричной прокатки полосы из алюминиевого сплава Д16, включающий холодную прокатку полосы в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей, отличающийся тем, что прокатку осуществляют за один проход при обжатии ε=36-80%, при этом окружные скорости валков задают из соотношения:

где V₂ – окружная скорость нижнего рабочего валка, V₁ – окружная скорость верхнего рабочего валка.2. The method of asymmetric rolling of a strip of aluminum alloy D16, including cold rolling of the strip in two rolls with a mismatch of their circumferential speeds, characterized in that the rolling is carried out in one pass with a reduction of ε=36-80%, while the circumferential speeds of the rolls are set from the ratio :

where V ₂ is the peripheral speed of the lower work roll, V ₁ is the peripheral speed of the upper work roll.