內(nèi)加熱軋輥對(duì)鎂合金疊軋板材軋制實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)研究★

孫 穎， 韓 晶

（1.山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 山西 太原 030009； 2.遼寧科技大學(xué)， 遼寧 鞍山 114051）

鎂合金薄板軋制時(shí)，軋輥溫度通常維持在200～250℃最佳[1]。軋輥溫度過低過高，都會(huì)對(duì)板材表面質(zhì)量及軋制性能造成影響，同時(shí)也給生產(chǎn)帶來很多困難：軋輥溫度超過250℃，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的組織不均和力學(xué)性能的降低；隨著軋輥溫度的升高，粘輥現(xiàn)象愈來愈嚴(yán)重，易造成纏輥事故；由于粘輥，不僅降低了產(chǎn)品的表面質(zhì)量，而且增加了機(jī)械清理的麻煩；隨著軋輥溫度的增高，沿輥身長(zhǎng)度的溫差隨之增大，從而使軋輥產(chǎn)生較大的凸度，保證不了板材的平直度[2]。

在鎂合金薄板的疊軋實(shí)驗(yàn)中，由于軋輥處于常溫狀態(tài)下，加之板材厚度小、溫降快，不可避免地產(chǎn)生表面缺陷，影響了板材的表面質(zhì)量。本文針對(duì)在普通軋輥上進(jìn)行的疊軋實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，開發(fā)了一種新型的內(nèi)加熱軋輥，來控制軋輥的溫度。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方案

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)所用的材料為鎂合金薄板，此薄板是將工業(yè)用AZ31B擠壓鎂合金板在四輥軋機(jī)上進(jìn)行交叉軋制后所得，板材成分見表1。

表1 擠壓鎂合金AZ31B板成分 %

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

內(nèi)加熱軋輥四輥軋機(jī)，在普通四輥軋機(jī)的工作輥上下輥芯部分別安裝了8根電阻絲，每根電阻絲的工作功率為0.5 kW。用碳刷使其連接到熱軋輥恒溫控制箱，來控制軋輥的溫度。其基本原理見圖1，基本參數(shù)見表2。

圖1 內(nèi)加熱輥的基本原理圖

表2 內(nèi)加熱軋輥的基本參數(shù)

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

分別在普通四輥軋機(jī)和帶內(nèi)加熱工作輥四輥軋機(jī)上將長(zhǎng)度為200 mm，寬度為100 mm，厚度0.5 mm的板材經(jīng)過400℃×2 h退火后進(jìn)行兩張板材疊軋，軋制5道次，每道次壓下量為10%。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 軋制成形能力分析

2.1.1 普通四輥軋機(jī)疊軋板材的缺陷

1）板型不良。生產(chǎn)中，板型的優(yōu)良直接關(guān)乎產(chǎn)品的質(zhì)量及產(chǎn)品的性能，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，疊軋板材最容易出現(xiàn)的不良板型就是鐮刀彎，見圖2。

圖2 產(chǎn)生鐮刀彎的疊軋鎂合金板

2）表面裂紋。鎂合金具有密排六方結(jié)構(gòu)，其塑性加工性能很差，而且容易發(fā)生邊裂，下頁圖3為表面出現(xiàn)嚴(yán)重開裂的圖片。

3）邊裂。與普通軋制板材相比，板材在疊軋過程中，要求上下板料必須對(duì)齊，否則，很容易產(chǎn)生嚴(yán)重的邊裂，見圖4。

圖3 板材開裂

圖4 對(duì)齊（左）和未對(duì)齊（右）的兩組板出現(xiàn)的邊裂情況

4）凹陷或壓坑。在疊軋過程中，由于板材的飛邊或毛刺落入板片上，或者因?yàn)樯系来握车杰堓伒难趸の辞謇砀蓛?，而?dǎo)致的凹陷或壓坑，見圖5。

圖5 疊軋鎂合金板表面的凹陷和壓坑

2.1.2 采用內(nèi)加熱軋輥疊軋實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

采用內(nèi)加熱軋輥進(jìn)行疊軋實(shí)驗(yàn)，由于軋輥本身的溫度，可以有效地減小疊軋板材的溫降，基本上消除疊軋板材表面的氧化現(xiàn)象，板型也更好。圖6為內(nèi)加熱軋輥制備的厚度為0.1 mm的疊軋鎂合金薄板。

圖6 內(nèi)加熱軋輥制備的厚度為0.1 mm的疊軋鎂合金薄板

2.2 微觀組織分析

分別對(duì)普通四輥軋機(jī)和內(nèi)加熱軋輥四輥軋機(jī)制備的厚度為0.1 mm的疊軋鎂合金薄板進(jìn)行微觀組織觀察，普通四輥軋機(jī)制備的板材其平均晶粒大小約為8 μm，如圖7-1所示。內(nèi)加熱軋輥四輥軋機(jī)制備的板材其平均晶粒大小約為5 μm，如圖7-2所示。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)在普通四輥軋機(jī)上軋制的鎂合金薄板微觀組織圖里有較多第二相Mg17Al12出現(xiàn)[3]，而內(nèi)加熱軋輥四輥軋機(jī)上軋制的則較少。

圖7 厚度為0.1 mm的疊軋鎂合金薄板微觀組織圖

3 結(jié)論

1）普通四輥軋機(jī)疊軋鎂合金板材的缺陷是板型不良、表面裂紋、邊裂及凹陷或壓坑。

2）采用內(nèi)加熱軋輥軋機(jī)進(jìn)行疊軋實(shí)驗(yàn)可以基本上消除疊軋板材表面的氧化現(xiàn)象，板型也更好。

3）內(nèi)加熱軋輥四輥軋機(jī)制備的板材其平均晶粒尺寸更小，第二相組織Mg17Al12較少。

[1]Chino Y，Mabuchi m，Kishihara，et al.mechanical properties and press formability at room temperature of AZ31 Mg Alloy processed by single roller drive rolling[J].Materials Transactions，2002，43:2 554-2 555.

[2]余琨，黎文獻(xiàn)，李松瑞.變形鎂合金材料的研究進(jìn)展[J].輕合金加工技術(shù)，2001（29）：6.

[3]余琨，黎文獻(xiàn).Mg－Al－Zn系變形鎂合金軋制及熱處理后的組織和性能[J].金屬熱處理，2002（5）：8-11.