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(qiáng)度和比硬度大、耐磨耐腐蝕且易加工等性能優(yōu)勢(shì)，在交通運(yùn)輸、航空航天、建筑和橋梁等工業(yè)領(lǐng)域獲得了較快的發(fā)展和應(yīng)用。鋁及鋁合金加工材中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的是鋁及鋁合金板帶材。粗軋作為鋁板帶軋制生產(chǎn)的初始階段，研究其生產(chǎn)過(guò)程中板帶頭尾和邊部的變形及影響因素對(duì)鋁合金板帶成材質(zhì)量及后續(xù)加工生產(chǎn)具有重要意義。
　　本文以中國(guó)二重(德陽(yáng))重裝股份有限公司項(xiàng)目“熱軋鋁板帶軋制規(guī)程設(shè)計(jì)與優(yōu)化軟件開(kāi)發(fā)”為背景，以3003和

2、5052鋁合金材料為主要研究對(duì)象，重點(diǎn)進(jìn)行鋁合金厚板粗軋過(guò)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(duì)邊部變形的數(shù)值模擬，并且開(kāi)發(fā)基于機(jī)器視覺(jué)的板坯形狀檢測(cè)系統(tǒng)軟件。
　　以二重提供的鋁合金板材為研究對(duì)象，在Gleeble3800熱模擬機(jī)上開(kāi)展了鋁合金材料的熱壓縮實(shí)驗(yàn)，測(cè)試獲得了不同溫度、應(yīng)變速率和變形條件下的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線；利用 JMatPro軟件，計(jì)算了鋁合金材料的熱導(dǎo)率、比熱容、彈性模量和泊松比等物

3、理參數(shù)；通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(jìn)行鋁合金厚板粗軋過(guò)程中頭尾雙鼓形缺陷研究、頭尾切除量預(yù)測(cè)模型研究及變端面軋制過(guò)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(yù)測(cè)模型，模擬分析了板坯厚度、單道次壓下量等工藝參數(shù)對(duì)頭尾變形的影響，并得出頭尾切除量預(yù)測(cè)公式；通過(guò)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(duì)頭尾切除量的影響規(guī)律及切除量預(yù)測(cè)模型；將頭尾切除量預(yù)測(cè)模型與實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果作對(duì)比，驗(yàn)證預(yù)測(cè)模型的有效性。結(jié)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(guò)程，顯著降低板坯頭尾切除量；頭尾切除量預(yù)測(cè)模型與實(shí)際生產(chǎn)測(cè)量結(jié)果相近，預(yù)測(cè)模型具有很好的實(shí)用性。
　　為進(jìn)行鋁合金厚板粗軋過(guò)程立輥軋制對(duì)板坯邊部變形影響分析，采用Deform軟件分別建立了粗軋過(guò)程

5、全流程無(wú)立輥軋制的三維模型，分析了無(wú)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(duì)側(cè)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(duì)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(shí)還進(jìn)行了粗軋過(guò)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(guò)程的邊部變形情況。結(jié)果表明：立輥軋制使側(cè)邊的雙鼓形由局部變形轉(zhuǎn)變?yōu)檎w變形，降低了側(cè)邊出現(xiàn)雙邊疊軋的影響。在熱軋過(guò)程中

6、的合適道次需設(shè)置滾邊工序，可以有效消除軋制側(cè)面的雙鼓形。立輥軋制進(jìn)行道次、軋制壓下量等這些因素都會(huì)直接影響軋件側(cè)邊變形的最終效果。
　　此外，本文還針對(duì)目前鋁合金板熱軋實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)板坯頭尾及邊部變形缺少有效檢測(cè)手段，導(dǎo)致立輥投入、頭尾切除時(shí)機(jī)及數(shù)值無(wú)法精確控制的問(wèn)題，提出一種基于機(jī)器視覺(jué)的板坯形狀檢測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)軟件進(jìn)行了初步開(kāi)發(fā)。通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，檢測(cè)系統(tǒng)軟件通過(guò)對(duì)離線采集的板坯圖像分析后可以得出板坯