鋁壓型板輥彎成型是板材在冷狀態(tài)下經(jīng)縱向連軋成型機(jī)連續(xù)彎曲而成的工藝。其成型特點是變形前后板帶的厚度不變；成型后各部中性線展開長度等于原板寬度；成型過程中，彎曲的部分在彈性變形同時，也伴隨著塑性變形和加工硬化。壓型板輥彎成型工藝主要有2種：1）順序成型法：先從中間波紋按順序像邊緣波紋逐漸成型，或是先從邊部波紋再像中間波紋逐漸成型。其特點是坯料寬度計算簡單，輥子的安裝和調(diào)試方便，成型時所需的力比較小。但機(jī)架數(shù)相對要求比較多。2）同時成型法：斷面上的波紋同時成型，其特點是能用最少的成型道次獲得最終的成品，但需要精確計算坯料的寬度，對成型機(jī)組要求有較高的安裝精度；同時，由于彎曲處發(fā)生金屬硬化，成型所需的力較大，成型輥磨損比較嚴(yán)重，壓型板厚度的增加給成型設(shè)備和工藝帶來了一些困難，如：成型所需的力大幅增加，彎曲成型過程中板材橫向位移較大，上下成型軋輪彎曲半徑需要更多考慮與材料彎曲性能匹配等。如果成型工藝不合理，則容易產(chǎn)生各種缺憾。因此，厚規(guī)格鋁壓型板生產(chǎn)對連軋機(jī)的設(shè)備能力提出了較高要求，并且需要合理設(shè)計輥彎生產(chǎn)工藝�？仔蛷澢�半徑的設(shè)計需要充分考慮板材的變形特點和板材成型能力，以減少角部開裂等缺陷的產(chǎn)生。

　　

　　本文對厚規(guī)格（3—4mm）鋁壓型板輥彎成型工藝進(jìn)行了研究，基于鋁合金板材成形能力和壓型板規(guī)格特點，開發(fā)了厚規(guī)格鋁壓型板順序輥彎成型工藝。對少量出現(xiàn)的鋁壓型板角部裂紋缺陷進(jìn)行了斷口SEM微觀表征，分析斷裂產(chǎn)生原因，從材料選擇和預(yù)處理的角度，提出了減少缺陷的相應(yīng)措施。

　　

　　1壓型板成分、規(guī)格和性能

　　

　　本文所采用的鋁合金板材是一種強(qiáng)度比較高防銹鋁合金，主要用于船舶制造行業(yè)，分析成分可知：鋁—鎂合金中含有少量的Mn、Cr和Ti元素，Mn元素的加入能夠使含鎂的相如Mg5AL8彌散沉淀，起到彌散強(qiáng)化的作用，同時起到提高鋁合金的抗腐蝕性能。加入的Cr和Ti元素可以細(xì)化合金晶粒，而Fe、Si、Cu等為雜質(zhì)元素，他們的存在對鋁合金的性能與質(zhì)量有較大的負(fù)面影響。

　　

　　2壓型板成型工藝

　　

　　一般認(rèn)為順序成型法需要用較多的成型輥，但由于載荷的降低，實際順序成型法較同時成型法其成型輥重量可以減少20%左右。同時成型過程中，板材一開始就沿整個斷面變形，各個彎曲處的相互作用使金屬的橫向移動比較困難，特別是當(dāng)成型輥加工精度稍有偏差時，就會造成板材在成型過程中取法按照預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)變形，從而產(chǎn)生形狀和尺寸的誤差。同時成型過程中存在著較大的應(yīng)力，除了容易造成壓型板邊部尺寸過大以形成褶皺和形狀改變，還可能產(chǎn)生橫向彎曲和板面不平。順序成型過程中，當(dāng)一個波成型時，其自由周邊的板材很容易發(fā)生所需的金屬橫向流動。使彎曲處板材和成型輥的摩擦力減小，有利于板材成型。2種成型方法各有各的優(yōu)缺點，但對于中、低波形壓型板和一些特殊形狀的壓型板，順序成型法有一定的優(yōu)越性。

　　

　　壓型板原料寬度為900~1200mm，壓型板共有4個梯形槽。由于壓型板成型過程中，板材在軋輪中收到拉伸，并且槽型較深，若采用3mm鋁合金板材，深度與厚度比值達(dá)17:1，變形過程中局部會發(fā)生加工硬化，對板材成形性能要求較高。壓型板成型過程中，金屬板沿橫向受到拉伸作用。從而形成槽型。槽深要求成型過程中板材橫向流動較大，完全采用同時成型，槽型之間對板材的作用力使材料流動較為困難，容易造成板材局部變薄甚至斷裂。又由于板材相對較厚，如果4個槽型同時成型對成I系那個設(shè)備所提供的軋制力要求較大�；�于對上述分析，根據(jù)同時成型和順序成型的特點，對2種方案進(jìn)行比較，提出了多點逐道次順序成型工藝，從微軟解決了高硬化多槽型鋁合金壓型板的成型問題。將鋁壓型板的成型過程分為2個階段，先對中間的2個槽型進(jìn)行成型，然后再對外側(cè)的2個槽型進(jìn)行成型。

　　

　　3裂紋缺陷分析

　　

　　斷口具有典型的微孔聚合型斷裂形貌，其特征是存在大量韌窩。韌窩是微孔長大的結(jié)果，韌窩內(nèi)大多包含著一個夾雜物與第二相，這說明微孔多萌生于夾雜物或是第二相與基體的界面上。此外由于基體加工硬化能力較強(qiáng)，韌窩大而淺。當(dāng)板材彎曲過程中，在外側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力，開始產(chǎn)生微孔，繼而長大和聚合，形成一中心裂紋，這中心裂紋沿著垂直于拉力軸的方向伸展，最終到試樣邊緣以大約和軸向成45°平面剪切斷開。

　　

　　Fe元素作為鋁合金中雜質(zhì)元素，當(dāng)含量過大時，會生成金屬化合物，形成硬點，一句元素含量比，AL6(FeMn)多元硬脆相，容易成為塑性加工過程中裂紋源，并顯著影響材料的加工硬化性能。元素偏聚現(xiàn)象，容易導(dǎo)致脆性增加，工藝性能下降；同時鎂元素偏聚容易形成的顆粒鎂鋁脆硬相，降低沉淀強(qiáng)化效果，并導(dǎo)致脆性增加，在塑性加工過程中容易發(fā)生破裂，而成為裂紋源。此外，在斷口中也觀察到少許破碎狀富Si硬點以及夾雜物，它們在加工過程中也容易破碎，導(dǎo)致裂紋萌生。

　　

　　4結(jié)論

　　

　　1）成功開發(fā)了厚規(guī)格鋁合金壓型板輥彎順序成型工藝，給出了道次壓下規(guī)程和軋輪橫向移動量分配。

　　

　　2）對少量壓型板角部裂紋斷口分析表明：鋁合金板材內(nèi)部存在部分大顆粒雜質(zhì)，在彎曲變形過程中容易破碎，導(dǎo)致與鋁基體界面之間萌生微裂紋，裂紋擴(kuò)散導(dǎo)致角部裂紋缺陷的產(chǎn)生。

　　

　　3）基于上述缺陷形成原因，從控制微觀組織結(jié)構(gòu)和板材成型性的角度，可以采用對鋁合金板材進(jìn)行預(yù)退火熱處理和減慢加工變形速率等措施降低加工硬化程度，提高板材塑性，從而減少裂紋缺陷。