高M(jìn)g鋁合金板材軋制過程邊緣裂紋特性研究.pdf

1、變形鋁合金在工業(yè)裝備中具有廣泛的應(yīng)用，其中5083鋁合金具有代表性，該系列合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能和機(jī)械加工性能，可用作各種成形工藝，廣泛地被車輛、輪船等交通行業(yè)采用。
　　高鎂鋁合金板材在軋制過程中的邊緣裂紋問題一直是制約板材軋制質(zhì)量的主要問題之一。本文采用熱力物理模擬、數(shù)值模擬與軋制實驗結(jié)合的方法，對高鎂鋁合金中的代表合金5083鋁合金軋制工藝進(jìn)行了研究。利用Gleeble-1500D熱模擬試驗機(jī)對鑄態(tài)5083鋁合金進(jìn)行了250

2、、300、350、400、450℃以及應(yīng)變速率為0.002、0.01、0.1、1、10 s-1條件下的熱壓縮實驗，研究了鑄態(tài)5083鋁合金的熱壓縮變形行為，求得本構(gòu)方程ε=е47.13[sinh(0.034876σ)]11.08exp(-287.27×103／RT)，構(gòu)建合金加工圖，為制定5083鋁合金軋制工藝參數(shù)提供依據(jù)。拉伸變形試驗溫度分別為25℃、100℃、200℃，應(yīng)變速率為0.1 s-1、1 s-1、10 s-1，求得斷裂門檻

3、值C。利用有限元軟件Deform-3D對鑄態(tài)5083鋁合金進(jìn)行數(shù)值模擬，預(yù)測了鋁合金軋制裂紋萌生的條件，并用軋制實驗對其驗證，數(shù)值模擬結(jié)果與軋制實驗結(jié)果誤差小于5％。
　　對切割好的板材試樣在軋機(jī)上進(jìn)行軋制實驗，變量為軋制變形量、軋制道次、退火溫度和合金鎂含量，結(jié)果表明：當(dāng)軋制變形量由49%增大到75%，軋制裂紋長度由0.12 mm增大到0.95 mm；當(dāng)軋制變形量為80%時，5083鋁合金經(jīng)過1道次軋制后裂紋萌生長度為0.97

4、mm，5道次軋制后裂紋萌生長度為0.69 mm；鋁合金板材經(jīng)過40%軋制后在150、200、250、300和350℃退火再進(jìn)行40%軋制，在150℃裂紋萌生長度為1.96 mm，在300℃裂紋萌生長度為0.4 mm，退火溫度達(dá)到300℃后，板材裂紋長度不在變化；在相同軋制條件下，軋制裂紋隨著合金中鎂含量的提高成指數(shù)增長，在60%變形量時裂紋長度隨鎂含量變化方程為y=0.000570x6.57。
　　根據(jù)數(shù)值模擬和軋制實驗確定的參數(shù)

5、，對軋制實驗設(shè)備的參數(shù)：摩擦系數(shù)和軋輥直徑大小進(jìn)行了模擬，得到摩擦系數(shù)為0.3、0.4、0.5和輥徑為150 mm、180 mm、240 mm時板材進(jìn)行軋制實驗的軋制裂紋長度、有效應(yīng)變、有效應(yīng)變速率及軋制力的變化，結(jié)果表明：在軋制條件一定情況下，當(dāng)摩擦因數(shù)由0.5減小到0.3，裂紋長度逐漸減小，在摩擦因數(shù)為0.3時不再產(chǎn)生裂紋；在輥徑為150 mm軋制時裂紋萌生長度為0.324 mm，在輥徑為240 mm軋制時裂紋萌生長度為0，表明增大