本發(fā)明公開了一種鋁合金板材異步軋制過程中翹曲預(yù)報(bào)和優(yōu)化的方法，可實(shí)現(xiàn)異步軋制板材翹曲的顯著降低或完全消除，屬于金屬材料加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高性能鋁合金(如Al-Zn-Mg-Cu系)中厚板以其優(yōu)異的比強(qiáng)度、耐蝕性、韌性及抗疲勞性能而廣泛用于機(jī)身框架、隔框等的制造，成為至關(guān)重要的航空結(jié)構(gòu)材料。傳統(tǒng)熱軋工藝是目前制備此類高強(qiáng)韌鋁合金中厚板的主要加工手段，但利用該工藝生產(chǎn)中厚板過程中普遍存在沿板厚方向變形不均勻的問題，并最終導(dǎo)致板材厚度方向組織與力學(xué)性能不均勻，嚴(yán)重影響和限制此類合金板材的壽命和廣泛應(yīng)用。

異步軋制作為一種先進(jìn)的強(qiáng)塑性變形工藝，可通過對(duì)同步軋機(jī)的改造來實(shí)現(xiàn)，其主要軋制方式有同徑異速異步軋制(上、下輥輥徑相同，轉(zhuǎn)速不同)和異徑同速異步軋制(上、下輥輥徑不同，轉(zhuǎn)速相同)。異步軋制過程中，由于上、下軋輥對(duì)軋件變形的不對(duì)稱性導(dǎo)致軋件內(nèi)部產(chǎn)生劇烈的附加剪切變形，從而改善軋材沿厚度方向變形的均勻性，有助于板材綜合性能的提高?；诋惒杰堉萍夹g(shù)在改善金屬及合金材料組織均勻性、提高性能等方面的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)被廣泛用于鋁/鎂等金屬和合金的軋制研究和生產(chǎn)，并取得良好效果。發(fā)明專利(CN101524707A、CN105603341A)公布了利用異步軋制獲得晶粒細(xì)小、成形性及強(qiáng)度顯著提高的金屬軋制工藝；發(fā)明專利(如CN201210590806.1、CN200410021496.7、CN200510046810.1)采用異步軋制技術(shù)對(duì)取向硅鋼性能進(jìn)行了改進(jìn)；發(fā)明專利(CN201010524366.0)利用異步軋制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了材料表面納米化。然而，由于軋制過程中與上、下輥接觸金屬或合金變形的不對(duì)稱性導(dǎo)致異步軋制板材出現(xiàn)上翹或下彎現(xiàn)象，致使板材難以連續(xù)咬入，降低軋制效率，嚴(yán)重的翹曲甚至?xí)斐砂宀酿ぽ?、軋機(jī)設(shè)備損毀及生產(chǎn)成本增加等。目前，異步軋制技術(shù)的應(yīng)用研究仍集中于薄板帶材，原因在于卷取機(jī)施加的卷取張力顯著抑制了薄板帶材的翹曲，因而與其相關(guān)的翹曲問題并未受到太多關(guān)注。然而中厚板材在異步軋制加工時(shí)，軋輥兩側(cè)不再有卷取機(jī)提供張力，因此如何改善或優(yōu)化異步軋制中厚板材的板形、降低/消除異步軋制引起的翹曲問題就顯得尤為突出和重要。針對(duì)該問題，一般通過改造軋機(jī)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，如在軋機(jī)上加裝水平液壓彎輥系統(tǒng)或在軋制生產(chǎn)線上加裝強(qiáng)制矯直設(shè)備，投資巨大且短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代。針對(duì)異步軋制中厚板翹曲問題，發(fā)明專利CN104624664A提出通過調(diào)整軋制線高度及上/下工作輥咬入速度的方法對(duì)400mm鑄坯粗軋頭部翹曲現(xiàn)象進(jìn)行控制，發(fā)明專利(CN03114584.1、CN200520079602.7)公布了一種通過調(diào)節(jié)軋機(jī)的導(dǎo)板高度，利用設(shè)計(jì)的導(dǎo)入角可變裝置來解決異步軋制過程中的翹曲問題。然而，實(shí)際生產(chǎn)線中的軋機(jī)輥道系統(tǒng)長(zhǎng)且都固定，上述發(fā)明專利提供的方法在實(shí)現(xiàn)板材異步軋制的連續(xù)軋制方面存在難度。

本發(fā)明專利通過直接在線調(diào)節(jié)軋制參數(shù)的方法來控制異步軋板的板形以解決異步軋制板材的翹曲問題，同時(shí)可保證板厚方向變形與組織均勻性，避免了對(duì)軋機(jī)進(jìn)行大規(guī)模改造所帶來的技術(shù)與成本問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種可快速預(yù)報(bào)異步軋制鋁合金板材翹曲的方法，同時(shí)提供一種可明顯改善或解決此類板材翹曲問題的方法。本發(fā)明無需對(duì)現(xiàn)有軋機(jī)進(jìn)行特殊改造，只需調(diào)節(jié)軋制參數(shù)(如板材厚度、軋制道次壓下量、異速比等)，便可控制異步軋制過程中板材翹曲程度并給出翹曲問題的解決方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種金屬或合金板材異步軋制翹曲的預(yù)報(bào)和優(yōu)化方法，包括以下步驟：

步驟一：利用仿真分析軟件建立異步軋制合金板材的二維平面應(yīng)變模型及軋制過程的幾何模型；定義模型材料屬性(包括比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、泊松比、密度等(仿真軟件會(huì)采用自動(dòng)插值方式調(diào)取相應(yīng)條件下的函數(shù)值))；劃分網(wǎng)格(由于板材形狀規(guī)則，可采用軟件的自動(dòng)劃分功能，網(wǎng)格為四節(jié)點(diǎn)四邊形單元)；設(shè)置熱軋過程的熱交換(包括塑性功轉(zhuǎn)化為熱的效率、摩擦功轉(zhuǎn)化為熱的效率)、摩擦等邊界條件；設(shè)定軋制參數(shù)并進(jìn)行仿真計(jì)算；輸入不同異步軋制工況條件(如軋制溫度、異速比、壓下量及板材初始厚度)，輸出異步軋制板材板形。

步驟二：計(jì)算不同模擬工況下異步軋制板材翹曲曲率ρ，得到某一軋制溫度下軋制板材初始厚度、道次壓下量、上下輥異速比與軋板翹曲曲率的關(guān)系，該關(guān)系通過不同工況參數(shù)值與對(duì)應(yīng)曲率值建立的X-Y空間下的二維曲線確定。

步驟三：計(jì)算出異步軋板翹曲曲率接近零時(shí)，軋板厚度、道次壓下量、異速比的臨界值，建立異步軋板無翹曲臨界工況關(guān)系，該步驟中提到的臨界工況值可以按以下步驟進(jìn)行確定：

(1)根據(jù)步驟二中建立的不同工況參數(shù)值與曲率值的二維曲線，找到該曲線與X軸(即軋制參數(shù)所在軸)的交點(diǎn)，該交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)值可以確定為臨界參數(shù)的參考點(diǎn)。

(2)以該參考點(diǎn)為對(duì)象，上下浮動(dòng)5％，進(jìn)行仿真驗(yàn)證，最終以該參考點(diǎn)附件±5％范圍內(nèi)曲率最接近于零的值為臨界參數(shù)值。

步驟四：根據(jù)步驟三建立的異步軋制無翹曲臨界工況，利用實(shí)驗(yàn)軋機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，修正模擬結(jié)果，并最終建立與軋機(jī)相配套的無翹曲臨界軋制參數(shù)。

本發(fā)明中，步驟一所述利用仿真分析軟件建立異步軋制系統(tǒng)二維模型具體為：

(1)二維平面應(yīng)變模型主要基于金屬或合金材料的彈塑性本構(gòu)關(guān)系，即變形抗力(真應(yīng)力)與應(yīng)變(真應(yīng)變)、變形速率和變形溫度之間存在函數(shù)關(guān)系：

其中，彈性階段仍然遵循胡克定律，塑性變形階段需滿足Von-Mises屈服準(zhǔn)則，而鋁合金塑性關(guān)系可用Zener-Hollomon關(guān)系來表示，其中σ為真應(yīng)力(MPa)，ε為真應(yīng)變，為變形速率(s^-1)，T為變形溫度(K)，ΔH為變形激活能，R為氣體常數(shù)。通過不同溫度下的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線可得到上述關(guān)系相關(guān)常數(shù)，且在溫度、變形速率等條件確定時(shí)該關(guān)系是固定的，可通過熱機(jī)械模擬實(shí)驗(yàn)來獲得，并在實(shí)際軋制模擬計(jì)算過程中，調(diào)用金屬或合金材料在不同變形條件下的相關(guān)數(shù)據(jù)，如應(yīng)力、應(yīng)變值。

(2)建立異步軋制軋輥及軋板幾何模型，其中本發(fā)明中異步軋制的實(shí)現(xiàn)方式為上下軋輥輥徑相同而輥速不同；軋輥簡(jiǎn)化為理想剛塑性模型，軋板材料為彈塑性模型；軋板與軋輥、軋板與空氣的對(duì)流換熱系數(shù)的確定有助于準(zhǔn)確地描述軋制過程中溫度的影響。

(3)軋制過程中忽略了軋板與上下軋輥摩擦的差異，采用庫倫摩擦定律，根據(jù)實(shí)驗(yàn)反推出實(shí)際軋制摩擦系數(shù)為0.35。該值對(duì)應(yīng)鋁合金與軋輥之間的摩擦系數(shù)，其他金屬或合金板材與軋輥的摩擦系數(shù)可從文獻(xiàn)中獲知或通過模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法來確定。

(4)軋制仿真模擬過程中的工況條件具體為：上下輥徑同為Φ＝400mm；上輥輥速為V_上＝1m/s，下輥輥速設(shè)定為V_下＝1.1m/s、1.2m/s、1.3m/s，對(duì)應(yīng)異速比DSR分別為1.1、1.2、1.3；板材初始厚度H<50mm。軋制模擬過程中軋板溫度設(shè)定為實(shí)際軋制溫度，如本發(fā)明專利針對(duì)7050鋁合金設(shè)定為400℃。

本發(fā)明步驟二中翹曲曲率(ρ)的計(jì)算方法根據(jù)圖1中標(biāo)注的參數(shù)和以下公式進(jìn)行計(jì)算：

圖1中，r為板材翹曲后的彎曲半徑，L為彎曲弧上選定的兩點(diǎn)間距，c為所選彎曲弧頂高。

步驟四選用40mm厚7050鋁合金板材，在軋制前對(duì)該軋板進(jìn)行400℃-3小時(shí)的空氣爐保溫處理，以使軋板厚向溫度均勻；軋制過程中軋輥無潤(rùn)滑處理，采用模擬計(jì)算預(yù)測(cè)所得無翹曲板形的道次壓下量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)軋制。

本發(fā)明提供的工藝與傳統(tǒng)矯直方案相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.該方法基于仿真模擬異步軋制過程，并結(jié)合實(shí)際軋制實(shí)驗(yàn)進(jìn)行鋁合金板材異步軋制無翹曲工藝的分析，可獲知實(shí)際工況條件下異步軋制板材的翹曲方向，預(yù)先判定異步軋制板材運(yùn)行狀態(tài)，為實(shí)際工藝調(diào)整提供可視化方案；

2.該方法可直接調(diào)整異步軋制工藝參數(shù)，如根據(jù)實(shí)際軋板厚度及所采用的異速比，基于仿真模擬預(yù)先獲取使異步軋板零翹曲的軋制工藝參數(shù)(如道次壓下量)，可明顯提高板型質(zhì)量、避免改造軋制設(shè)備或加裝強(qiáng)制矯直裝置。

附圖說明

圖1本發(fā)明異步軋板翹曲曲率的計(jì)算模型及參數(shù)。

圖2本發(fā)明中異步軋制過程軋輥及軋板的仿真模型圖。

圖3仿真模擬H＝30mm板材異步軋制(異速比DSR＝1.2)過程中，板材翹曲程度隨道次壓下量增加的變化趨勢(shì)。

圖4本發(fā)明中通過仿真計(jì)算得出不同厚度板材在不同異速比條件下獲得無翹曲板形的臨界道次壓下量。

圖5利用仿真模擬得到的無翹曲異步軋制工藝的臨界壓下量與軋制實(shí)驗(yàn)值的對(duì)比示意圖。

圖6模擬計(jì)算獲得異速比為1.2、軋輥半徑為600mm時(shí)最大初始軋板厚度與臨界厚度壓下量間的關(guān)系(圖中實(shí)線為線性擬合、虛線為非線性擬合)(R²為線性或非線性擬合相關(guān)系數(shù))。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1-圖2所示，本發(fā)明一種鋁合金板材異步軋制翹曲預(yù)報(bào)和優(yōu)化的方法，該方法具體包括以下步驟：

步驟1.利用仿真計(jì)算軟件建立異步軋制金屬或合金板材的二維平面應(yīng)變模型，該模型由定義為剛塑性同直徑的上軋輥和下軋輥，前導(dǎo)輥及定義為彈塑性的軋件組成，其中上軋輥和下軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度可獨(dú)立調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)異步軋制功能，定義模型材料屬性，劃分網(wǎng)格，設(shè)置異步軋制過程中的熱交換、摩擦邊界條件；

步驟2.將異步軋制不同工況條件包括上下軋輥轉(zhuǎn)速比、不同軋板初始厚度、每道次不同壓下量輸入步驟1所建二維平面應(yīng)變模型并進(jìn)行仿真計(jì)算，輸出異步軋制板型，并據(jù)此板型計(jì)算不同工況下模擬所得異步軋制板材的翹曲曲率ρ，建立初始板厚、道次壓下量、上下輥異速比與翹曲曲率之間的關(guān)系，得到關(guān)系曲線；

步驟3.依據(jù)步驟2所建立的曲率與軋制參數(shù)之間的關(guān)系曲線，找到該曲線與X軸的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的板厚、道次壓下量及異速比值，此值即為各軋制參數(shù)對(duì)應(yīng)的異步軋制板材無翹曲的臨界工況條件；

步驟4根據(jù)步驟3計(jì)算所獲異步軋制臨界工況條件，在軋機(jī)上進(jìn)行金屬或合金板材的異步軋制實(shí)驗(yàn)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)步驟1-步驟3的模擬結(jié)果按照以下條件進(jìn)行處理：

條件一：當(dāng)軋制所得異步軋板板型呈平直狀態(tài)或板材頭部向上翹曲的垂直高度不大于下一道次軋機(jī)開口度時(shí)，異步軋制板材的翹曲程度可滿足連續(xù)異步軋制要求，此時(shí)可不對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行修正；

條件二：當(dāng)軋制所得異步軋板頭部向上翹曲的垂直高度大于下一道次軋機(jī)開口度或向下彎曲導(dǎo)致軋板與軋機(jī)的傳送輥發(fā)生碰撞時(shí)，需根據(jù)具體結(jié)果對(duì)仿真模擬所獲無翹曲臨界軋制工況進(jìn)行相應(yīng)修正；

步驟5.采用步驟4所獲經(jīng)過修正的與實(shí)際情況接近的異步軋制臨界工況條件便可實(shí)現(xiàn)金屬或合金板材的無翹曲異步軋制，從而解決此類合金板材異步軋制過程中的翹曲問題。

所述步驟1中的定義模型材料屬性包括比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、泊松比和密度。

所述步驟2中的翹曲曲率ρ的計(jì)算公式為，公式如下：

式中，L為彎曲弧上選定的兩點(diǎn)間距，c為所選彎曲弧頂高。

所述步驟2中建立初始板厚、道次壓下量、上下輥異速比與翹曲曲率之間的關(guān)系的建立依據(jù)步驟1建立的仿真計(jì)算模型對(duì)所述軋制工況進(jìn)行模擬計(jì)算獲得具體曲率值，并以曲率值為Y軸、軋制參數(shù)為X軸建立曲線。

在步驟3中，所獲臨界工況的道次壓下量范圍為5-55％，異速比為1.0-1.7。

所述步驟4中的修正方法為：

(1)利用仿真模擬所獲無翹曲臨界工況條件進(jìn)行軋制實(shí)驗(yàn)時(shí)，若軋機(jī)出口處的軋板彎向上輥一側(cè)，即軋板上翹，則說明在該軋制工況條件下，達(dá)到無翹曲狀態(tài)所需的實(shí)際臨界道次壓下量大于仿真模擬值，此時(shí)可通過以下兩種方式予以解決：

1.1繼續(xù)增加道次壓下量且軋機(jī)仍能滿足板材自然咬入條件時(shí)，可在不改變初始板厚和異速比的條件下，通過增加道次壓下量重復(fù)步驟1-步驟3，直至獲得平直軋板，每重復(fù)一次的道次壓下量的增幅不超過5％。

1.2繼續(xù)增加道次壓下量且軋機(jī)不能滿足板材自然咬入條件時(shí)，增加道次壓下量的方法將阻礙軋制的連續(xù)性，此時(shí)可在初始板厚和道次壓下量不變的條件下，通過減小異速比并重復(fù)步驟1-步驟3，直至獲得平直軋板，每重復(fù)一次的異速比的降幅為5-10％。

(2)利用仿真模擬所獲無翹曲臨界工況條件進(jìn)行軋制時(shí)，若軋機(jī)出口處的軋板彎向下輥一側(cè)，即軋板下扣，則說明在該軋制工況條件下，達(dá)到無翹曲狀態(tài)所需的實(shí)際臨界道次壓下量小于仿真模擬值，此時(shí)可通過減小道次壓下量的方式重復(fù)步驟1-步驟3，直至獲得平直軋板，每重復(fù)一次的道次壓下量的降幅不超過5％。

在步驟5中，實(shí)際軋制過程中需依據(jù)軋制自然咬入條件，即α<arctanμ，其中α為軋制咬入角、μ為摩擦系數(shù)，初始板厚與臨界壓下量之間的關(guān)系來確定與實(shí)際軋制能力相匹配的可軋初始板厚，只有初始板厚小于等于該可軋初始板厚時(shí)才能獲得無翹曲的軋制板材。

實(shí)施例1：

為改善或解決異步軋制鋁合金中厚板材的翹曲問題，首先利用有限元仿真分析軟件建立異步軋制二維平面應(yīng)變模型(如圖2所示)，具體包括以下步驟：

步驟1.幾何及材料模型的建立：模型中上下軋輥簡(jiǎn)化為理想的剛塑性模型，上下輥輥徑同為400mm，上輥轉(zhuǎn)速為1m/s，下輥轉(zhuǎn)速為1.2m/s，對(duì)應(yīng)異速比為1.2；定義仿真過程中軋板的材料性能參數(shù)，如不同溫度條件下材料的比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、泊松比等(本實(shí)施例中針對(duì)7050鋁合金的相關(guān)性能參數(shù)取自文獻(xiàn)[董躍輝,等.鋁合金厚板淬火殘余應(yīng)力的有限元模擬及其對(duì)加工變形的影響.航空學(xué)報(bào),2004,4:429-432.])；板材的應(yīng)力-應(yīng)變曲線通過熱壓縮實(shí)驗(yàn)得到。軋制板材劃分網(wǎng)格尺寸為2mm×2mm，網(wǎng)格總數(shù)根據(jù)模擬板材的初始厚度而變化(如初始厚度為30mm時(shí)，板厚方向共分15層)，模擬板材的長(zhǎng)度為200mm。

步驟2.軋輥與軋板接觸傳熱模型的建立：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式獲得軋板與空氣的輻射換熱系數(shù)為6.8w/m²·℃，軋板與軋輥的接觸傳熱系數(shù)為55Kw/m²·K；軋制過程中由于變形功及軋輥與軋板摩擦轉(zhuǎn)化為熱量的轉(zhuǎn)化率均設(shè)定為95％。

步驟3.摩擦模型：軋制過程中采用庫倫摩擦定律(τ＝μ·p)，即剪切摩擦應(yīng)力(τ)正比于軋板所受的正壓力(p)，摩擦系數(shù)(μ)根據(jù)文獻(xiàn)[Duan X,et al.Prediction of temperature evolution by FEM during multi-pass hot flat rolling of aluminum alloys.Model.Sim.Mater.Sci.Eng.,2001,9:525-538.]及軋制實(shí)驗(yàn)反推采用0.35。

分別賦予二維有限元模型各部分的材料性能參數(shù)和熱參數(shù)。

通過調(diào)節(jié)輥縫大小改變道次壓下量，進(jìn)行仿真計(jì)算，

輸出異步軋制板材的板形效果圖，根據(jù)圖1所示方式計(jì)算此時(shí)板材的翹曲曲率值ρ。圖3所示為初始厚度為30mm的7050鋁合金板材經(jīng)異速比為1.2的異步軋制后，板形隨軋制道次壓下量增加的變化情況。當(dāng)壓下量為30％時(shí)，異步軋板向慢速輥一側(cè)彎曲，增大壓下量到40％時(shí)，異步軋板板形基本平直，此時(shí)計(jì)算的翹曲曲率幾乎為0，故此時(shí)的道次壓下量即為該異步軋制條件下使板材無翹曲的臨界道次壓下量；繼續(xù)增加壓下量到45％，軋板翹曲方向發(fā)生變化，即彎向快速輥一側(cè)。

調(diào)整下輥速度為1.1m/s，對(duì)應(yīng)異速比為1.1，重復(fù)步驟(1)-(6)，計(jì)算異步軋板翹曲曲率。

調(diào)整下輥速度為1.3m/s，對(duì)應(yīng)異速比為1.3，重復(fù)步驟(1)-(6)，計(jì)算異步軋板翹曲曲率。

在異速比為1.1～1.3條件下，分別選擇軋板初始厚度為10～40mm，重復(fù)步驟(1)-(6)，計(jì)算異步軋板翹曲曲率。

根據(jù)上述步驟中仿真模擬得到的異步軋制板形計(jì)算每一個(gè)異步軋制工藝條件下板材的翹曲曲率，并找到每一個(gè)工況條件對(duì)應(yīng)的無翹曲異步軋制工藝的臨界道次壓下量，基于這些數(shù)據(jù)建立了不同初始板厚、不同異速比與異步軋制臨界道次壓下量(對(duì)應(yīng)無翹曲)之間的變化關(guān)系圖，如圖4所示。由圖可知，隨異速比增加，某一初始厚度的7050鋁合金板材對(duì)應(yīng)的臨界壓下量顯著增加；同時(shí)初始板厚越大，對(duì)應(yīng)的臨界壓下量也越大。

實(shí)施例2：

利用初始厚度為40mm的7050鋁合金板材，采用本發(fā)明中仿真模擬得到的無翹曲異步軋制工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)軋制，實(shí)驗(yàn)軋制參數(shù)與模擬所設(shè)置的參數(shù)相同。獲得實(shí)驗(yàn)軋制板材后測(cè)量所軋制板材的翹曲曲率，測(cè)量值如圖5所示。與仿真模擬結(jié)果相比，實(shí)測(cè)臨界壓下量與仿真模擬結(jié)果基本吻合，表明上述方法能準(zhǔn)確、可靠的預(yù)報(bào)不同異步軋制工況下7050鋁合金中厚板的翹曲現(xiàn)象。

表1進(jìn)一步給出了40mm厚7050鋁合金板材在異速比為1.2條件下，經(jīng)不同道次異步軋制后的板厚及臨界道次壓下量的模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，二者吻合很好。由該表可知，在多道次異步軋制過程中，針對(duì)每道次采用臨界道次壓下量后不同厚度板材均有對(duì)應(yīng)的臨界道次壓下量可確保異步軋板的板形平直。

實(shí)施例3：

上述實(shí)施例證明采用臨界道次壓下量法可實(shí)現(xiàn)異步軋制無翹曲板材制造，然而實(shí)際生產(chǎn)中由于軋機(jī)軋制能力的限制，不是所有的初始厚度均能通過上述臨界道次壓下量法來實(shí)現(xiàn)翹曲優(yōu)化的。因此，依據(jù)現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中常見軋機(jī)設(shè)備條件來獲得采用臨界道次壓下量法能實(shí)現(xiàn)翹曲優(yōu)化的最大可軋初始板厚是很有必要的。依據(jù)軋制咬入條件，即咬入角(α)與摩擦系數(shù)(μ)之間需滿足關(guān)系：α<arctanμ；而咬入角又與軋輥半徑R、道次壓下量(Δh)間存在關(guān)系：cosα＝1-(Δh/2R)。依據(jù)這兩個(gè)關(guān)系可獲知某一軋制設(shè)備的最大壓下量Δh_max與最大咬入角α_max間存在關(guān)系：Δh_max＝2R(1-cosα_max)。采用上文給出的摩擦系數(shù)0.35及工作軋輥半徑600mm計(jì)算可知，軋機(jī)能實(shí)現(xiàn)的最大壓下量Δh_max＝67.4mm。

根據(jù)上述臨界壓下量與翹曲曲率值模擬計(jì)算過程可計(jì)算獲得異速比為1.2、軋輥半徑600mm時(shí)初始板厚與臨界壓下量之間存在如圖6所示關(guān)系。當(dāng)厚為H的初始板材獲得無翹曲的臨界道次壓下量小于Δh_max/H時(shí)，則可通過增加道次壓下量(臨界道次壓下量)來實(shí)現(xiàn)異步軋板無翹曲，否則不能。從圖中可看出，上述軋制條件實(shí)現(xiàn)無翹曲板材所對(duì)應(yīng)的最大初始板厚介于130-150mm之間，進(jìn)一步對(duì)130mm、140mm及150mm厚板材進(jìn)行模擬發(fā)現(xiàn)，130mm厚板材可采用臨界道次壓下量來實(shí)現(xiàn)異步軋制無翹曲，而140mm和150mm厚板材則會(huì)出現(xiàn)上翹現(xiàn)象，不能保證獲得平直板型。當(dāng)然，通過減小異速比，也可采用臨界道次壓下量實(shí)現(xiàn)無翹曲異步軋制的初始板厚還可增加。

可見，利用本發(fā)明提供的有限元模擬方法能很好的預(yù)測(cè)鋁合金中厚板在不同異步軋制工況下板材的翹曲程度及對(duì)應(yīng)的板形。同時(shí)，本發(fā)明提供了一種有效解決異步軋制鋁合金中厚板翹曲問題的方法，即調(diào)節(jié)異步軋制道次壓下量至臨界值，從而可獲得平直板型，大大有助于鋁合金中厚板材異步軋制工藝的連續(xù)化。

本發(fā)明提供的異步軋制合金板材翹曲預(yù)報(bào)和優(yōu)化解決方法為異步軋制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供可靠、有效的技術(shù)參考與生產(chǎn)指導(dǎo)

顯然，上述實(shí)例僅為說明方法實(shí)用性所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式和軋制材料的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可做出其他不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍然處

于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。

表1有限元模擬結(jié)果與軋制實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比