一种低温大道次压下量轧制无边裂镁合金板材的方法
阅读说明：本技术 一种低温大道次压下量轧制无边裂镁合金板材的方法 (Method for rolling magnesium alloy plate without edge cracking at low temperature and large pass reduction ) 是由 宋江凤 刘强 潘复生 蒋斌 肖毕权 刘涛 赵华 李建波 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低温大道次压下量轧制无边裂镁合金板材的方法,包括以下步骤：步骤1)将镁合金板材安装在轧机上,轧辊温度为180℃～210℃；步骤2)将安装好的镁合金板材通过在线加热到设定的轧制温度,轧制温度为150℃～170℃；步骤3)当镁合金板材加热至设定的轧制温度后,进行单道次轧制,道次下压量为40%～53%,轧制速度为0.05～0.1 m/s；步骤4)单道次轧制完成后,卸载得到镁合金轧制样品。本发明所述方法能够大大节约轧制时间,减少能耗,大幅度降低生产成本,并且轧制后得到的板材平直、板形好,同时,轧制工艺简单容易操作,非常适用于工业化生产。(The invention discloses a method for rolling a magnesium alloy plate without edge cracking at low temperature and large pass reduction, which comprises the following steps: step 1), mounting a magnesium alloy plate on a rolling mill, wherein the temperature of the rolling mill is 180-210 ℃; step 2), heating the mounted magnesium alloy plate to a set rolling temperature on line, wherein the rolling temperature is 150-170 ℃; step 3) after the magnesium alloy plate is heated to a set rolling temperature, performing single-pass rolling, wherein the pass rolling reduction is 40-53%, and the rolling speed is 0.05-0.1 m/s; and 4) unloading to obtain a magnesium alloy rolling sample after single-pass rolling is finished. The method of the invention can greatly save rolling time, reduce energy consumption and greatly reduce production cost, and the rolled plate is straight and has good plate shape, meanwhile, the rolling process is simple and easy to operate, and is very suitable for industrial production.)
技术领域
本发明涉及镁合金加工技术领域，具体涉及一种低温大道次压下量轧制无边裂镁合金板材的方法。
背景技术
镁合金作为最轻的金属结构材料，被誉为21世纪的绿色工程材料，具有巨大的开发潜力。同时其还具有质量轻、比强度高、弹性模量大、优良的抗震和电磁屏蔽等优异性能，因此被广泛应用到电子产品和汽车工业生产以及航空航天等诸多领域。
随着社会的发展，对高性能的变形镁合金（例如板材和棒材等）的需求越来越大。轧制是目前生产镁合金板材的主要方法之一。轧制能够细化镁合金组织，显著提高其力学性能。由于镁合金的密排六方晶体结构，在中低温度下塑性成形能力差，板材在普通传统轧制过程中极易产生严重的边裂等缺陷。在后续进一步轧制需切去边料，大大降低镁合金轧板的成材率，严重限制了镁合金的应用。因此，边裂问题成为目前镁合金加工过程中的热点问题，研究出减少或者抑制镁合金轧制边裂的工艺方法具有非常重要的实际意义。
目前，镁合金轧制工艺较多；其中，交叉轧制、异步轧制、边部预制凸度以及起皱轧制等工艺对镁合金板材的轧制边裂有明显地抑制效果，但这些方法都存在以下缺陷：1）由于镁合金板材导热系数大，轧制板材在加热炉中保温到轧制温度后，并转移到轧辊进行轧制的过程中，板材的温度下降明显，更容易导致边裂；2）镁合金板材轧制后的板形可能存在弯曲，板形不能得到有效控制；3）轧制过程中，为了抑制边裂的产生，一般采用高温（大于350℃）进行轧制，耗费能源，并且轧制过程中为了消除板材加工硬化，道次间需将板材回炉退火几分钟，延长了轧制时间；另外，边部预制凸度轧制的样品制备麻烦，起皱轧制工艺需先在波纹辊轧制然后在进行平辊轧制，轧制工艺比较繁琐，而交叉轧制、异步轧制在中低温度下轧制后的板材仍然存在边裂。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种低温大道次压下量轧制无边裂镁合金板材的方法，以解决现有技术目前镁合金板材轧制过程中效率低下以及轧制后存在边裂的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种低温大道次压下量轧制无边裂镁合金板材的方法，包括以下步骤：
步骤1）将镁合金板材安装在轧机；其中，轧辊温度为180℃~210℃，左右两端张力为2kN；
步骤2）将安装好的镁合金板材通过在线加热到设定的轧制温度，设定轧制温度为150℃~170℃；
步骤3）当镁合金板材加热至设定的轧制温度后，立即进行单道次轧制，道次下压量为40%~53%，轧制速度为0.05~0.1 m/s；
步骤4）单道次变形量轧制完成后，卸载得到无边裂的镁合金轧制样品。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过在线加热轧制能够有效减少板材温度的降低，并且能够提高板材边部变形能力，从而抑制轧制过程中边部裂纹的出现，可在中低温度下采用大压下量轧制生产板面没有明显边裂纹的镁合金板材，从而提高板材成材率。
2、本发明所述方法能够大大节约轧制时间，减少能耗，大幅度降低生产成本，并且轧制后得到的板材平直、板形好，同时，轧制工艺简单容易操作，非常适用于工业化生产。
附图说明
图1为以42.2％道次压下量在线加热轧制制备的实施例1镁合金AZ31板材图片。
图2为以42.4％道次压下量在线加热轧制制备的实施例4镁合金ZM21板材图片。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
先将镁合金铸锭在330℃下挤压成600mm*105mm*5mm的板材，然后再用四辊在线加热轧机将挤压板材轧制成镁合金板材。
一、一种低温大道次压下量轧制无边裂镁合金板材的方法
实施例1 以42.2％道次压下量在线加热轧制制备AZ31镁合金板材
步骤1）将尺寸规格为600*105*5（单位：mm）的AZ31镁合金板材安装在轧机上，通过其两端的夹头将板材夹紧，准备轧制。其中，设定轧制温度为150℃，进行轧制的轧辊温度为190℃，左右两端张力为2kN；所述轧机为高刚度液压张力四辊温轧可逆实验轧机，轧机具有四个辊轮，分别为直径320mm的支撑辊和直径120mm的工作辊。
步骤2）：将安装好的镁合金板材通过电流自动加热到设定温度150℃，并通过接触式热电偶测温，加热到设定温度的时间约为45s。
步骤3）：当镁合金板材加热至设定的轧制温度后，立即进行单道次轧制，道次下压量为42.2%，轧制速度为0.05 m/s。镁合金板材在轧制前通过在线加热确保了精准的轧制温度。
步骤4）：单道次变形量轧制完成后，卸载得到无边裂的镁合金轧制样品。
单道次变形量轧制完成后，卸载镁合金轧制样品，最终得到厚度为2.89mm的镁合金板材。其轧制后的板材如图1所示。
在该实施例中，镁合金板材经过1道次从5mm轧制到2.89mm所耗费时间可控制在1min左右。轧制完成后观察板材宏观形貌，结果显示轧制面没有明显边裂纹出现。
采用与实施例1相同的镁合金板材以及轧制方法，分别制备实施例2~3，其不同之处在于，实施例2道次下压量为40%，实施例3道次下压量为52%。轧制完成后分别观察实施例2和实施例3板材宏观形貌，结果显示轧制面没有明显边裂纹出现。
实例4 在线加热轧制42.4％压下量制备ZM21镁合金板材
步骤1）：将尺寸规格为600*105*5（单位：mm）的ZM21镁合金板材安装在轧机上，通过其两端的夹头将板材夹紧，准备轧制。其中，设定轧制温度为150℃，进行轧制的轧辊温度为190℃，左右两端张力为2kN；所述轧机为高刚度液压张力四辊温轧可逆实验轧机，轧机具有四个辊轮，分别为直径320mm的支撑辊和直径120mm的工作辊。
步骤2）：将安装好的镁合金板材通过电流自动加热到设定温度150℃，并通过接触式热电偶测温，加热到设定温度的时间约为45s。
步骤3）：当镁合金板材加热至设定的轧制温度后，立即进行单道次轧制，道次下压量为42.4%，轧制速度为0.05 m/s。镁合金板材在轧制前通过在线加热确保了精准的轧制温度。
步骤4）：单道次变形量轧制完成后，卸载得到镁合金轧制样品。
经过单道次变形量轧制，卸载镁合金轧制样品，最终得到厚度为2.88mm的镁合金板材。其轧制后的板材如图2所示。
在该实施例中，整块镁合金板材经过1道次从5mm轧制到2.88mm所耗费时间可控制在1min左右。轧制完成后观察板材宏观形貌，结果显示轧制面没有明显边裂纹出现。
采用与实施例4相同的镁合金板材以及轧制方法，分别制备实施例5~6，其不同之处在于，实施例5道次下压量为40%，实施例6道次下压量为52%。轧制完成后分别观察实施例5和实施例6板材宏观形貌，结果显示轧制面没有明显边裂纹出现。
二、适用的镁合金板材
采用表1所述组分制得镁合金铸锭，将镁合金铸锭挤压成宽度105mm的镁合金板材，得到的镁合金板材采用本发明所述方法进行轧制。
表1（单位：%）
镁合金
Al
Zn
Mn
Si
Ca
Fe
Cu
Mg
1
3.35
0.88
0.39
Si≤0.1%
Ca≤0.04%
Fe≤0.05%
Cu≤0.05%
余量
2
—
2.15
1.62
Si≤0.1%
Ca≤0.04%
Fe≤0.05%
Cu≤0.05%
余量
实施例1和4分别采用镁合金1和2的组分制得镁合金铸锭并进行挤压，后续采用本发明所述方法进行轧制后得到镁合金板材。轧制完成后观察板材宏观形貌，结果显示实施例1和4轧制面没有明显边裂纹出现。
在对现有镁合金板材轧制工艺进行研究后发现，镁合金板材往往在很高的温度下进行轧制，导致镁合金板材轧制工艺普遍能耗较高。这是由于镁合金散热性好，一般在镁合金板材轧制前从加热炉转移到轧辊过程中会产生温降。且在轧制过程中，镁板边部与空气接触导致热量损失大。因此现有传统工艺在轧制镁合金板材时，需要将镁锭加热至较高的温度才能尽量减少板材温降。而本发明通过在线加热对镁合金板材进行加热后即时进行轧制，避免了镁合金板材在轧制前的温降，从而使中部与边部金属流动性能相对均匀。另外，板材两端适当张力的施加能够提高板材变形能力，增加了其成形性，进一步抑制轧制过程中边部裂纹的出现，最终轧制得到无边裂的镁合金板材。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。