铝合金铸轧卷裂边原因分析与对策解析

　　【摘 要】随着我国经济水平的提升，铝合金生产在现代化建设中的作用越来越显著，如何解决铝合金生产中存在的问题，不断提升铝合金的质量，成了当前技术人员共同关注的话题。在当前铝合金生产中，最常见的一个缺陷就是铸轧卷裂边问题，这会极大影响铝合金的质量，不利于我国工业化水平的提升。因此，应该对铝合金铸轧卷裂边缺陷进行分析，找到缺陷产生的原因，不断完善铝合金生产工艺。本文将通过结合实例，分析铝合金铸轧卷裂边原因，并提出铝合金铸轧卷裂边的解决对策，为铝合金生产提供建议。
　　【关键词】铝合金；铸轧卷裂边；原因；对策
　　在铝箔坯料的生产过程中往往采用铸轧法，这就会使得生产过程更加高效，也能够起到节能减排的作用，成为当前铝合金生产中的重要工艺方法。铸轧法相较于热轧法而言，没有预热、铣面和热轧等坯料生产工艺流程，铸轧板坯枝晶由于激冷的存在，导致其间距较小，金属间化合物细小，在箔材坯料生产中具有很大的优势。在铝合金生产的过程中，铸轧法受到广泛欢迎，成为保障加工企业生产效益的重要工艺。但是，在应用铸轧法生产箔材坯料的过程中，也会存在一定的问题，限制工艺方法的正常使用，铸轧卷裂边就是其中存在的一个关键问题。在铸轧带材的后续生产过程中，极容易受到铸轧卷裂边的影响，在拉、压应力的作用下边部会出现裂边范围增大的状况。因此，应该对铸轧卷裂边问题进行有效控制，保障铝合金生产的质量和效率。
　　一、缺陷观察及统计
　　在某企业的铝合金生产过程中，Φ1003mm×1850mm是其铸轧机的规格，62mm-65mm是铸轧区的范围，耳子倒角为45°。通过观察起生产过程可以发现，在1100、3003和8011铝合金铸轧坯料中出现了裂边的问题，严重影响生产质量和效率的提升。因此，应该统计1100、3003和8011铝合金铸轧坯料的裂边情况，这将有助于对裂边原因进行深入分析，也有利于根据缺陷状况提出具有针对性的解决措施【1】。
　　通过统计能够发现，大裂边的状况容易出现在8011铝合金铸轧坯料中，约占总缺陷的42.5%；在3003铝合金铸轧坯料中，出现大裂边和小于10mm裂边的概率基本一致，约占总缺陷的35.7%；在1100铝合金铸轧坯料中，没有大裂边缺陷出现，最容易出现尺寸小于8mm的裂边，约占总缺陷的62.5%。
　　二、铝合金铸轧卷裂边原因分析
　　由边缘向内部延伸并具有一定间距的横向裂边，是在铝合金铸轧卷中最常出现的质量缺陷，这也是影响生产效率与安全的关键问题，技术人员应该在平时的工作中加强缺陷的观察与分析，这将有助于实现生产工艺的不断优化。在铝合金铸轧带材的生产中有明确规定，虽然可以允许有工艺裂边的存在，但是不能够出现影响使用的边部缺损。在不同公司的铝合金生产过程中，对于裂边尺寸的要求也不尽相同。先进的铝业公司对于裂边尺寸的要求较为严格，一般将铝合金铸轧卷工艺裂边控制在7mm以下；有的铝业公司会将铸轧带材分为优等品和合格品，一般铝合金铸轧卷工艺裂边在8mm以下属于优等品，在15mm以下属于合格品，也有的公司将铝合金铸轧卷工艺裂边在10mm以下的视为优等品；另外，还有的铝业公司规定铝合金铸轧卷工艺裂边在20mm以下的属于合格品，在12mm以下的属于优等品。
　　在冷轧的过程中，情况较为严重的铸轧卷裂边会出现扩展，甚至有可能导致断带现象的出现，不但会影响箔材坯料的生产效率，也存在一定的安全威胁。在铸轧区两个转动的轧辊对液态金属进行冷却，铸和轧过程在很短时间内完成。轧辊表面和金属表面的粘合程度较高，出现轧件变薄的状况，变形状况就会由于金属表面和内层受到剪切力与压力而出现，并向凝固硬壳内扩展。剪切力大于剪切强度时，断裂的现象就会出现在薄弱部位，并在作用力下不断扩展。两侧面向前的拉应力和耳子施加于断面的向后摩擦应力，是变形区边部金属受到的主要作用力，这就会导致裂纹在边部出现【2】。
　　三、铝合金铸轧卷裂边解决对策
　　通过对铝合金铸轧卷裂边原因的分析可以看出，变形量较大和耳子摩擦力较大是其中存在的主要问题，因此在采取相应解决措施的过程中，也应该着重解决上述两个问题，不断减少铝合金铸轧卷裂边状况，保障箔材坯料生产的质量。首先，应该对于变形产生的剪切力进行有效控制，也就是减小变形量。通过采用缩小铸轧区长度的方式，能够实现轧制区高度的降低，从而有效实现变形量的减小，避免出现铝合金铸轧卷裂边的状况。不同的铸轧区长度应该应用在不同合金的生产过程中，这将有助于提升产品质量。其次，应该对于耳子的摩擦力进行有效控制。流线型弧度的应用能够实现摩擦力的减小，耳子的流线应该根据合金宽展的差异进行设计，避免耳子受到過大的摩擦力导致铝合金铸轧卷裂边情况的出现。虽然减小铸轧区的范围会对铝合金铸轧卷裂边状况起到改善作用，但是也不能给完全避免铝合金铸轧卷裂边的出现【3】。因此，应该对耳子的形状进行不断完善。外部应力和内部剪切应力，是铝合金铸轧卷裂边的主要原因，而造成外部应力的主要因素就是耳子和铸轧卷边部的摩擦力。耳子的直线开角会导致摩擦力增大的状况，因此应该将直线开角改为流线开角，以减小耳子和铸轧卷边部的摩擦力，能够有效降低外部应力，解决了铝合金铸轧卷裂边问题。
　　采用上述铝合金铸轧卷裂边解决方法之后，设置1100铝合金铸轧坯料的铸轧区长度为60-62mm，设置3003铝合金铸轧坯料的铸轧区长度为56-58mm，设置8011铝合金铸轧坯料的铸轧区长度为58-60mm。在1100、3003和8011铝合金铸轧坯料中均未发现大裂边的现象。在1100铝合金铸轧坯料中出现不大于10mm裂边的概率降低到了10%；在3003铝合金铸轧坯料中出现不大于10mm裂边的概率降低到了20%，在8011铝合金铸轧坯料中出现不大于10mm裂边的概率降低到了40%。通过上述统计能够发现，减小铸轧区尺寸和耳子采用流线开角的形式，极大地降低了铝合金铸轧卷裂边的情况，提升了产品的合格率，能够为生产效益的提升奠定基础。
　　四、结语
　　在铸轧的过程中，铝合金铸轧卷裂边的问题会对产品质量和生产安全性造成严重影响，其中耳子的摩擦力和铸轧区尺寸，是造成铝合金铸轧卷裂边的主要因素。因此，在解决铝合金铸轧卷裂边问题的过程中，也应该从这两个方面入手。不同的铸轧区应该应用于不同合金的生产过程中，能够实现剪切应力的降低；流线开角的形式代替原来耳子直线开角的形式，能够有效降低摩擦力。通过上述两个方面的改进，能够有效减少铝合金铸轧卷裂边状况，提升产品的质量。
　　【参考文献】
　　[1]飞尚才，夏杰，多杰.铸轧铝合金裂边缺陷产生原因及改进措施[J].铝加工，2017（04）：31-33.
　　[2]飞尚才，蒋小霞，马世辉，刘春梅，关婷婷.铝合金铸轧卷裂边原因分析与对策[J].轻合金加工技术，2016，44（10）：24-25+64.
　　[3]李平，张雨平.减小铝合金铸轧卷裂边的措施[J].轻合金加工技术，2009，37（05）：7-8+23.