[發(fā)明專利]鎂合金板材軋制過程量化潤(rùn)滑方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310468045.7
• 申請(qǐng)日: 2013-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN103521529A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉長(zhǎng)瑞;朱曉雅;杜忠澤;王快社;王慶娟;劉立;李奕霏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B21B37/00
• 分類號(hào): B21B37/00;B21B27/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 汪人和

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于冶金及材料加工工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鎂及鎂合金板材軋制過程中接觸表面的潤(rùn)滑方法。

【背景技術(shù)】

軋制是金屬塑性加工的主要方法之一，其中通過軋制方法向市場(chǎng)提供的板材也是金屬材料加工領(lǐng)域的主要產(chǎn)品。作為一種輕金屬結(jié)構(gòu)材料，鎂合金近年來越來越受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，由于其自身的特性要求，通常在大于225℃至500℃之間進(jìn)行熱軋或溫軋，與其他金屬材料熱軋時(shí)一樣，在軋輥與板材接觸界面之間需要潤(rùn)滑。其目的主要是：降低輥、板接觸界面摩擦系數(shù)，減少能耗和工具磨損；防止接觸界面發(fā)生熱黏著，提高產(chǎn)品表面質(zhì)量，維持生產(chǎn)正常運(yùn)行。潤(rùn)滑有防黏降摩、冷卻降溫的雙重作用，與其它材料不同，鎂合金軋制時(shí)溫度控制十分嚴(yán)格，力求在一定溫度范圍盡快完成。既需要潤(rùn)滑但又不能因潤(rùn)滑而溫降過快（要保證溫度），潤(rùn)滑劑若施加不均會(huì)導(dǎo)致界面急冷急熱（冷熱不均），會(huì)影響軋制性能和產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生廢品，故鎂合金軋制時(shí)要注意平衡潤(rùn)滑與保溫這一矛盾。

軋制時(shí)，實(shí)現(xiàn)有效潤(rùn)滑主要受以下因素影響：1）金屬特性，如材料物理、化學(xué)特性，變形抗力等；2）變形特點(diǎn)，軋制過程幾何參數(shù)、板材表面積（軋制時(shí)金屬因延伸產(chǎn)生新生面，表面積增大）；3）軋制過程工藝參數(shù)，各道次變形量、軋制速度、溫度等；4）潤(rùn)滑劑流變性質(zhì)，閃點(diǎn)、粘度等。

鎂在熱狀態(tài)下易于氧化，且表面氧化膜較疏松，容易脫落。在有些生產(chǎn)線上，軋制鎂板不施加潤(rùn)滑劑，盡管軋制過程也能進(jìn)行，但輥面常黏附一層鎂的氧化膜，軋后板面粗糙，質(zhì)量差。在熱狀態(tài)下，粗糙面難以形成致密保護(hù)膜，引起氧化向金屬內(nèi)部擴(kuò)展。軋制后，為改善表面質(zhì)量，采用機(jī)械打磨產(chǎn)品表面，還要清理輥面。這樣做增加了生產(chǎn)工序、金屬損耗，也對(duì)環(huán)境造成污染。

目前鎂合金軋制時(shí)，常用的方法是將潤(rùn)滑油以霧狀形式噴涂于輥面潤(rùn)滑，雖然相對(duì)其他金屬減少了潤(rùn)滑劑用量，但是否適量缺少計(jì)算分析。對(duì)于鎂合金而言，潤(rùn)滑劑施加不足，會(huì)引起工具磨損和黏輥，使板面產(chǎn)生缺陷而影響表面質(zhì)量。若潤(rùn)滑劑過多，會(huì)影響咬入，也會(huì)降低軋輥與鎂板接觸界面溫度，當(dāng)輥板界面溫度低于軋制工藝要求的溫度時(shí)，板面會(huì)產(chǎn)生裂紋，影響正常軋制。另外，在熱狀態(tài)潤(rùn)滑時(shí)，潤(rùn)滑劑會(huì)揮發(fā)燒損，既增加了生產(chǎn)成本，產(chǎn)生的油煙還會(huì)污染環(huán)境。

作為潤(rùn)滑劑的施加方法，通常都是由工作油泵從油箱中汲取潤(rùn)滑油，再經(jīng)過油管從通過安裝在軋輥一側(cè)的噴嘴噴射于輥面上。軋制時(shí)，各道次之間有間歇，特別對(duì)鎂合金板材，開坯及中、精軋，多采用塊式法軋制，其間歇總時(shí)間長(zhǎng)，潤(rùn)滑劑連續(xù)噴射于輥面，必然引起輥面溫降和揮發(fā)。

如前所述，有些生產(chǎn)線上，軋制鎂板不施加潤(rùn)滑劑。結(jié)果輥面常黏附一層鎂氧化膜，軋后板面粗糙，需要打磨產(chǎn)品表面，還要清理輥面。既增加了生產(chǎn)工序、金屬損耗，又造成環(huán)境污染。無潤(rùn)滑軋制對(duì)于厚板通過打磨尚可改善表面質(zhì)量，但對(duì)于薄板則難以滿足表面質(zhì)量、尺寸精度的要求，而且技術(shù)難度增大，當(dāng)批量生產(chǎn)時(shí)，打磨工作量很大。采用適宜的潤(rùn)滑方法，替代無潤(rùn)滑軋制，是實(shí)現(xiàn)鎂合金高質(zhì)量、高精度、高效率軋制的必然選擇。

當(dāng)鎂合金潤(rùn)滑軋制時(shí)，既要施加潤(rùn)滑劑降低摩擦、減少工具磨損和預(yù)防輥面黏著，提高質(zhì)量，又不能因施加潤(rùn)滑劑影響咬入，或使溫度下降低于軋制工藝溫度，板面發(fā)生裂紋，產(chǎn)生廢品或使軋制過程不能進(jìn)行。依據(jù)鎂合金工藝特性，（鎂合金）主要采用熱、溫變形，溫度控制十分嚴(yán)格，力求在一定溫度范圍盡快完成加工過程。在自然環(huán)境條件下（變形區(qū)）溫降速度很快，而潤(rùn)滑有防黏降摩、冷卻降溫的雙重作用，因而實(shí)施有效潤(rùn)滑與嚴(yán)格控制溫度就成為鎂合金軋制時(shí)要平衡解決的矛盾，也是一個(gè)重要的技術(shù)問題。

鎂合金軋制時(shí)施加潤(rùn)滑，對(duì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定軋制十分重要。而鎂合金目前開坯及中、精軋，多采用塊式法軋制，需要頻繁咬入，當(dāng)輥面連續(xù)噴涂潤(rùn)滑油時(shí)，接觸面摩擦系數(shù)降低，軋件在入口處打滑，往往影響咬入，使生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。另外，油在輥面受熱必然揮發(fā)，導(dǎo)致環(huán)境污染，還會(huì)增加損耗，提高成本。這就需要針對(duì)不同影響因素的特點(diǎn)，綜合考慮，采用適宜的潤(rùn)滑技巧。

另外，盡管生產(chǎn)中采用噴霧法向軋輥噴涂潤(rùn)滑劑，但潤(rùn)滑劑質(zhì)點(diǎn)噴涂范圍較大，通常附著于入口側(cè)軋輥中心水平面附近輥面、輥板界面及板面上，噴涂潤(rùn)滑劑量常以經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)，往往使?jié)櫥痪鶆颍缑嬉装l(fā)生急冷急熱，引起質(zhì)量問題以及潤(rùn)滑劑揮發(fā)。若潤(rùn)滑劑在板表面殘留和受熱不均勻易留油斑，成品不易清洗，影響產(chǎn)品表面質(zhì)量。需要實(shí)驗(yàn)考察，合理控制潤(rùn)滑劑質(zhì)點(diǎn)在輥面的附著位置。

鎂合金板材軋制時(shí)，潤(rùn)滑有防黏降摩、提高表面質(zhì)量的作用，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生冷卻降溫，若潤(rùn)滑劑施加不當(dāng)，不僅影響咬入，因溫降過快還會(huì)使板面產(chǎn)生裂紋，影響正常軋制。為了平衡解決這一矛盾，需要找到一種合理施加潤(rùn)滑劑的方法。