Al1050变形路径对异步轧制纯铝的组织与性能影响(3)
五、印刷用铝材主要用于制作PS版，铝基PS版是印刷业的一种新型材料，用于自动化制版和印刷。
吹冰、电子家电用铝材主要用于各种母线、架线、导体、电气元件、冰箱、空调、电缆等领域。
1.2 异步轧制工艺
1.2.1 异步轧制概况
异步轧制是指上下两个工作辊的辊径、表面线速度或粗糙度不相等的一种轧制方法。如图1.1所示。
图1.1 异步轧制示意图
1.2.2 异步轧制原理
异步轧制是指两工作辊圆周线速度不同而进行轧制的工艺过程。异步轧制辊速的不同是通过上下轧辊半径不同或是二者转动角速度不一样来实现的[3]。前者称为异径异步轧制，后者称为同径异步轧制。近年来，还出现了上下辊具有相同的辊径与转速，但依靠二者摩擦系数不同来实现异步轧制[1，2]。异步轧制轧件P在咬入时，其头部A点首先与大辊径上的轧辊接触，瞬间轧件头部上的B点被推向小辊径的下轧辊，且上辊比下辊的线速度高而下压轧件。当B点与下辊接触时，轧件P头部A点部位受到来自上辊的锤锻作用力，使轧件头部与辊的接触由A点（实际是一条线）变成A～A'接触弧（实际是一块接触弧面），如图1.2所示，轧机上工作辊的咬人角由θ降到θ' ，形成楔咬作用[4]。
轧件咬入后，由于上下工作辊存在辊径差，则上下轧辊表面由此产生线速度差，使轧件处于搓轧状态中，从而可削平摩擦峰值，降低轧制力和能耗，同时也可使轧件表面的氧化铁皮易于脱落，提高了轧件表面的质量[5]。
图1.2 异步轧制原理图
轧件咬入后，由于上下工作辊存在辊径差，则上下轧辊表面由此产生线速度差，使轧件处于搓轧状态中，从而可削平摩擦峰值，降低轧制力和能耗，同时也可使轧件表面的氧化铁皮易于脱落，提高了轧件的表面质量，如图1.3所示。
图1.3 轧制变形区受力图
a) 同步轧制 b)异步轧制
图1.3为常规轧制和异步轧制时的摩擦力分布。金属在轧制过程中，按金属流动速度的不同，可将变形区分为3个区域[6]：前滑区、后滑区和中性面。在轧制过程中，常规轧制时上下辊的中性角相等，轧制变形区金属在前滑区，后滑区上下表面摩擦力都是指向中性面，中性面附近单位压力骤增，使平均单位轧制压力增大，阻碍金属变形。异步轧制时，由于上下轧辊的线速度不同，中性面将发生偏移，表现在辊缝出口端轧材中性面偏向快速辊一侧。由于中性面的偏移，在变形区中形成一个外力作用条件与应力状态都比较特殊的区域，此区域位于2 个中立点之间，其上、下接触面的摩擦力方向相反，形成了异步轧制所特有的搓轧区。由于搓轧区的存在，造成了轧制过程变形特点和金属流动的特殊变化。在搓轧区上、下表面，外摩擦力方向相反，减少了外摩擦所形成的水平压力对变形的阻碍作用，从而显著降低了轧制变形的总压力。又由于方向相反的摩擦力，造成了搓轧区上、下表面金属流动的不同， 因而在变形区内引起剪切变形，导致金属表面质量、金相组织、晶体位向和力学性能的变化。与常规轧制相比，异步轧制具有显著降低轧制压力与轧制扭矩，降低产品能耗，减少轧制道次，增强轧薄能力，改善产品厚度精度和板形，提高轧制效率的优点。特别是对于轧制变形抗力高、加工硬化严重的极薄带材，其节能效果更加显著[4]。
图1.4 轧制变形区受力图
a) 同步轧制 b) 异步轧制
异步轧制时，上下轧辊的速度差是通过机械传动方式或电气传动方式得到的。由于上下工作辊表面速度不等，在变形区内形成有表面接触摩擦力反向的区段，即所谓“搓轧区”。慢速辊侧的中性点向变形区入口侧移动，快速辊侧中性点向变形区出口侧移动，导致轧件与两个工作辊接触区的中性点不对称[6]。这样自然就在上下两个中性点之间形成“搓轧区”。改变了变形区内的压应力状态，增加了剪变形。异步轧制时，变形区由后滑区、搓轧区和前滑区组成，如图1.5所示。
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