高強高韌鋁合金厚板是現代航空、航天、船舶制造及交通運輸等領域必不可少的重要結構材料[1]。如7xxx系高強鋁合金是生產高性能鋁合金預拉伸板的主要材料，在材料熱軋成形過程中，變形量超過80%才能保證厚板中心變形充分，完全從鑄造組織轉化為加工組織，從而增強板材的整體性能[2]。但是受現有軋機開口度及坯料原始厚度的限制，目前普遍采用的同步軋制很難使坯料達到80%的變形量，造成軋板表面和中心的變形、組織和性能的不均一，產品殘余應力過高等問題，嚴重影響板材使用壽命和安全性。
為了在不增加總壓下量的前提下達到提高板材總變形率，鋁合金加工廠家探索了新型的異步軋制方法，通過在軋制過程中保持上、下軋輥的表面線速度不同，使變形區內形成“搓軋區”，達到增加芯部變形目的。但由于異步軋制過程中軋件上下端面的變形量不相同，在應力的作用下軋制完成后軋件會在出口側出現翹曲的現象，翹曲嚴重時會影響軋板進入下一軋制道次，甚至會損壞軋機[3-7]。2001年，荷蘭Corus研究中心提出了蛇形軋制方法，其實現方式是將異步軋機的慢速一側軋輥在軋制方向上向出口方向進行一定量的錯位，有助于減小軋板的彎曲[8]。蛇形軋制為加工超大厚度鋁合金預拉伸提供了新思路，然而蛇形軋制是一種典型的非均勻塑性變形過程，變形過程中各種條件都會對板材的組織和性能造成影響。為了優化蛇形軋制工藝精確控制板材的組織和性能，需要通過數值模擬研究蛇行軋制過程中軋板不同位置金屬的流動變形規律。
1 蛇形軋制工藝
如圖1所示為蛇形軋制工藝示意圖，蛇形軋制與同步軋制相比，其主要區別在于蛇形軋制過程中，上、下軋輥轉速不同(Vm < Vk)，且與異步軋制相比，慢速側軋輥中心向軋制出口方向有一定的錯位量S。
圖1蛇形軋制示意圖
Fig.1 Schetch map of snake rolling
由于蛇形軋制過程中軋輥線速度不同，上、下軋輥的中性點位置向不同方向移動，快速軋輥的中性點向出口方向移動，慢速軋輥的中性點向入口方向移動。這樣就在上、下軋輥中性點之間的變形區內形成一個上、下表面摩擦力方向相反的“搓軋區”?！按贶垍^”使變形區中的應力狀態發生了改變，變形區除了在豎直方向承受壓縮應力，同時還在水平方向上承受剪切應力，使得板材同時產生壓縮應變和剪切應變。剪切應變有助于
聲明：
“鋁合金厚板蛇形軋制變形規律的研究” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：北京有色金屬研究總院、有色金屬材料制備加工國家重點實驗室
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2025年08月07日 ~ 09日 
