1.Введение

Впервые всвободном видеалюминий былвыведен в 1825г.датским физикомЭрстедом путемвоздействияамальгамы калияна хлористыйалюминий. Позднее,в 1827г., немецкийхимик Велерусовершенствовалспособ Эрстеда,заменив амальгамукалия металлическимкалием. В 1854г.Сент-Клер Девильво Франциивпервые применилспособ Велерадля промышленногопроизводстваалюминия, внесяв него дальнейшие усовершенствования.Разработкаэтого методаположила началопромышленномупроизводствуалюминия пометоду Сен-КлерДевиля.

Русскийфизико-химикв 1865г. Н.Н. Бекетовпоказал возможностьвытесненияалюминия магниемиз расплавленногокриолита. Этареакция в 1888г.была использованадля производстваалюминия напервом немецкомзаводе в Гмелингене.

Попыткиорганизациипроизводстваалюминия вРоссии относятсяк 90-м годам прошлогостолетия, когдадля полученияалюминия поспособу Сент-КлерДевиля былпостроен небольшойзавод, просуществовавший,однако оченькороткое время(с 1885 по 1889г.). Мировуюизвестностьполучилитеоретическиеисследованияв области изучениясовременногоспособа производстваалюминия, выполненныев начале этогостолетия П.П.Федотьевыми другими русскимиучеными.

Первая промышленнаяпартия (3 кг.)дюралюминиябыла использованадля опытныхработ в конструкторскомотделе им. Туполевадля изготовленияпервого металлическогосамолета, отдельныхдеталей самолетовН.Н. Поликарпова,Д.П. Григоровича.

Музалевский,Белов, Воронов,Миронов и др.с полным правоммогут бытьназваны основоположникамиотечественнойметаллургиилегких сплавов.Г.Г. Музалевскимбыл разработанметод плакированиядюралюминияалюминием.Плакированиезначительноповысило пластичностьпри горячейпрокатке, резкоувеличилосопротивлениек коррозии, чтопривело к устранениюлакокрасочныхпокрытий самолета.

Под руководствомА.Ф. Белова, Н.Д.Бобовникова,В.А. Ливанова,В.И. Добыткинапроведен обширныйкомплекс исследованийпо коренномуусовершенствованиюметодов литьяслитков и технологииих обработки.Были разработаныгорячая прокаткаслитков безобрезки боковыхкромок и холоднаяпрокатка рулоновбез примененияпромежуточныхобжигов.

Почти за 50лет отечественнаяметаллообрабатывающаяпромышленность,производящаяполуфабрикатыиз легких сплавов,превратиласьиз опытныхцехов в самостоятельнуюотрасль, котораятемпам развитияи по уровнютехники производствазанимало одноиз первых меств мире.

2. Разработкатехнологическогопроцесса

2.1.Описаниетехнологическогопроцесса прокатки.

В настоящеевремя известнобольшое количествоалюминиевыхсплавов, позволяющихпрокатыватьих в листы иполосы дляразличных нужднародногохозяйства.

Прокатноепроизводствоявляетсязаготовительнымпроизводствоми являетсязавершающимзвеном металлургическогоцикла:отливказаготовок,последующаяпрокатка. Калюминиевомупрокату особеннотонколистовомупредъявляютсяособые требования,как по геометрическимразмерам,так и по механическимсвойствам.

Взависимостиот сплавов,техническихусловий наготовую продукциюи т. д. технологическиепроцессы изготовлениялистов могутбыть различными.Типичную схемупроизводствалистов из алюминиевыхсплавов можноразбить наследующиестадии:

отливкаслитков,
подготовительныеоперации,
горячаяпрокатка,
холоднаяпрокатка,
термическаяобработка,
отделочныеоперации.

Дляпрокатки листови плит применяютслитки различноймассы от 3 до 8тонн. Массаслитка и егоразмеры определяютсятехнологическимисвойствамиданного металлаили сплава припрокатке, размерамии назначениемготовых листов,мощностью иразмерамиосновногооборудованияи т. д.

Технологияполучения полосиз слитковалюминия и егосплавов состоитиз следующихопераций:

гомогенизирующийотжиг слитков,обеспечивающийснятие внутреннихнапряженийи уменьшениенеоднородностислитка по структуреи химсоставу,Данная операцияобеспечиваетрезкое возрастаниепластическиххарактеристикметалла. Гомогенизацияпредставляетсобой нагревслитка дотемпературына 20-40 град. Нижетемпературыплавлениянизкоплавкихэвтектик ивыдержку приэтом в течениенесколькихчасов. В данныйпериод растворимыесоставляющиепереходят втвердый раствори, благодарядиффузиивыравниваетсясодержаниелегирующихсоставляющих.Для гомогенизацииприменяютэлектрическиешахтные печи.Слитки устанавливаютвертикальнона некоторомрасстояниидруг от другаили укладываютв стопы с прокладкамимежду слитками.
Фрезерованиеповерхностейслитков с цельюудаленияликвационныхнаплывов, включений,плен, шлака,трещин, а такжеполучениясляба с параллельнымигранями. Съемметалла составляет5-6 мм на сторону.
Обезжириваниеповерхностейс целью удалениямеханическихзагрязненийи наложениеалюминиевыхпланшет.
Нагревперед прокаткойсо строгимтемпературнымконтролем,необходимымвследствиевысокой чувствительностисплавов к пережогу,заключающемусяв оплавлениинизкоплавкихэвтектик,расположенныхпо границамзерен, и вызывающемуобразованиетрещин и падениемеханическихсвойств.
Горячаяпрокатка слябов.В первых проходахпрокатки сплавовпроизводитсяплакировкаслябов листамииз чистогоалюминия. Благодарябольшому давлениюпроисходитприварка этихлистов (планшет),создающаявысокопрочнуюсвязь алюминиевогослоя с основнымметаллом. Этаоперацияпредохраняетосновной сплавот коррозии.

Прокаткалистов и плитосуществляетсяна цилиндрическихвалках с гладкойповерхностью.Заготовкойявляется слитокопределенногоразмера. Прокат,который используетсявторично,называетсяподкат. Валкирасположеныгоризонтально,и приводятсяпринудительнок вращениюролики,которыеприводят слитокк движениюназываютсярольганг.

Металлзаготовкизахватываются вращающимисявалками за счетсил трения,возникающихна контактнойповерхностимежду валкоми заготовкой,Вочаге деформацииосуществляетсяуменьшениетолщины заготовки.Толщинапрокатаопределяетсязазором междувалками,на просвет(распор валков).Приуменьшениитолщины прокатанезначительноувеличиваетсяего ширина иинтенсивноувеличиваетсяего длина понаправлениюпрокатки. Этопроисходитпо закону наименьшегосопротивления,т.к. длина очагадеформациизначительноменьше,чем длина валка.Прокатка обычнос толщины заготовкидоконечной толщиныполосыпроизводитсяза несколькопереходовпроката.

Различаютгорячую и холоднуюлистовые прокатки.

Горячейпрокаткойназывают прокатку,которая происходитпри температуре выше температурырекристаллизации:

Тпр= 0,4Тпл;

Тпр= (0,7-0,9)Тпл.

Любаяпластическаядеформацияметалла сопровождаетсяупрочнением(деформацияупрочнения– нагартовка).Однакоеслинагреть предварительнозаготовку дотемпературывыше температурырекристаллизации,то в процессепластическойдеформациитакой заготовкиупрочнениеощущатьсяпрактически не будет,т. к. в процессеупрочненияодновременнопротекаютпроцессыразупрочнения.Для горячейпрокатки температуранагрева заготовкиопределяется:

ИздиаграммысостоянияматериалаопределяютмаксимальнодопустимуютемпературунагреваТmax =0,9Тs;
Из диаграммыпластичностиопределяютинтервал температуркоторые соответствуютмаксимальнойпластичностидля данногосплава (рис1.).

Gs,Gв,δ

Gв

Gs Тот

рис.1. Диаграммапластичности

Сочетаниестепени деформациии температурымогут привестик интенсивномуросту зерна.Необходимоустановитьправильныесоотношениямежду степеньюдеформациив последнемпроходе горячейпрокатке итемпературойдля обеспечениямелкозернистойструктурыпрокатки. Существуетдиаграммарекристаллизации(рис.2).

Δзерно ε%

Т0

Рис.2.Диаграммарекристаллизации.

Горячаяпрокатка имеетсущественноепреимуществоперед холодной- меньшая энергоемкость,большие суммарныедеформации,не требуетсяпромежуточныхотжигов. Однакогорячая прокаткаограниченатолщиной проката.Минимальнаятолщина горячихкатанных листов~3– 3,5мм. Меньшуютолщину горячегопроката получитьнельзя, т.к. из-заинтенсивногои неравномерногоохлажденияполосы на рольганге невозможно обеспечитьравномерноераспределениемеханическихсвойств повсему объемуметалла и какследствиезаданнуюразнотолщенностьпо длине и ширинеполосы. Поэтому,алюминиевыйпрокат меньше3 мм получаютметодом холоднойпрокатки (т.е.от 20-50 градусов).

Послеобрезки концовполосы и смоткиее в рулон последнийподвергаетсяотжигу.
Предварительнаяправка и резкарулонов, гдеразмотаннаяполоса подвергаетсяправке, обрезкибоковых кромоки резке на листы.
Сложенныев стопы листыпроходят дальнейшиеоперации влинии отделки(закаленныелисты):термическаяобработка,сушка, правка,прогладка,растяжка нарастяжноймашине, обрезкав размер подлине и окончательнаяправка. Послеэтого листыпроходят контроль,маркировку,смазку и упаковкув ящики.

Листыявляются основнымвидом полуфабрикатовиз алюминияи его сплавов.Благодаряценному сочетаниюмеханических,физическихи технологическихсвойств алюминийв виде листовиз высоколегированныхсплавов Амг2являются внастоящее времяосновнымиматериаламидля сварныхсиловых конструкцийв судостроении, транспортноми вагоностроительноммашиностроении,химическойпромышленности.

Для сохранениявысокой коррозионнойстойкостинеотожженныесварные конструкциииз сплавов АМг2не должны нагреватьсявыше 100° С ( при100° С – не более100 ч). ВысоколегированныеAl-Mgсплавынаходят применениев новых композиционныхматериалах,например, впроизводствемногослойныхметаллов.

2.2.Анализ деформируемогосплава.

ляизготовлениялистов широкоприменяютсплавы на основесистемы Al-Mg.Диаграммасостояниясистемы Al-Mg состороны алюминияотносится кэвтектическомутипу с ограниченнойрастворимостьювторого компонента(рис.3). Эвтектическаялиния лежитпри 449°С. Эвтектикасодержит 33% Mgи состоит изалюминия исоединенияMg3Al4(β-фаза).

t,°С

600 Mg3Al4+ж

Al+ж 449°С

400

17.4% Al+Mg3Al4

200

Al 10 20 30 Mg

. Mg,%

рис.3.Диаграммасостояния системыAl- Mg.

Химическийсостав сплаваАМг2по ГОСТ4784-64 приведен втаблице 1.

Химическийсостав сплаваАМг2, % Таблица1

Основныекомпоненты	Al	Mg	Mn	Ti	Br
%	основа	5,8-6,8	0,2-0,6	0,01-0,12	0,0002-0,005
Примеси	Fe	Si	Cu	Zn	Проч.смеси
%	0,4	0,4	0,1	0,2	0,1

Растворимостьмагния в твердомалюминии меняетсяследующимобразом:Температура, °С …………..449 350 300 250 200 150 100 Растворимость,% ……………17,4 9,9 6,7 4,4 3,1 2,3 1,9

Увеличениесодержаниямагния вызываетрезкое повышениевязкостирасплавленногоалюминия.Теплопроводность,а также электропроводностьот присадкимагния заметноснижаются.Коэффициентлинейногорасширенияв пределахрастворимостимагния в твердомалюминии прямолинейновозрастает.

Магнийявляется однимиз основныхлегирующихэлементовалюминия и егосплавов. Сплавына основе системыAl-Mg(магналии)с содержаниеммагнияот 1 до 7 % широкоприменяютсякак в литом,так и деформированномсостоянии. Дляповышениямеханическихи коррозионныхсвойств сплавоввводят дополнительномарганец вколичествах0,3-0,8 %.

Сплавы системы Al-Mgинертнык термическойобработке;упрочняютсяони с помощьюнагартовки.Сплавы Al–2% Mgс добавкамимарганца внагартованномсостояние(30-40 %), по даннымН.Б. Кондратьевой,могут иметьследующиемеханическиесвойства:σв=40 – 42 кГ/ммІ;σ0,2= 32–35 кГ/ммІ;δ=6 – 8 %. Сплавы системыAl-Mgимеютдовольновысокие механическиесвойства приповышенныхтемпературах,при кратковременномразрыве.

Сплавыотносятся ктермическине упрочняемыми листы из нихвыпускают вотожженноми нагартованномсостояниях. Главным достоинствомотожженныхлистов являетсяхорошая свариваемость,коэффициенттрещинообразованияу них незначителени составляет5 – 7 %. Сочетаниеудовлетворительныхпрочностныхсвойств и высокойпластичностиосновногометалла и сварногосоединения,высокая коррозионнаястойкость.

Влияниехимическогосостава и условийобработкислитков насвойства листов.

Основноевлияние намеханическиесвойства листовиз сплава Al-Mgоказываютмагний и марганец.Каждый 1% Mgувеличиваетпредел прочностина 3-3,5 кгс/кв.мм,а также 0,1% Mnна 0,5-0,7 кгс/кв.мм.Относительноеудлинение приуказанномповышениипрочностиостается высоким.В значительноменьшей степениэти легирующиекомпонентыповышают пределтекучести.Поэтому дляполученияхолоднокатаныхлистов в отожженномсостоянии созначениямипредела текучести,указаннымив табл.2, содержаниямарганца имагния в сплавахАМг2, целесообразноподдерживатьближе к верхнемупределу.

Механическиесвойства листовиз сплава Амг2по ТУ. Таблица2

Толщиналистов, мм

состояние

σв,кгс/ммІ

δ,%

0,3-1,0

1,1-10,0

Отожженное(М)

17-23

16,0

18,0

0,3-1,0

1,1-10,0

0,3-0,8

Полунагартов.

Нагартованное

Основноеназначениетитана во всехсплавах Al-Mg– модифицированиеструктуры. Легированиесплавов – марганцем,хромом, и титаномспособствуетполучениюлистов с мелкозернистойструктуройи улучшает ихкоррозионнуюстойкость исвариваемость.Медь и неизбежныепримеси железаи кремния снижаюткоррозионнуюстойкость

Слиткииз сплава Амг2гомогенизируютпри температуре400-480°С в течение8-16ч. Рекомендуетсяувеличениетемпературыдо 480-500°С при сокращениивремени выдержкидо 3-6 ч. Болеедлительныевыдержки притаких температурахвызывают снижениепрочностныхсвойств.

Изменениетемпературынагрева заготовокпод горячуюпрокатку винтервале430-490°С и временинагрева от 6 до10 часов не оказываетзаметноговлияния насвойствахолоднокатаныхотожженныхи нагартованныхлистов.

Влияние отжигаи холоднойдеформациина св-ва листовиз сплавов АМг2

Посуществующейтехнологииотжиг листовиз сплавов Al– Mgпроизводятв рулонах. Отжиггорячекатаныхи холоднокатаныхрулонов сплавовАМг2 диктуетсяпреимущественнотехнологическимисвойствамии необходимостьюобеспечениявысокогосопротивлениякоррозии поднапряжением.Рулоны и листыотжигают какпосле горячейпрокатки, таки на всех последующихоперациях вопределенноминтервалетемператур.Режим отжигарулонов и листовв печах с принудительнойциркуляциейвоздуха приведеныв табл.3.

Режимыотжига листови рулонов изсплавов АМг2 Таблица3.

Состояниеперед отжигом	Температураотжига, ° С
Горячекатаные,толщиной 5-7 мм,перед холоднойпрокаткой	330-350
Холоднокатаные,всех толщин	310-335
Горячекатаные(окончательныйотжиг)	310-335

Лучшиеантикоррозийныесвойстваобеспечиваютсяпри медленномнагреве дотемпературыотжига и последующиммедленномохлаждении.Нагрев в селитреобеспечиваетповышениепрочностныхсвойств за счетизмельченияструктуры, ноиз-за быстрогоохлажденияможет снизитьсясопротивлениекоррозии поднапряжениемв случае последующихнизкотемпературныхнагревов. Отжигв этом интервалетемпературобеспечиваетравномерныйраспад по сечениютвердого растворамелкозернистойβ-фазы. Такоесостояниеструктурысоответствуетвысокой коррозийнойстойкостисплавов АМг2.

Еслиполуфабрикатыиз этих сплавовподвергнутьнагреву дотемпературы350° С и выше, томагний, присутствующийв сплаве, перейдетв твердый раствор(на основе алюминия).Коррозионнаястойкостьсплава в такомсостоянии такжевысокая. Еслиже в процессеэксплуатацииили в процессеизготовленияизделий онибудут нагреватьсяв интервалетемператур70-200° С, то сопротивлениекоррозионномуразрушениюпод напряжениемрезко снизится.По границамзерен послеуказанныхнагревов закаленногоматериалавыпадает β-фаза.Эта фаза располагаетсяв виде сплошнойпрослойки междузернами твердогораствора.

Учитывая,что сама β- фазаявляется анодомпо отношениюк твердомураствору Al-Mg(катод),в присутствииэлектролитаэта электрохимическаяпара (твердыйраствор - β-фаза) приведет крастворениюβ-фазы, а следовательно,и к возможномуразделениюзерен твердогораствора(межкристаллитнаякоррозия). Присравнительноглубоком коррозионномпораженииматериала,находящегосяпод напряжением,происходитего разрушение.Равномерныйраспад твердогораствора врезультатеполного отжига(310-335° С) исключаеттакое избирательноеразрушениематериала пограницам зерен.Сравнительнодлительныйсрок эксплуатацииизделий, изготовленныхиз листовогоматериала поуказаннойтехнологии,показал еенадежность.

В табл.4приведеныданные о влияниестепени деформациина рекристаллизациюлистов из сплаваАМг2.

Влияниестепени деформациии температурыотжига на степеньрекристаллизациилистов из сплаваАМг2 таблица4

Толщиналиста, мм	Степеньдеформацииперед отжигом,мм	Температураотжига, ° С
Толщиналиста, мм	Степеньдеформацииперед отжигом,мм	Начало рекристал-лизации	Частичнаярекристал-лизации	Почтиполная рекристал-лизации	Полнаярекристал-лизации
0,5	21,5	280	310	325	335
	26,5	280	290	300	310
	40,0	270	280	290	300
20,0		300	325	335	-
20,0	40,0	370	280	290	300

Болеевысокий уровеньпрочностныхсвойств можетбыть получендля листов снеполнойрекристаллизованнойструктурой,в частностипосле отжигапри температурах240-270° С. Однакотакой отжигможет привестик ухудшениюштампуемости,свариваемости,в некоторойстепени коррозионнойстойкости идругих свойствлистовогоматериала.

Эффектзакалки сплавовсистемы Al-Mg

Закалкаалюминиевыхсплавов основанана фиксациипутем быстрогоохлажденияконцентрациитвердого раствора,стабильногопри более высокойтемпературе(выше границырастворимостилегирующихэлементов, нониже линиисолидуса).

Возможностьполученияэффекта упрочненияот закалкиалюминиевыхсплавов связанас наличиемобластей твердыхалюминиевыхрастворов,концентрациякоторых меняетсяс изменениемтемпературы.

Эффектзакалки – упрочнение,связанное собразованиемпересыщенноготвердого раствора;характеризуетсяизменениеммеханическихи физическихсвойств в закаленномсостоянии посравнению сотожженнымсостоянием.

Зависит- от природысплава (фазовогосостава, особенностейструктурысплава в исходноми закаленномсостояниях,в том числе отчисла и распределенияточечных дефектов,

дислокаций),условий закалки,предшествующейтермическойи механическойобработки иряда другихфакторов.

Дляпересыщенноготвердого растворамагния в алюминиихарактернавысокая пластичность:относительноеудлинениедостигаетпорядка 40% присравнительновысоком значениипредела прочности(табл.5).

Механическиесвойства иэффект закалкисплавов АМг2

таблица5

	Отжиг		Свежезакаленноесостояние		Эффектзакалки
СодержаниеMg,%	Пределпрочностиσв,кГ/ммІ	Относит-еудлинениеσ,%	Пределпрочностиσв,кГ/ммІ	Относит-еудлинениеσ,%	Δσв,кГ/ммІ	σ,%
5,5	26,6	40,5	26,9	38,3	0,3	-2,2
6,5	28,4	39,7	29,6	39,6	1,2	-0,1

Свойствалистов в нагартованномсостоянии

Механическиесвойства листовиз сплава АМг2в нагартованномсостоянии послевылеживанияи различныхнагревов (вотожженномсостоянииσв=34,6кГ/ммІ,σ0,2=17,6кГ/ммІ, σ=22,5%) таблица6

Состояние,режим нагрева	Деформация20%			Деформация40%
	σв	σ0,2	σ,	σв	σ0,2	σ,
	кГ/ммІ		%	кГ/ммІ		%
Исходное, нагартованное	42,7	36,9	635	47,0	41,3	6,9
Вылеживаниепри 20° С, 120ч	42,6	34,2	9,9	45,8	37,9	8,2
Вылеживаниепри 20° С, 3000ч	41,2	32,2		10,6	38,0	9,2
Нагревпри 80-90° С, 10 ч	40,5	29,8	12,7	44,3	35,2	12,2
Нагревпри 70° С, 1000ч	40,0	28,2	13,7	43,0	31,6	12,7
Нагревпри 100° С, 4ч	41,5	28,5	12,5	42,5	34,9	11,4
Нагревпри 100° С, 4ч+70° С,1000 ч	38,7	25,6	14,3	41,2	28,9	13,4

Нагартованныелисты из сплаваАМг2 получаютпутем деформациисо степенью20-30 %. В ряде случаевдля полученияболее высокихзначений прочностныххарактеристиклистов из АМг6применяютнагартовкуна 40 %. Однако, привысоких значенияхпределов прочностии текучестиотносительноеудлинениесоставляет6-9 %. Поэтому дляповышенияпластичноститакой материалрекомендуетсяподвергатькратковременному(до10ч) нагревупри 90 - 100° С, в результатечего прочностныехарактеристикиснижаются, апластичностьповышаетсяв 1,5 – 2 раза (табл.6).

Этоповышениепластичностипозволяетнесколькоулучшить штампуемостьи производитьнебольшую гибкуи отбортовкуматериала.Коррозионнаястойкостьлистовогоматериала изсплава АМг2,нагартованногона 40%, несколькониже по сравнениюс отожженнымилистами, нодостаточнавысока.

Стабилизирующийотпуск (при90-100° С, до 10ч) предупреждаеттакже изменениесвойств притехнологическихнагревах (80-90 °С, 10ч) и вылеживании,которое сопровождаетсяпонижениемкоррозионнойстойкости.Установлено,что через 6 меяцевхранения листовиз сплава АМг2с 20 % -ной и 40 % -нойнагартовкойпредел текучестиснижается на2,5 и 6,2 кГ/ммІсоответственно.После 10-20-летнегохранения прочностныесвойства принимаютзначения,соответствующиеисходномуотожженномусостоянию.

Старениедвойных сплавовAl-Mg

Измеренияэлектросопротивленияи электронномикроскопическиеисследованияметодом угольныхреплик показаливозможность образованиязон Гинье –Престона (Г.П.) в этих сплавах(рис.7.)

лектросопротивление

5,03

5,00

4,97

4,94

4,52 2

4,49

3,66 1

3,83

0,1 1 10 100 1000

Времястарения,ч

Рис.5.Изменнениеэлектросопротивлениясплавов Al c 6,8и 10 % Mg в процессестарения при0 °С.Вертикальнаяпунктирнаяпрямая –электросопротивлениепосле отпускав течение 3 мин.При 150°С. (1-6%Mg;2-8%Mg;1-10%Mg)

Врезультатедлительнойвыдержки закаленныхсплавов Al-Mg ихэлектросопротивлениевозрастаети вновь снижаетсяпосле короткогоотпуска при150°С, чтоможет бытьобъясненообразованиемзон Г.П. Из-заблизости атомныхномеров Al и Mg (13и12) зоны Г.П. всплавах Al–Mg невыявляютсяпри рентгеновскихисследованиях.

Зарождениедисперсныхвыделений,образованиезон и промежуточныхфаз в сплавахAl–Mg затруднено,распад обычнопроходит гетерогеннос возникновениемсравнительнонебольшогочисла грубыхвключений.Поэтому сплавыAl–Mg имеют

сравнительнонебольшуюпрочность ипрактическине упрочняютсятермическойобработкой(табл.7.)

Механическиесвойства сплаваAl–Mg Таблица7

Содер-жаниеMg,%	Свежезакаленноесостояние(Тзак=460° С)		Закалка+ старение(140° С, 16ч)		Отжиг(430°С, 1ч;охлаждениедо 100 °С/ч)
Содер-жаниеMg,%	σв,кГ/ммІ	δ,%	σв,кГ/ммІ	δ,%	σв,кГ/ммІ	δ,%
5,5	26,9	38,3	26,8	35,8	26,6	40,5
6,5	29,6	39,6	28,9	40,7	28,4	39,7

Вовсех трех состояниях( закалка, закалка+ старение, отжиг)сплавы Al-Mgимеетструктурупересыщенноготвердого раствора.Для структурыхарактеренодновременныйрост прочностии удлиненияпо мере повышенияконцентрациитвердого раствора.

2.3.Выбор и описаниепрокатногостана.

Горячаяпрокатка представляетсобой головнуюоперацию втехнологическомцикле производствалистовыхполуфабрикатовиз алюминиевыхсплавов. Горячейпрокаткойизготавливаютлисты и плиты.Основная жечасть продукциипоступает ввиде рулоновтолщиной 2,5-10 ммдля дальнейшейхолодной прокатки.

Длягорячей прокатки применяютодноклетьевые,двухклетьевыеи полунепрерывныестаны. Полунепрерывныестаны горячейпрокаткизначительнопроизводительнееи позволяютиспользоватьслитки большоймассы. В составполунепрерывныхстанов входятодна или двереверсивныечерновые клетис эджерами,одни или двоеножниц и непрерывнаячистовая группаклетей. Числочистовых клетейсоставляеттрех до шести.Полунепрерывныестаны характеризуютсяраскатнымиполями значительнойпротяженностидля обеспеченияпрокатки слитковбольшой массы.

Размерыслитка определяюттехнологическиесвойства данногометалла припрокатке, размерыи назначениеготовых листов,мощность иразмеры основногооборудования.

Ширинаслитка выбираетсяисходя из шириныВ готовоголиста с учетомприпуска К наширину обрезныхкромок, на возможноеуширенениеи обжатие вэджерных валках:Всл = В + К, где К= 40-60мм. При продольнойпрокатке ширинаслитка выбираетсяиз стандартногоряда с припускомзависящим отмарки сплава.В данном случаедля сплава АМг6готовый листшириной В = 1800 мм,следовательноширина слиткаВсл =2200 мм.

Необходимоиз заготовкиразмером 280х2200х3600 изготовитьлист размером3,5 х 1800 х 4250,т.к. толщиналиста небольшая,выбираем дляпрокатки семиклетьевойполунепрерывныйстан горячейпрокатки “КВАРТО2800”. Всостав становгорячей прокаткивходят эджерныеклети, направляющиелинейки, поворотныестолы, толкатели,ножницы, рольганги,моталки и т.д.Горячая прокаткаведется продольнымспособом дотолщины 2,5-10 ммна полунепрерывныхстанах.

Нагретыйслиток подаетсяиз печи к прокатномустану по рольгангу.Прокатка ведетсяпоследовательнов первой реверсивнойклети до указаннойтолщины,затем во второйреверсивнойклети. Получаютраскат толщинойот 30 до 90мм,обрезают нагильотинных ножницах спереднеготорца,затем передаютв 5-и клетьевуюнепрерывнуюгруппу,где осуществляетсядеформацияметалла одновременново всех клетях.

Навыходе из последнейклети, в зависимостиот толщиныкатаемой полосыи назначенияпроката, егонаправляютлибо на приемныйрольганг, гдеподвергаютразрезке гильотинныминожницами,либо полосусматывают врулон с помощьюподпольноймоталки. Привыходе из последнейклети,боковые кромкиполосы обрезаютдисковыминожницами.

Краткаяхарактеристикастана:

Диаметррабочих валков(черновая клеть№ 1) ………… 750 мм;
Диаметррабочих валков(черновая клеть№ 2)………… 750 мм;
Диаметррабочих валков(чистовая клеть № 3-7)……… 650 мм;
Диаметропорных валков(черновая клеть№ 1) ………..1400 мм;
Диаметропорных валков(черновая клеть№ 2) ……….1400 мм;
Диаметропорных валков(чистовая клеть№ 3-7) ……..1500 мм;
Длинабочки валка………………………………………...…2800мм;
Конечнаятолщина (черноваяклеть № 1) ………….100– 200 мм;
Конечнаятолщина (черноваяклеть № 2) ……………..50– 90 мм;
Конечнаятолщина (чистоваяклеть № 7) ………………..3– 8 мм;
Максимальнаяскорость прокатки( клеть №1,2) ……… 90 м/мин;
Максимальнаяскорость прокатки( клеть №3-7) …….. 300 м/мин;
Допустимоеусилие прокатки…………………………………3000тс;
Номинальныймомент прокатки (клеть №1,2) ……………..104тм;
Номинальныймомент прокатки (клеть № 1,2) …………….104тм;
Номинальныймомент прокатки (клеть № 3,4) …………….123тм;
Номинальныймомент прокатки (клеть № 5) ………………..86тм;
Номинальныймомент прокатки (клеть № 6,7) ……………40,8тм;
Мощностьглавного привода(клеть №1,2) ……………….6400кВт;
Мощностьглавного привода(клеть №3-7) ……………….4200кВт;
Длинараскатногополя междучистовой ичерновой группами60 м.

3.Выборрежимов обжатийпо проходам

Величинаобжатия – важнаяхарактеристикапроцесса прокаткии, будучи связанас температуройи скоростью,она определяетколичествопродукции ипроизводительностьстана. Большиеобжатия уменьшаютнеравномерностьдеформации,способствуютполучениюгорячекатаныхполос с неравномернойструктуройи стабильнымисвойствами,существенноуменьшаютвозможностьраскрытияслитка, обеспечиваютвысокую производительность.Обжатие ограничивается:предельнымуглом захвата α;давление металлана валкиР;величиноймомента Мнр.

Знаясреднюю вытяжкуза все проходыλср (ориентировочноλср=1,3), можновычислитьориентировочночисло проходовn,необходимыхдля прокатаполосы сечениемF0 вполосу сечениемFк:

n= LnF0-LnFк ,

Ln λср

Где F0=h0xВ0– площадьпоперечногосечения заготовки

Fк=h0x Вк– площадьпоперечногосечения проката,следовательно

n= Ln(210x2200)– Ln(2,9x1100) = 13,33– 7,75 = 16,6 ~ 17

Ln1,3 0,26

Послеопределениячисла проходовсоставим таблицураспределенияобжатий попроходам (таб.8.)

Распределениеобжатий попроходам Таблица8

Наименованиеклетей	№ прохода,i	Hi,мм	hi,мм	∆hi,мм	εi,%
1-аяреверсивнаяклеть	1	210	200	10	4,76
	2	200	190	10	5,00
	3	190	180	10	5,26
	4	180	165	15	8,33
	5	165	150	15	9,09
	6	150	135	15	10,0
	7	135	120	15	11,11
	8	120	105	15	12,5
2-аяреверсивнаяклеть	9	105	85	20	19,05
	10	85	65	20	23,53
	11	65	45	20	30,77
	12	45	28	17	37,8
Пятиклетьеваянепрерывнаягруппа	13	28	15	1,3	46,4
	14	15	9,2	5,8	38,7
	15	9,2	6	3,2	34,8
	16	6,0	3,5	2,5	41,7
	17	3,5	2,9	0,6	17,44

3.1. Абсолютноеобжатие

Абсолютноеобжатие ∆h,определяемоекак разницав толщине полосына входе h0и на выходеh1 в данномпроходе,

∆h= h0- h1 мм

1-я реверсивнаяклеть 2-я реверсивнаяклеть 5-тиклетьеваянепрер. гр.

∆h1= 210– 200 = 10мм ∆h9= 105– 85 = 20мм ∆h13= 28– 15 = 13мм

∆h2= 200– 190 = 10мм ∆h10= 85– 65 = 20мм ∆h14 =15 – 9,2 = 5,8мм

∆h3= 190– 180= 10мм ∆h11= 65–45 = 25мм ∆h15= 9,2– 6 = 3,2мм∆h4= 180– 165 =1 5мм ∆h12= 45– 28 =17мм ∆h16=6– 3,5 = 2,5мм

∆h5= 165– 150 = 15мм ∆h17= 3,5 – 2,9 = 0,6 мм

∆h6= 150– 135 =1 5мм

∆h7= 135– 120 = 15мм

∆h8= 120– 105 = 15 мм

3.2.Относительноеобжатие.

Определяемвеличинуотносительногообжатия:

εi= ∆hix 100,

ГдеHi– Начальнаятолщина навходе в I-м проходе,мм; i –номерпрохода;

∆hi– абсолютноеобжатие, мм ∆hi= Hi – hi;

hi–конечнаятолщина навыходе в i-мпроходе.

1-я реверсивнаяклеть 2-яреверсивнаяклеть 5-тиклетьеваянепрер. гр.

ε1=10:210x 100 = 4,7 % ε9=20:105x 100 = 19,05 % ε13=13:28x 100 = 46,4%

ε14=5,8:15x 100 = 38,7 %

ε2=10:200x 100 = 5,0 % ε10=20:85x 100 = 23,53% ε15=3,2:9,2x 100 = 34,8%

ε3=10:190x 100 = 5,26% ε11=20:65x 100 = 30,77% ε16=2,5:6x 100 = 41,7 %

ε4=15:180x 100 = 8,33% ε12=17:45x 100 = 37, 8 % ε17= 0,6:3,5x 100 = 17,4%ε5=15:165x 100 = 9,09 %

ε6=15:150x 100 = 10,0%

ε7=15:135x 100 = 11,11%

ε8=15:120x 100 = 12,5%

3.3.Величина углазахвата.

Величинаугла захватанаходится поформуле:

i= √∆hi , рад.

Ri

Где Ri – радиусрабочего валкав i –м проходе,мм

Перваяреверсивнаяклеть R= 375мм

α1= √(∆h1:R1)= √(10:375)= 0,16 рад, α1=9°

α2= √(∆h2:R2)= √(10:375) = 0,16 рад, α2=9°

α3= √(∆h3:R3)= √(10:375) = 0,16 рад, α3=9°

α4= √(∆h4:R4)= √(15:375) = 0,2 рад, α4=11°

α5= √(∆h5:R5)= √(15:375) = 0,2 рад, α5=11°

α6= √(∆h6:R6)= √(15:375) =0,2 рад, α6=11°

α7= √(∆h7:R7 )= √(15:375) = 0,2 рад, α7=11°

α8= √(∆h8:R8)= √(15:375) = 0,23 рад, α8=11°

Втораяреверсивнаяклеть R= 375мм

α9= √(∆h9:R9)= √(20:375) = 0,23 рад, α9=13°

α10= √(∆h10:R10)= √(20:375) = 0,23 рад, α10=13°

α11= √(∆h11:R11)= √(20:375) = 0,25 рад, α11=13°

α12= √(∆h12:R12)= √(17:375) = 0,25 рад, α12=11°

Пятиклетьеваяреверсивнаягруппа R= 325мм

α13= √(∆h13:R13)= √(13:325) = 0,28 рад, α13=10°

α14= √(∆h14:R14)= √(5,8:325) = 0,25 рад, α14=8°

α15= √(∆h15:R15)= √(3,2:325) = 0,18 рад, α15=6°

α16= √(∆h16:R16)= √(2,5:325) = 0,18рад, α16=5°

α17= √(∆h17:R17)= √(0,6:325) = 0,12рад, α17=3°

3.4. Средняятолщина проката

hсрi– средняявысота полосыв i-мпроходе, мм

hсрi=(Hi+ hi)/2

hср1= (210+200) / 2 = 205, мм hср10= (85+65) / 2 = 75 мм

hср2= (200+190) / 2 = 195, мм hср11= (65+45) / 2 = 55 мм

hср3= (190+180) / 2 = 185, мм hср12= (45+28) / 2 = 36,5 мм

hср4= (180+165) / 2 = 172,5 мм hср13= (28+15) / 2 = 21,5 мм

hср5= (165+150) / 2 = 157,5, мм hср14= (15+9,2) / 2 = 12,1 мм

hср6= (150+135) / 2 = 142,5, мм hср15= (9,2+6) / 2 = 7,6 мм

hср7= (135+120) / 2 = 127,5, мм hср16= (6+3,5) / 2 = 4,75 мм

hср8= (120+105) / 2 = 112,5 мм hср17= (3,5+2,9) / 2 = 3,2 мм

hср9= (105+85) / 2 = 95, мм

Итоговаятаблица порасчетам таблица9

i	Hi	hi	∆hi	εi	hср	αi
1	210	200	10	4,7	205	9
2	200	190	10	5,0	195	9
3	190	180	10	5,26	185	9
4	180	165	15	8,33	172,5	11
5	165	150	15	9,09	157,5	11
6	150	135	15	10,0	142	11
7	135	120	15	11,11	127,5	11
8	120	105	15	12,5	112,5	11
9	105	85	20	19,05	95	13
10	85	65	20	23,53	75	13
11	65	45	20	30,77	55	13
12	45	28	17	37,8	365	11
13	28	15	13	46,4	21,5	10
14	15	9,2	5,8	38,7	12,1	8
15	9,2	6,0	3,2	34,8	7,6	6
16	6,0	3,5	2,5	41,7	4,75	5
17	3,5	2,9	0,6	17,4	3,2	3

Заключение

По намеченнымсхемам произвелиподсчет технологическихвеличин – исходнаяи конечнаятолщина длякаждого прохода,средняя толщинадля каждогопрохода, абсолютноеобжатие, уголзахвата. Определили,что технологическиевеличины непревышаютдопустимыхзначений.

Впроцессе продольнойпрокатки изсляба сплаваАМг2 размером210 х 1200 х 2200 изготовилилисты размером2,9 х 1100х 2500.

Списоклитературы

МееровичИ.М. «Прокаткаплит и листовиз легких сплавов.» Издательство“Металлургия”,1969 г.
КолпашниковА.И. «Прокаткалистов из легкихсплавов.»Издательство“Металлургия”,1970 г.
КрейндинН.Н. «Расчетобжатий припрокатке.»Металлургиздат1963г.
БашлыковВ.А. «Технологиялистовой прокатки»Куйбышев 1975 г.
КаргинВ.Р., МакаровЕ.М., ЧертковГ.В. Элементы«Элементытеории и технологиипрокатки листовиз легких сплавов»Куйбышев 1987г.

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КУРСОВОЙПРОЕКТ ПО КУРСУ:

« ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОКАТНО-

ПРЕССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА»

Руководительпроекта:

Быков.А.П.

Выполнила:

Студенткагр. 423.

Ливчина.Н.А.

САМАРА

-1999г.-

Прокатно-пресовое производство