拉彎矯對帶材板形的控制影響分析

山巖巖

山東南山鋁壓延新材料有限公司 山東煙臺 265700

近年來，隨著鋁及鋁合金板帶材料在易拉罐用品、裝飾、印刷等方面的廣泛應用，客戶加工要求的不同，加工工藝開始多樣化。在基礎的鋁加工行業中，提高板帶材的質量成為了加工流程中最主要的控制點，通過拉彎矯直工序的前處理清洗作用提高帶材表面潔凈度和矯直作用改善帶材板形，進而更有利于提高產品的市場競爭力。

1 拉彎矯工作原理

拉彎矯工序的核心部分為矯直機組，帶材經過前處理去除帶材表面油污、鋁粉、灰塵等污染物，滿足后工序加工和客戶使用要求。然后帶材進入矯直機組，通過矯直機上下工作輥的交替作用于帶材，使帶材產生塑性變形，來起到矯平帶材的作用，以滿足帶材后續生產使用要求。

顧名思義，拉伸彎曲矯直機對于板形的控制原理即是通過對帶材進行拉伸和彎曲變形即通過張力輥及彎曲輥的共同動作，運用材料彈塑性變形的理論從而實現改善板型。需矯平的帶材在2組張力輥組施加的拉應力作用下，使帶材發生彈性變形，長度方向減少了內應力不均[1]。

2 板形的表現及檢驗

通常，板形的表現形式有兩種，一種是波浪，一種是端頭翹曲。波浪是指板、帶材因為軋制過程中金屬不均勻地發生變形所造成的各種不同的非平整性現象的一個總稱。端頭翹曲一般是在帶材相對厚度偏厚或是經退火處理后帶材較軟，在延伸率設定較大的情況下產生。通常，我司拉矯延伸率控制在0.15-0.3%范圍。一般而言，在鋁合金板帶的加工中，所謂的板形即取其橫向上的最長與較短縱向之間的相應縱向差值，成為I的單位。波浪：要求波高≤3mm，長度方向任意1000mm內波浪個數≤3個。端頭翹曲：任意切取1500mm長度時，端頭翹曲高度不大于10mm。

3 板形的關鍵點控制

根據拉彎矯的工作原理進行分析，影響板形最主要的是帶材的塑性變形和彈性變形[2]。而對兩者產生影響的主要關鍵點則是：壓下量、延伸率、張力。

（1）壓下量的影響。矯直機主要由支撐輥、中間輥、工作輥三部分組成，上下工作輥之間的縫隙即壓下量也是任意都能調節。按照被矯帶材的厚度、合金狀態、原始板型等不同，可以選擇不同的壓下量。被矯帶材料通常會在矯直機的入口中產生較大的彎曲，扭矩和彎曲的增加也會隨著壓下量的降低而逐漸削弱，經過許多輥子的反復矯正，帶材的彎曲會隨著壓下量的增加而逐漸縮小，進而使帶材并且變得更加平直。對矯直段工作輥組進行整體位置垂直調節，使輥縫的高度發生改變，使帶材橫向變形程度發生整體改變。壓下或上頂調節可綜合矯直帶材上翹、下扣、邊部波浪、中間波浪等多種板形缺陷。但壓下或上頂調節不能太大或太小，否則容易產生新的下扣、上翹及波浪所謂垂直調節其實質就是一種斜度調節，其通過某一根或幾根或一組輥子的垂直方向不同高度的調節，最終改變了整個輥系的傾斜度，即實現了斜度調節。

生產過程中，應該根據帶材厚度進行矯直機壓下量的設定，盡量采用小壓下量控制，防止產生輥印和損壞矯直機[3]。

（2）延伸率的影響。延伸即通過利用兩組S輥之間的拉應力關系使帶材內部產生一定的程度彈性化變形，達到完全消除或大大減少帶材內部殘余應力的主要目標，使帶材更加平整。延伸率不當，過小，未能完全消除其殘余應力，板形產生回復；延伸率過大，產生了新的殘余應力，甚至產生滑移線缺陷。一般而言，純鋁、薄料或來料板形較好的料其延伸率可適當給小一些，而合金鋁、厚料或板形較差的料其延伸率可適當給大一些。

（3）張力影響。通過利用進出口張力輥之間的拉力而導致帶材發生彈塑性變形，達到消除或降低帶材殘余應力的主要目的。這類輥子的直徑相對于矯直輥大，這樣使得其輥子和帶材之間具有較大的接觸包角，可以在帶材中對其產生一個越來越大的拉應力，此類輥子的拉應力與后面彎曲式矯直機的彎曲壓應力相互重疊，這樣雙應力就可以同時達到一種比較理想的矯直效果。在實際生產應用中，輥系對帶材板形的影響主要有：輥子磨削及磨損造成尺寸匹配情況、輥子表面質量狀態。輥系不匹配易造成張力的穩定性控制，進而造成帶材擦劃傷、松層等缺陷。輥子的表面質量控制主要是對輥子的磨削使用及后續生產中的清理清潔工作。

4 樣本數據分析

為了進一步加強板型的過程控制，充分保證成品卷材板型滿足客戶的使用要求，增加拉矯在線調整板型及成品板型過程評估。拉矯后取樣模擬成品分條板型檢驗。具體操作方法如下：①使用料頭剪取拉矯后全寬*1米長樣品，樣品標記主動側、傳動側位置；②根據成品規格進行模擬中剖剪切，每側切邊量按實際規格進行計算剪切；③裁剪完成后樣品放置檢料平臺，檢測端頭翹曲情況并將結果進行詳細記錄。需注意信息的準確性，另上下表面、兩側均需檢測。

通過拉矯中剖模擬中剖板形，選取樣本厚度0.21-0.23mm，數據26個。經分析延伸率設定約0.2%，張力設定28-30N/mm2板形控制在10I以下，大部分板形值能夠控制精確到≤3I。根據實際卷材板型進行工藝參數范圍內調整，找出最佳板型可適用的最優參數。但是對于對于合金狀態H24、H14、H18等硬度稍小的帶材板形控制需根據實際情況進行減少延伸率、降低張力的等措施現場調節控制。

5 結語

經過拉彎矯工序后的鋁帶材在板型和表面品質都能得到很好地控制和改善。然而在實際的生產中軋制后的帶材板形變化并不是完全均一的，這就要求我們根據軋制后的實際帶材板形情況采用不同的生產工藝參數，或者經過反復的參數調整測試，才能以使軋制后的帶材板形達到最好。目前，拉矯工序的產品已經在設備中得到了越來越多的應用，對于設備結構的優化和設計也不斷地更新，板形矯直技術的效果正在不斷地提高。