Разработка термомеханических режимов прокатки тонких алюминиевых лент с рациональным для штамповки комплексом механических свойств и анизотропии

• Автор: Колобов, Владимир Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1 Анализ исследований по технологии получения необходимых свойств и анизотропии ленты из сплава 5182 для последующей её штамповки
1.1 Описание изделия «крышка» для банок под напитки и её геометрические характеристики

1.2 Краткая характеристика процесса штамповки крышки. Критерии разрушения

1.2.1 Общая характеристика процесса изготовления крышки

1.2.2 Критерий разрушения, используемый для обычной вытяжки

1.2.3 Критерии разрушения, используемый для процесса гибки

1.2.4 Критерии разрушения при реверсивной вытяжке

1.2.5 Возможности использования частных критериев для оценки требуемой пластичности при штамповки баночной крышки
1.2.6 Основные универсальные критерии, использующиеся при оценке разрушения в процессах обработки металлов давлением
1.2.7 Краткое описание применения метода конечных элементов для определения напряженно-деформированного состояния
1.3 Стандартная спецификация па ленту для производства крышек
1.4 Краткая характеристика сплава 5
1.5 Влияние технологических параметров на текстуру и анизотропию ленты из сплава 5
1.5.1 Стандартная технология производства тонких лент
1.5.2 Моделирование процесса горячей прокатки с учетом формирования структуры и параметров текстуры
1.5.3 Влияние химического состава на текстуру и фестонообразование
1.5.4 Влияние степени деформации при холодной прокатке
1.5.5 Влияние термомеханической обработки на кубическую текстуру
1.6 Деформационная анизотропия алюминиевых сплавов и ее влияние листовую штамповку
1.6.1 Текстура и анизотропия алюминиевых сплавов: основные понятия
1.6.2 Обзор исследований по влиянию структуры и анизотропии свойств заготовок на их поведение при формообразовании и эксплуатации
1.7 Выводы по главе
2 Моделирование процесса штамповки крышки и определение необходимого уровня пластических свойств ленты из сплава 5
2.1 Стадии процесса изготовления крышки

2.2 Выбор способа определения напряженно-деформированного состояния для процесса деформирования крышки
2.3 Определение требуемого ресурса пластичности с помощью критерия Колмогорова и программного комплекса РАМ-БТАМР
Расхождение расчетных и фактических значений толщины не превышает 1,5%, что говорит об адекватности разработанной модели
2.4 Выводы по главе
3 Определение прочностных характеристик ленты-заготовки из сплава 5182
3.1 Определение требуемой прочности метала, необходимой для прохождения теста на выпучивание
3.2 Определение степени разупрочнения ленты при термомеханических процессах сушки лака и требуемых механических свойств холоднокатаной ленты
3.3 Определение степени холодной деформации, обеспечивающей требуемые свойства ленты перед термообработкой
3.4 Выводы по главе
4 Исследование закономерностей формирования текстуры и анизотропии свойств при производстве тонких лент из сплава 5
4.1 Исследование формирования текстуры и структуры при прокатке полос из сплава 5182 в непрерывной группе клетей
4.2 Определение рациональной схемы горячей прокатки для получения заданной анизотропии с использованием математической модели
4.3 Экспериментальная проверка результатов моделирования и разработка режимов горячей прокатки
4.4 Анализ результатов внедрения технологии в серийное производство
4.5 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В последние годы в России широко развивается отрасль производства банок под напитки. Заводы-изготовители банок находятся под Москвой, Санкт-Петербургом, Челябинском и Новочеркасском. Всего в России пять предприятий с суммарным выпуском 5 миллиардов единиц тары в год. Баночная тара состоит из трех компонентов: корпус банки, крышка и ключик. И, если ленту для корпусов банок Самарский металлургический завод выпускает с начала 2000-х годов и на 95% обеспечивает потребности рынка, то выпуск «крышечной» ленты в России не был освоен, и 100% объемов закупалось за границей.
Это было связано с отсутствием необходимого оборудования для финишной обработки и нанесения лака на ленту. В 2009 году на Самарском металлургическом заводе начался первый этап освоения новой технологии производства тонких лент (Б < 0,22 мм) из алюминиевого сплава 5182 для последующей штамповки крышек.
Особенностью детали «крышка» является то, что она обладает сложным геометрическим профилем и эксплуатируется под давлением. Следовательно, лента-заготовка должна обладать рядом взаимоисключающих требований, таких как высокая прочность при обеспечении достаточной пластичности. При этом, из-за неблагоприятной анизотропии свойств, обусловленной развитой текстурой прокатки, получение заданных механических свойств в каком-либо направлении не гарантирует пригодность ленты для листоштамповочиых операций и последующей эксплуатации крышки. Вследствие этого, при начальных поставках ленты, полностью соответствующей стандартным требованиям спецификации по механическим свойствам, она не прошла квалификацию из-за разрывов во время штамповки крышки, либо разрушения уже готовой крышки при испытаниях на выпучивание.

реальный объем, образующийся в малый отрезок времени будет пропорционален доле нерекристаллизовавшейся фазы а:
Теперь уравнение (1.17) можно переписать в более привычной форме (1.16)
Из изложенного видно, каким образом скорость образования зародышей рекристаллизации и скорость роста новых зерен влияет на экспоненту в (1.16) и что параметр п может быть другим, если рост зерен затруднен в направлении одной иди двух координат. В этом случае значение п будет между 3 и 1. При практическом использовании коэффициенты в выражении (1.16) определяются по опытным данным, но понимание связи коэффициентов с параметрами процесса необходимо для правильной интерпретации данных.
Знание кинетики процесса рекристаллизации дает возможность определить долю рекристаллизованного объема на данном этапе процесса обработки полосы, но для задачи, решаемой в данной работе, необходимо знать, какая часть объема приходится на долю материала с кубической текстурой. В работе [34] указывается, что при рекристаллизации сплава 5182 имеют место два конкурирующих процесса зарождения новых зерен:
1) формирование зародышей зерен в устойчивых полосах кубической ориентировки, сохраняющихся в деформированной матрице;
2) формирование зародышей на частицах фаз, вкрапленных в основную матрицу, так называемая PSN (particle stimulated nucléation).
àV, = dVc3{-Va(V)
после преобразования:
и интегрирования:
(1.17)
здесь Ху представляет собой объем новой фазы
приняв: A — 7rNG3/3 и п = 4.