权利要求
1.一种
铝卷冷轧分切生产方法，其特征在于，该方法以
铝合金卷材为加工对象，使用温敏流变相变介质进行辅助加工，包括以下步骤：
S1、将温敏流变相变介质加热熔融为低粘度流体，喷淋至冷轧机组变形区，在轧机出口处通过热空气刀吹扫，在铝卷表面保留液态介质膜;
S2、将铝卷送入冷却区，通过接触式换热降温至温敏流变相变介质凝固点以下，使液态介质膜转为韧性固态，借相变收缩微观锁定板面，最后在恒定张力下卷取;
S3、在分切工序中，将铝卷开卷，在剪切点上游引入随动低温压轮压紧铝板分切路径，通过压轮表面的低温冷媒热交换，使分切区域的介质层温度瞬间降至温敏流变相变介质的脆性转变点以下呈现脆性玻璃态，随后配合内部通入冷却液的圆盘剪刀片进行剪切作业;
S4、分切后的铝带离开低温区域后，利用铝基体余热使介质层自然回温恢复至韧性固态，利用固态膜防止层间擦伤并进行收卷;
S5、将成品卷送入退火炉，通过分段保温工艺依次进行介质热解气化和再结晶退火。
2.根据权利要求1所述的铝卷冷轧分切生产方法，其特征在于，在步骤S1中，所述温敏流变相变介质的加热温度为68℃-75℃，所述热空气刀的温度设定为65℃-70℃，压力设定为0.3MPa-0.5MPa，控制保留的液态介质膜厚度为3μm-6μm。
3.根据权利要求1所述的铝卷冷轧分切生产方法，其特征在于，在步骤S2中，所述冷却区域采用多辊式接触内部水冷淬火辊组或S型排布水冷金属辊组，控制铝卷经过冷却后的表面温度为25℃-35℃，该温度区间位于所述温敏流变相变介质的凝固相变点与脆性转变点之间。
4.根据权利要求1所述的铝卷冷轧分切生产方法，其特征在于，在步骤S2的降温过程中，对铝卷施加20N/mm2-40N/mm2的恒定张力;卷取后将铝卷置于恒温缓冲区储存，储存温度控制在25℃-35℃，以维持介质处于韧性固态区间。
5.根据权利要求1所述的铝卷冷轧分切生产方法，其特征在于，在步骤S3中，所述随动低温压轮设置在圆盘剪刀片上游400mm-600mm处;所述随动低温压轮内部设有循环流道，通入的冷媒为乙二醇或液氮，控制压轮表面温度为-15℃至-25℃。
6.根据权利要求5所述的铝卷冷轧分切生产方法，其特征在于，所述随动低温压轮以150N/cm-250N/cm的线压力压紧铝板，并控制铝板在压轮表面的包覆角度为25°-45°，以通过接触换热使介质层进入玻璃态。
7.根据权利要求1所述的铝卷冷轧分切生产方法，其特征在于，在步骤S3中，所述分切运行速度设定为300m/min-600m/min;所述圆盘剪刀片内部通入冷却液，保持刀具表面温度为5℃-10℃，以防止剪切摩擦热导致介质局部软化粘附。
8.根据权利要求1所述的铝卷冷轧分切生产方法，其特征在于，在步骤S4中，所述分切后的铝带在收卷前介质层恢复至25℃-35℃的温度范围;收卷过程中施加的张力为30N/mm2-50N/mm2。
9.根据权利要求1所述的铝卷冷轧分切生产方法，其特征在于，在步骤S5中，所述分段保温工艺具体为：以30℃/h-50℃/h的速率升温至350℃-400℃并保温2-3小时，使介质发生断链氧化反应生成气体逸出;随后升温至420℃-500℃并保温3-5小时完成再结晶退火。
10.根据权利要求1所述的铝卷冷轧分切生产方法，其特征在于，所述温敏流变相变介质包括不同分子量的聚乙二醇及酯类添加剂复配而成，其中聚乙二醇基质包含数均分子量为1500-2000的低分子量组分和数均分子量为4000的高分子量组分，所述酯类添加剂为失水山梨醇单硬脂酸酯或硬脂酸丁酯。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及
铝加工技术领域，具体为一种铝卷冷轧分切生产方法。
背景技术
[0002]铝合金板带材的生产通常包含冷轧、分切及退火等关键工序，其中工艺润滑介质的性能直接影响产品表面质量与加工效率。目前，行业内主要采用矿物油或煤油基润滑剂配合添加剂作为冷轧基础油。这类介质在全流程中始终保持液态物理特征，虽然能够满足轧制变形区的润滑冷却需求，但在后续的高速分切与卷取环节存在明显的技术局限。
[0003]由于铝合金特别是软态合金具有较高的延展性和粘性，在使用常规液态油进行圆盘剪分切时，金属材料在刀刃剪切点会发生较大的塑性流变而非脆性断裂，导致板带边缘出现毛刺、塌边以及拉丝现象。特别是在高速分切工况下，积聚的切削热难以通过液态油膜有效阻断，会引起刀具粘铝，降低刃口寿命及断面质量。
[0004]此外，低粘度的液态油膜无法在层间提供足够的静摩擦力与支撑强度，使得铝卷在高速收卷或转运过程中极易发生层间错动，造成板面微观擦伤。为解决这一问题，现有工艺往往需要增加层间垫纸工序，但这增加了生产成本与
固废处理压力。在最终的热处理环节，传统的碳氢链矿物油在致密卷材内部极易因供氧不足而发生不完全燃烧，导致退火后表面残留油斑或碳黑。为了避免此类表面缺陷，生产企业通常需要在退火前增加专门的脱脂清洗工序，这不仅延长了生产流程，还带来了清洗废液处理的环境负荷。
发明内容
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝卷冷轧分切生产方法，解决了现有铝加工工艺中软态合金分切毛刺大、卷材层间易擦伤以及退火残碳重需额外清洗的问题。
[0006]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种铝卷冷轧分切生产方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将温敏流变相变介质加热熔融为低粘度流体，喷淋至冷轧机组变形区，在轧机出口处通过热空气刀吹扫，在铝卷表面保留液态介质膜;
[0008]S2、将铝卷送入冷却区，通过接触式换热降温至温敏流变相变介质凝固点以下，使液态介质膜转为韧性固态，借相变收缩微观锁定板面，最后在恒定张力下卷取;
[0009]S3、在分切工序中，将铝卷开卷，在剪切点上游引入随动低温压轮压紧铝板分切路径，通过压轮表面的低温冷媒热交换，使分切区域的介质层温度瞬间降至温敏流变相变介质的脆性转变点以下呈现脆性玻璃态，随后配合内部通入冷却液的圆盘剪刀片进行剪切作业;
[0010]S4、分切后的铝带离开低温区域后，利用铝基体余热使介质层自然回温恢复至韧性固态，利用固态膜防止层间擦伤并进行收卷;
[0011]S5、将成品卷送入退火炉，通过分段保温工艺依次进行介质热解气化和再结晶退火。
[0012]通过采用上述技术方案，利用温敏流变相变介质在不同温度区间的物理状态突变特性，解决了铝卷加工全流程中的矛盾需求。具体作用机理如下：
[0013]第一，在冷轧出口及卷取阶段，介质由液态转变为韧性固态。液态介质首先填充铝板表面的微观凹凸，随后在降温凝固过程中发生体积收缩，高粘度固态膜对板面微观形貌形成机械咬合与锚定效应。该固态膜层具有足够的剪切模量，能够承受卷取张力，有效阻隔层间金属的直接接触，防止因张力波动导致的层间滑移与微擦伤。
[0014]第二，在分切阶段，利用聚合物的玻璃化转变特性实现脆性加工。当介质层温度降至脆性转变点以下时，其
储能模量呈指数级上升，介质层由韧性状态转变为高硬度、低断裂伸长率的玻璃态。该玻璃态介质层紧密附着于铝板表面，在剪切区域构建了高模量外部约束层，限制了铝基体边缘的塑性流动。在剪切力作用下，铝板边缘的断裂模式由纯延展性撕裂向准脆性断裂转变，从而显著降低毛刺高度，减少切口塌边。
[0015]第三，在退火阶段，该介质主要发生热解气化。与长链烷烃类的矿物油不同，聚醚类介质在高温含氧环境下发生主链断裂和氧化分解反应，生成小分子气体逸出，避免了脱氢碳化反应导致的表面积碳残留。
[0016]优选的，在步骤S1中，所述温敏流变相变介质的加热温度为68℃-75℃，所述热空气刀的温度设定为65℃-70℃，压力设定为0.3MPa-0.5MPa，控制保留的液态介质膜厚度为3μm-6μm。通过采用上述技术方案，加热温度与空气刀参数的配合确保了介质的流变性能，使其具有适宜的粘度以在铝板表面铺展成膜。控制膜厚在3μm-6μm之间，既保证了后续工序中物理锁定的强度需求，又避免了膜层过厚导致的热阻增加或成本浪费。
[0017]优选的，在步骤S2中，所述冷却区域采用多辊式接触内部水冷淬火辊组或S型排布水冷金属辊组，控制铝卷经过冷却后的表面温度为25℃-35℃，该温度区间位于所述温敏流变相变介质的凝固相变点与脆性转变点之间。通过采用上述技术方案，将板温精确控制在凝固点与脆性点之间，使介质处于韧性固态。此状态下的介质具有一定的柔韧性，能够适应卷取过程中的弯曲变形而不发生脆裂脱落，同时具备足够的抗压强度以维持层间间隙
[0018]优选的，在步骤S2的降温过程中，对铝卷施加20N/mm2-40N/mm2的恒定张力;卷取后将铝卷置于恒温缓冲区储存，储存温度控制在25℃-35℃，以维持介质处于韧性固态区间。通过采用上述技术方案，张力与相变收缩协同作用，增强了卷材的紧实度。恒温储存防止了环境温度波动导致介质软化或过冷脆化，确保下道工序时材料状态的一致性。
[0019]优选的，在步骤S3中，所述随动低温压轮设置在圆盘剪刀片上游400mm-600mm处;所述随动低温压轮内部设有循环流道，通入的冷媒为乙二醇或液氮，控制压轮表面温度为-15℃至-25℃。通过采用上述技术方案，随动低温压轮实现了对分切路径的局部精准降温。设置在上游特定距离处，为介质层的相变提供了必要的时间窗口，同时避免了冷量过度向周围扩散。
[0020]优选的，所述随动低温压轮以150N/cm-250N/cm的线压力压紧铝板，并控制铝板在压轮表面的包覆角度为25°-45°，以通过接触换热使介质层进入玻璃态。通过采用上述技术方案，由于高分子介质的热传导率较低，单纯的气冷难以在高速运行中实现瞬间深冷。通过高线压力和特定包角的接触式换热，强制排除了界面空气热阻，显著提高了换热效率，确保介质层在毫秒级时间内迅速降温至脆性转变点以下。
[0021]优选的，在步骤S3中，所述分切运行速度设定为300m/min-600m/min;所述圆盘剪刀片内部通入冷却液，保持刀具表面温度为5℃-10℃，以防止剪切摩擦热导致介质局部软化粘附。通过采用上述技术方案，刀具内冷设计抵消了高速剪切产生的瞬时摩擦热。若刀具温度过高，接触面的玻璃态介质会瞬间重熔或软化，导致发粘并吸附铝屑，形成积屑瘤。低温刀具维持了切削区的脆性断裂环境，保证了切口的平整度。
[0022]优选的，在步骤S4中，所述分切后的铝带在收卷前介质层恢复至25℃-35℃的温度范围;收卷过程中施加的张力为30N/mm2-50N/mm2。通过采用上述技术方案，利用铝基体自身的热容使介质层自然回温至韧性状态，恢复其柔性防护功能，适应收卷时的弯曲应力，避免了脆性膜层在收卷挤压时崩碎产生粉尘。
[0023]优选的，在步骤S5中，所述分段保温工艺具体为：以30℃/h-50℃/h的速率升温至350℃-400℃并保温2-3小时，使介质发生断链氧化反应生成气体逸出;随后升温至420℃-500℃并保温3-5小时完成再结晶退火。通过采用上述技术方案，分段工艺将介质去除过程与金属再结晶过程分离。低温段保温专注于聚合物的热氧降解，给予分解气体充分的扩散逃逸时间，防止气体在金属晶粒长大过程中形成针孔或因分解不完全导致积碳;高温段则专注于消除加工硬化，调整金属组织性能。
[0024]优选的，所述温敏流变相变介质包括不同分子量的聚乙二醇及酯类添加剂复配而成，其中聚乙二醇基质包含数均分子量为1500-2000的低分子量组分和数均分子量为4000的高分子量组分，所述酯类添加剂为失水山梨醇单硬脂酸酯或硬脂酸丁酯。通过采用上述技术方案，通过不同分子量聚乙二醇的复配调控了介质的相变温区。低分子量组分提供良好的润湿性与低温流动性，高分子量组分构建凝固后的晶格网络以提供机械强度。酯类添加剂的引入改善了介质与金属表面的极性吸附能力。限定的凝固相变点区间保证了介质在常温环境下的固态稳定性，限定的脆性转变点区间则确保了仅需常规冷媒即可实现玻璃态转变，降低了深冷能耗
[0025]本发明提供了一种铝卷冷轧分切生产方法。具备以下有益效果：
[0026]1、本发明通过在分切前引入接触式低温压轮，利用介质的温敏相变特性，使分切路径上的介质层由韧性瞬间转变为高模量的玻璃态。这种硬化层对铝基体表面施加了刚性几何约束，有效抑制了金属在剪切瞬间的塑性流变与延展，迫使铝材边缘发生类脆性断裂。该机制从根本上消除了软态铝合金加工中常见的拉丝、毛刺及塌边缺陷，且脆性崩碎的介质碎屑能带走积聚热量，防止了高速作业下的刀具粘连。
[0027]2、本发明通过利用介质在室温下呈现半固态蜡状的流变特征，在冷轧出口即可在铝板表面形成具有抗剪强度的固态膜。该介质膜在收卷张力作用下能提供稳定的层间摩擦力，物理锁定卷材层间位置，防止高速收卷或运输过程中发生层间错动与擦伤。该特性使得生产流程中无需进行中间清洗或加垫防擦纸，在简化工艺流程的同时保证了板面质量。
[0028]3、本发明通过摒弃传统碳氢矿物油体系，采用富含醚键的聚醚及酯类作为介质基体。在退火热处理过程中，介质分子链能够利用自身结构中的氧元素引发断链反应，自我降解为二氧化碳和水蒸气。即使在铝卷层间氧气稀缺的密闭环境下，也能实现完全的热解气化，避免了传统轧制油因供氧不足而产生的油斑和积碳，实现了免清洗直接退火且成品表面洁净无残留。
附图说明
[0029]图1为本发明铝卷冷轧分切生产方法的整体工艺流程图;
[0030]图2为本发明实施例与对比例中铝卷分切边缘质量量化测试数据对比图;
[0031]图3为本发明不同介质状态对铝卷层间静摩擦系数的影响对比图;
[0032]图4为本发明实施例与对比例中铝卷退火后表面残留碳量指标对比图;
[0033]图5为本发明实施例与对比例中铝卷退火后水接触角指标对比图;
[0034]图6为本发明实施例与对比例中铝卷退火后表面达因值指标对比图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本发明说明书中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]请参阅附图1-附图6;
[0037]以下实施例和对比例中所用到的主要原料及试剂来源和规格如下，未具体说明的试剂均为市售的分析纯或更高等级产品。
[0038]聚乙二醇2000(PEG-2000)，CAS号为25322-68-3，数均分子量Mn约为2000;
[0039]聚乙二醇4000(PEG-4000)，CAS号为25322-68-3，数均分子量Mn约为4000;
[0040]聚乙二醇1500(PEG-1500)，CAS号为25322-68-3，数均分子量Mn约为1500;
[0041]聚乙二醇400(PEG-400)，CAS号为25322-68-3，数均分子量Mn约为400;
[0042]失水山梨醇单硬脂酸酯，CAS号为1338-41-6;
[0043]硬脂酸丁酯，CAS号为123-95-5;
[0044]抗氧剂1010，CAS号为6683-19-8;
[0045]冷轧矿物油，市售工业级，40℃运动粘度为4-6mm2/s;
[0046]工业石蜡，市售，全精炼级，熔点58-60℃。
[0047]制备例1：
[0048]本制备例提供一种温敏流变相变介质A，包括以下步骤：
[0049]将带有加热夹套和机械搅拌装置的不锈钢反应釜预热至90℃，按重量份数计，依次加入60份聚乙二醇2000和25份聚乙二醇4000，开启搅拌桨以250转/分钟的转速搅拌30分钟，直至固体颗粒完全熔融形成透明均相液体;
[0050]保持温度为90℃;
[0051]加入14.8份失水山梨醇单硬脂酸酯，继续搅拌40分钟使其充分分散共混;随后加入0.2份抗氧剂1010，继续搅拌15分钟，使抗氧剂完全溶解于混合体系中;最后将所得混合液趁热通过300目金属滤网过滤，自然冷却至室温，得到白色蜡状的温敏流变相变介质A成品。
[0052]制备例2：
[0053]本制备例提供一种温敏流变相变介质B，包括以下步骤：
[0054]将带有加热夹套和机械搅拌装置的不锈钢反应釜预热至85℃，按重量份数计，依次加入65份聚乙二醇1500和20份聚乙二醇4000，开启搅拌桨以200转/分钟的转速搅拌30分钟，直至固体颗粒完全熔融形成透明均相液体;保持温度为85℃;
[0055]加入14.8份失水山梨醇单硬脂酸酯，继续搅拌40分钟使其充分分散共混;随后加入0.2份抗氧剂1010，继续搅拌15分钟，使抗氧剂完全溶解于混合体系中;最后将所得混合液趁热通过300目金属滤网过滤，自然冷却至室温，得到白色蜡状的温敏流变相变介质B成品。
[0056]制备例3：
[0057]本制备例提供一种温敏流变相变介质C，包括以下步骤：
[0058]将带有加热夹套和机械搅拌装置的不锈钢反应釜预热至95℃，按重量份数计，依次加入55份聚乙二醇2000和30份聚乙二醇4000，开启搅拌桨以300转/分钟的转速搅拌30分钟，直至固体颗粒完全熔融形成透明均相液体;保持温度为95℃;
[0059]加入14.8份硬脂酸丁酯，继续搅拌40分钟使其充分分散共混;随后加入0.2份抗氧剂1010，继续搅拌15分钟，使抗氧剂完全溶解于混合体系中;最后将所得混合液趁热通过300目金属滤网过滤，自然冷却至室温，得到白色蜡状的温敏流变相变介质C成品。
[0060]实施例1：
[0061]本实施例提供一种铝卷冷轧分切生产方法，包括以下步骤：
[0062]S1、将温敏流变相变介质A加热至70℃使其熔融为低粘度流体，喷淋至冷轧机组变形区，控制轧机出口处的厚度0.25mm的3003铝合金卷材表面温度为70℃;在出口处通过温度为65℃、压力为0.4MPa的热空气刀吹扫，在铝板表面保留厚度约为4μm的液态介质膜，不进行水洗或清洗;
[0063]S2、铝卷经过表面温度为25℃的多辊式接触内部水冷淬火辊组，在3秒内将板温降至30℃，使介质膜转变为半固态蜡状;在此降温过程中施加30N/mm2的恒定张力，利用温敏流变相变介质A的相变收缩实现对板面的微观锁定;卷取后，将铝卷置于温度为25℃-30℃的恒温缓冲区储存，确保铝卷整体温度均匀并维持在介质的韧性状态区间;
[0064]S3、将铝卷引入分切机组，经开卷矫平后，分切运行速度设定为400m/min;在圆盘剪刀片上游500mm处设置内部设有乙二醇循环流道的随动低温压轮，压轮表面通入冷媒控制温度为-20℃，铝板在压轮表面的包角设置为30°以保证有效接触换热时间，以200N/cm的线压力压紧铝板分切路径，使该区域介质层瞬间降温呈脆性玻璃态;同时，圆盘剪刀片内部通入冷却液保持刀具表面温度为8℃，进行剪切作业;
[0065]S4、分切后的铝带离开低温区域后，利用铝基体余热自然回温，在收卷前介质层恢复至30℃左右的韧性状态;在40N/mm2的张力下进行收卷，利用柔性固态膜防止层间擦伤;
[0066]S5、将成品卷送入退火炉，以40℃/h速率升温至350℃保温2小时进行介质热解气化，随后升温至450℃保温4小时完成再结晶退火，随炉冷却出炉。
[0067]实施例2：
[0068]本实施例提供一种铝卷冷轧分切生产方法，包括以下步骤：
[0069]S1、将温敏流变相变介质B加热至75℃，喷淋轧制，控制轧机出口处的厚度0.15mm的1系铝合金卷材表面温度为80℃;在出口处通过温度为70℃、压力为0.5MPa的热空气刀吹扫，保留厚度约为3μm的液态介质膜;
[0070]S2、铝卷经过表面温度为20℃的接触式水冷淬火辊组，将板温迅速降至35℃;在此过程中施加40N/mm2的张力;下卷后将铝卷转运至室温库房，并通过在线测温确保进入下一道工序前板温维持在35℃左右;
[0071]S3、将铝卷引入分切机组，分切运行速度设定为600m/min;在圆盘剪刀片上游600mm处设置内部采用液氮循环致冷的随动低温压轮，压轮表面温度控制为-25℃，线压力为250N/cm，控制铝板对压轮的包覆角度不小于25°，以应对高速下的热传递需求;圆盘剪刀片内冷温度保持在5℃;
[0072]S4、分切后介质层自然回温，在收卷前恢复至35℃左右的韧性状态;在50N/mm2的张力下进行收卷;
[0073]S5、将成品卷送入退火炉，以50℃/h速率升温至380℃保温2.5小时进行热解，随后升温至480℃保温3小时进行退火，随炉冷却。
[0074]实施例3：
[0075]本实施例提供一种铝卷冷轧分切生产方法，包括以下步骤：
[0076]S1、将温敏流变相变介质C加热至75℃，喷淋轧制，控制轧机出口处的厚度0.5mm的铝合金卷材表面温度为70℃;通过温度为70℃、压力为0.3MPa的热空气刀吹扫，保留厚度约为5μm的液态介质膜;
[0077]S2、铝板经过表面温度为22℃的S型排布水冷金属辊组，将板温降至25℃;在此过程中施加20N/mm2的张力;卷材在25℃环境下暂存;
[0078]S3、分切运行速度设定为300m/min;在圆盘剪刀片上游400mm处设置随动低温压轮，压轮表面温度控制为-15℃，线压力为150N/cm，接触包角为45°;圆盘剪刀片内冷温度保持在10℃;
[0079]S4、分切后介质层自然回温，在收卷前恢复至25℃左右的韧性状态;在30N/mm2的张力下进行收卷;
[0080]S5、将成品卷送入退火炉，以30℃/h速率升温至350℃保温3小时进行热解，随后升温至420℃保温5小时进行退火，随炉冷却。
[0081]实施例4：
[0082]本实施例提供一种铝卷冷轧分切生产方法，包括以下步骤：
[0083]S1、将温敏流变相变介质A加热至68℃，喷淋轧制，控制轧机出口处的厚度0.3mm的铝合金卷材表面温度为65℃;通过温度为68℃、压力为0.35MPa的热空气刀吹扫，保留厚度约为6μm的液态介质膜;
[0084]S2、铝卷经过表面温度为24℃的接触式冷却辊组，将板温降至28℃;在此过程中施加25N/mm2的张力;并在进入分切线前通过调温室保持卷材温度稳定;
[0085]S3、分切运行速度设定为500m/min;在圆盘剪刀片上游550mm处设置内部冷媒循环的随动低温压轮，压轮表面温度控制为-18℃，线压力为180N/cm，接触包角为35°;圆盘剪刀片内冷温度保持在6℃;
[0086]S4、分切后介质层自然回温，在收卷前恢复至28℃左右的韧性状态;在35N/mm2的张力下进行收卷;
[0087]S5、将成品卷送入退火炉，以45℃/h速率升温至400℃保温2小时进行热解，随后升温至500℃保温3小时进行退火，随炉冷却。
[0088]对比例1：与实施例1相比，不同之处在于：S1中将温敏流变相变介质A替换为等量的常规冷轧矿物油，常温下呈液态;S3中取消随动深冷压轮设置，分切时仅使用圆盘剪进行常规常温剪切;其余步骤与参数均相同。
[0089]对比例2：与实施例1相比，不同之处在于：S3中取消随动深冷压轮的冷媒通入，保持压轮表面温度为室温25℃，使分切区域的介质层保持在S2的半固态蜡状韧性状态;其余步骤与参数均相同。
[0090]对比例3：与实施例1相比，不同之处在于：S1中将温敏流变相变介质A替换为熔点相近的工业石蜡其主要成分为长链烷烃，不含氧元素;其余步骤与参数均相同。
[0091]对比例4：与实施例1相比，不同之处在于：S1中将温敏流变相变介质A替换为聚乙二醇400，常温下呈液态;S2中经过冷却辊后，介质膜仍保持液态，无法转变为半固态蜡状;其余步骤与参数均相同。
[0092]对比例5：与实施例3相比，不同之处在于：针对0.5mm厚板S3中将随动深冷压轮的表面温度控制调整为0℃高于介质的玻璃化转变区间，线压力保持不变;其余步骤与参数均相同。
[0093]测试例1：
[0094]实验步骤：
[0095]选取实施例1至实施例4以及对比例1、对比例2、对比例5制备的铝卷成品作为待测样品。为评估整卷质量的一致性，分别在距卷末50m的外圈、卷径中间位置的中圈以及距卷芯50m的内圈截取长度为200mm的带材试样。
[0096]将裁切好的试样浸入无水乙醇中，超声清洗3分钟以去除切割过程中产生的附着粉尘，避免松散颗粒干扰测量数值。清洗完成后，使用压缩氮气吹干试样，并置于恒温干燥器中保存待测。
[0097]采用基恩士VK-X3000系列激光共聚焦显微镜对试样分切边缘的横截面形貌进行扫描，采样频率设定为100Hz，纵向分辨率为0.01μm。在每个试样的分切断面上随机选取15个不连续的测量点进行数据采集。
[0098]利用配套分析软件测量断口边缘最高点至基准平面的垂直距离作为毛刺高度，同步测量边缘塌角深度。计算各试样所有测量数据的算术平均值作为该样品的最终评测指标，并记录单点出现的最大毛刺高度。
[0099]测试结果见表1：
[0100]表1分切边缘质量量化测试数据汇总
[0101]
组别铝材规格介质状态/温度平均毛刺高度(μm)最大毛刺高度(μm)边缘塌角深度(μm)实施例13003/0.25mm介质A/-20℃2.844.153.12实施例21系/0.15mm介质B/-25℃3.165.082.45实施例33003/0.5mm介质C/-15℃3.655.223.05实施例43系/0.3mm介质A/-18℃2.914.522.88对比例13003/0.25mm矿物油/常温24.3338.6512.41对比例23003/0.25mm介质A/常温15.6822.148.95对比例53系/0.5mm介质C/0℃9.6214.286.18
[0102]由表1可得：
[0103]表1及图2的6的数据反映了实施例1的平均毛刺高度控制在2.84μm，而使用常规液态矿物油的对比例1平均毛刺高度达到24.33μm，且伴随较深的边缘塌角。这种差异源于两者断裂机制的不同：对比例1在常温液态介质环境下，铝材经历的是典型的延性剪切，金属在分离前发生了显著的塑性延伸;实施例1通过深冷使介质A在-20℃转变为高模量的玻璃态，在铝板表面形成硬质约束层，抑制了剪切区的表面塑性流变，促使金属发生准脆性断裂，从而减少了毛刺生成。
[0104]对比例2虽然使用了与实施例1相同的介质A，但因未施加深冷处理，介质处于常温半固态，其毛刺高度为15.68μm，表明单纯的高粘度半固态并不足以提供引发脆性断裂所需的刚性约束。对比例5将冷却温度设定为0℃，由于未达到介质的玻璃化转变阈值，其分切质量介于玻璃态和半固态之间，进一步印证了将温度精确调控至玻璃化转变区间以下的必要性。此外，实施例2的数据显示，即便是质地较软、粘性较大的1系铝合金，在玻璃态介质的约束下，毛刺高度依然控制在5μm以内，证实了该工艺对于不同硬度
铝合金材料具有较好的普适性。
[0105]测试例2：
[0106]实验步骤:
[0107]选取实施例1至实施例4以及对比例1、对比例4制备的铝卷作为测试样品，将所有卷材的外径统一控制在1200mm，并在恒温环境中静置24小时以消除残余热应力。
[0108]将成品卷垂直固定于电磁振动试验台，设定振动频率为40Hz，振幅3mm，持续加载振动4小时。实验结束后，沿卷材端面圆周方向选取6个等分点，使用深度尺测量层间错动距离，记录其中的最大值。
[0109]从经过振动测试的铝卷外层裁取100mm×100mm的板材试样。将同组别的两片试样叠放，施加等效于卷取张力的法向载荷，利用万能材料试验机以10mm/min的速度进行水平剪切，记录最大静摩擦力并计算层间静摩擦系数。
[0110]将铝卷在开卷机组上展开，在距离卷头100m的位置截取1m2的板面。在侧向光源照射下，人工统计表面可见且长度大于5mm的划痕数量，计算擦伤密度。
[0111]测试结果见表2：
[0112]表2卷材层间稳定性与防擦伤性能测试数据
[0113]
组别介质物理状态(25℃)层间最大错动量(mm)层间静摩擦系数(μs)表面擦伤密度(条/m2)实施例1半固态蜡状0.840.451.2实施例2半固态蜡状0.620.480.5实施例3半固态蜡状0.910.411.8实施例4半固态蜡状0.750.440.8对比例1液态(矿物油)12.450.0842.6对比例4液态(PEG-400)15.330.1138.4
[0114]由表2可得：
[0115]表2和图3的测试结果显示，介质的常温流变状态直接影响卷材的层间稳定性与表面质量。实施例1至4的铝卷在经历长时间振动后，端面最大错动量均保持在0.91mm以下，表现出较好的结构稳定性;而使用液态介质的对比例1和4，其错动量均超过12mm，出现了明显的塔形缺陷。这种差异主要源于层间摩擦特性的改变：实施例中的介质在室温下转变为半固态，将层间静摩擦系数提升至0.41-0.48区间，有效增大了层间抗滑移阻力;而液态介质维持了较低的摩擦系数(约0.08-0.11)，在振动工况下起到了润滑而非阻尼作用，导致卷层在惯性力作用下发生相对位移。
[0116]对比例组的擦伤密度约为40条/m²，表明液态油膜在高接触压力和相对位移下难以提供持续防护，导致层间微观凸起发生接触划伤。相比之下，实施例组的擦伤密度控制在0.5-1.8条/m²，说明固化后的介质膜在层间形成了具有一定厚度的物理隔离层，起到了类似传统垫纸工艺的防护效果，有效减少了因储运震动导致的层间磨损。
[0117]测试例3：
[0118]实验步骤:
[0119]选取实施例1至实施例4以及对比例1、对比例3制备的铝卷作为测试对象。为保证样品热历史的一致性，所有试样均截取自经过S5步骤退火冷却后的成品卷材中心层位置。
[0120]裁取尺寸为100mm×100mm的板材试样，使用表面碳分仪测定试样表面的残留碳含量。在每个样品表面选取5个不同点位进行检测，计算算术平均值作为最终残留碳量数据。
[0121]利用接触角测量仪评估表面润湿性。在试样表面滴加2μL去离子水，静置3秒后通过CCD相机捕捉液滴形态并测量水接触角。
[0122]采用标准达因笔测试表面能。从30mN/m规格开始，逐级提高达因值进行表面划线，根据液膜收缩情况确定试样的最终表面张力值。
[0123]测试结果见表3：
[0124]表3退火后铝板表面洁净度及润湿性能测试数据
[0125]
组别介质类型表面残留碳量(mg/m2)水接触角(°)表面达因值(mN/m)实施例1介质A(PEG基)1.88.446实施例2介质B(PEG基)2.17.948实施例3介质C(PEG基)1.69.244实施例4介质A(PEG基)1.98.146对比例1矿物油18.476.532对比例3工业石蜡24.782.330
[0126]由表3可得：
[0127]表3及图4、图5和图6的数据反映了介质化学结构对退火表面清洁度的影响。实施例1至4的样品表面残留碳量控制在1.6-2.1mg/m2之间，水接触角均小于10°，表面达因值达到44-48mN/m，说明经过热解后铝板表面已达到超亲水的高清洁状态。相比之下，使用矿物油的对比例1和使用石蜡的对比例3，其残留碳量显著较高(18.4-24.7mg/m2)，且呈现出接触角大于75°的疏水特性，表明表面仍附着未完全分解的油膜或碳化产物。
[0128]对比例中的矿物油和石蜡属于长链烷烃，缺乏内源性氧元素，在卷材层间紧密贴合的缺氧环境下，受热易发生脱氢碳化，形成的固体碳难以排出。本发明采用的聚乙二醇基介质分子链中含有醚键，在高温下通过分子内自供氧机制引发断链反应，将有机长链转化为二氧化碳和水蒸气等小分子气体。这些气态产物能够顺着层间缝隙扩散排出，从而在省去中间清洗工序的情况下，实现了退火过程中的自清洁。
[0129]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
说明书附图(6)
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“铝卷冷轧分切生产方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：河南垚金实业有限公司
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