高强高韧铝合金厚板是现代航空、航天、船舶制造及交通运输等领域必不可少的重要结构材料[1]。如7xxx系高强铝合金是生产高性能铝合金预拉伸板的主要材料，在材料热轧成形过程中，变形量超过80%才能保证厚板中心变形充分，完全从铸造组织转化为加工组织，从而增强板材的整体性能[2]。但是受现有轧机开口度及坯料原始厚度的限制，目前普遍采用的同步轧制很难使坯料达到80%的变形量，造成轧板表面和中心的变形、组织和性能的不均一，产品残余应力过高等问题，严重影响板材使用寿命和安全性。
为了在不增加总压下量的前提下达到提高板材总变形率，铝合金加工厂家探索了新型的异步轧制方法，通过在轧制过程中保持上、下轧辊的表面线速度不同，使变形区内形成“搓轧区”，达到增加芯部变形目的。但由于异步轧制过程中轧件上下端面的变形量不相同，在应力的作用下轧制完成后轧件会在出口侧出现翘曲的现象，翘曲严重时会影响轧板进入下一轧制道次，甚至会损坏轧机[3-7]。2001年，荷兰Corus研究中心提出了蛇形轧制方法，其实现方式是将异步轧机的慢速一侧轧辊在轧制方向上向出口方向进行一定量的错位，有助于减小轧板的弯曲[8]。蛇形轧制为加工超大厚度铝合金预拉伸提供了新思路，然而蛇形轧制是一种典型的非均匀塑性变形过程，变形过程中各种条件都会对板材的组织和性能造成影响。为了优化蛇形轧制工艺精确控制板材的组织和性能，需要通过数值模拟研究蛇行轧制过程中轧板不同位置金属的流动变形规律。
1 蛇形轧制工艺
如图1所示为蛇形轧制工艺示意图，蛇形轧制与同步轧制相比，其主要区别在于蛇形轧制过程中，上、下轧辊转速不同(Vm < Vk)，且与异步轧制相比，慢速侧轧辊中心向轧制出口方向有一定的错位量S。
图1蛇形轧制示意图
Fig.1 Schetch map of snake rolling
由于蛇形轧制过程中轧辊线速度不同，上、下轧辊的中性点位置向不同方向移动，快速轧辊的中性点向出口方向移动，慢速轧辊的中性点向入口方向移动。这样就在上、下轧辊中性点之间的变形区内形成一个上、下表面摩擦力方向相反的“搓轧区”。“搓轧区”使变形区中的应力状态发生了改变，变形区除了在竖直方向承受压缩应力，同时还在水平方向上承受剪切应力，使得板材同时产生压缩应变和剪切应变。剪切应变有助于
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“铝合金厚板蛇形轧制变形规律的研究” 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。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：北京有色金属研究总院、有色金属材料制备加工国家重点实验室
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2025年07月09日 ~ 11日 
