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纯铝的机械强度低而塑性高，不能承受较大的载荷。
退火纯铝板材的机械性能大致如下：
抗拉强度80～100Mpa
屈服强度30～50Mpa
伸长率35—40%
布氏硬度HB250～300Mpa
对铝进行冷的压力加工变形时，铝的抗拉强度、屈服强度和硬度都随着变形程度的增加而提高；
但其伸长率却相应的降低。
铝的冷变形程度达到60—80%以上时，其抗拉强度可达到150—180MPa，伸长率则从40%急剧下降到5%左右。
纯铝可制成不同规格的板材、带材、箔材、管材、棒材、型材、线材等材料及电缆、导线，电容器等电气器材。
铝在地壳中的蕴藏量很丰富，约占地壳重量的8.13%，是铁藏量的一倍多。
它比其它有色金属蕴藏量的总和还要多，是地壳中分布最广，储量最多的金属元素。
我国拥有极其丰富的铝矿资源。
二、铝合金
由于纯铝的机械强度较低，用铝制做承受较大载荷的结构材料是不适宜的。
如果在铝中加入一些其他元素，如铜、镁、锌、锰等配制成铝合金，则其强度就比纯铝的强度大幅度提高。
目前强度最高的铝合金其抗拉强度可达600MPa以上，和低合金钢差不多。
根据工业上的需要，在铝中加入不同的元素，可配制成特性不同的铝合金，如高强度铝合金、耐腐蚀铝合金、耐热铝合金以及锻造铝合金等。
因此，铝及铝合金在工业上得到了十分广泛的应用。
根据铝合金的化学成份和生产工艺特点不同．可以将铝合金分为铸造铝合金和变形铝合金两大类。
铸造铝合金用来铸造各种成型零件，其主要特点是在化学成份中存在较多共晶体，铸造时具有良好的流动性，能够良好地填充铸型，使铸件致密。
但铸造铝合金的抗拉强度和塑性一般较低，不适于压力加工。
变形铝合金的强度和塑性一般较高，可通过压力加工变形的方法制成各种材料和半成品。
按照化学成份和热处理特点不同，变形铝合金又可分为不可热处理强化的铝合金和可热处理强化的铝合金两组。
1、不可热处理强化的铝合金
这组合金是不能用淬火和时效的热处理方法使其强化的．它们只能用冷作硬化的压力加工方法来提高它们的机械强度。
属于这组合金的有：
（1）工业纯铝，
（2）铝一锰系合金，
（3）铝一镁系合金。
2、可热处理强化的铝合金
这组合金是用淬火和时效等热处理方法能够显著提高它们的机械强度。
（1）铝一镁一硅和铝一铜一镁一硅系合金，
（2）铝一铜一镁系合金，
（3）铝一铜一镁一铁一镍系合金，
（4）铝一铜一锰系合金，
（5）铝一铜一锂系合金，
（6）铝一锌一镁系合金，
（7）铝一锌一镁一铜系合金。
目前，冷轧生产都采用不可热处理强化的铝合金。
三、合金牌号
根据国际标准，铝及铝合金统一采用四位数字表示，各自的含义如下：
牌号的第一位数表示铝及铝合金的组别，牌号的第二位字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况，最后两位数字用以标识同一组中不同的铝合金或表示铝的纯度。
以企业内控技术标准为准，常用铝及铝合金主要成分如下：
见表1—1
表1—1
序号
牌号
化学成分，%
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Al
1
1060
0.20
0.25
0.05
0.03
99.60
2
1235
0.15
0.35~0.45
99.35
3
1145
99.45
4
1100
0.50~0.60
0.05~0.15
--
99.00
5
8011
0.55~0.65
0.70~0.85
0.10
6
3A21
0.40
0.40~0.60
1.05~1.45
7
3003
1.05~`1.45
8
HL01
0.20~0.28
0.20~0.25
第二节、产品规格及状态
一、产品规格
按照使用要求和设备能力的不同，我分厂采用四辊不可逆冷轧机生产的产品主要有板，带，卷，铝箔毛料和Ps版基等品种，规格范围如下所述。
一般以单张形式供应的块片状产品称为板材，其宽度一般为1000~1200毫米，厚度为0.4～2.0毫米范围之内。
凡厚度较薄长度无严格限制以卷形式供应的产品，一般称为带材或者卷材。
通常来讲，经过分卷分切而成的产品、且宽度较窄的为带材；
由冷轧直接出成品外卖的称为卷材，带材、卷材的长度根据用户的要求而定，必须在用户要求的范围内。
供铝箔分厂进一步轧制出成品的内协产品为铝箔毛料，宽度大致为830～1370毫米范围之内，厚度比较单一，一般为0.36mm和0.28mm两种规格。
经张力矫拉伸后供彩印版生产的卷材或直接外卖的Ps版基卷为Ps版基卷材，厚度现只有0.27mm一种，宽度有920mm和1030mm，通常只生产920mm宽的一种。
二、产品状态
根据国家标准和技术条件的规定，加工产品应按用户的要求，分别以热加工状态，退火状态，硬状态，3／4硬状态，1／2硬状态，1／4硬状态，淬火状态，淬火及自然时效状态，淬火及人工时效状态交货。
以下结合我分厂实际做简要介绍：
1.退火状态（O）
退火状态的产品习惯上也称为软制品。
它是在压力加工完了之后，再经过完全再结晶退火后得到的产品。
其特点是塑性（伸长率）高而强度低，适于制造要求延展性高而强度较低的制品，或者用于需要进行深冲，拉延等复杂加工变形的产品。
2.硬状态（H18）
硬状态产品也称为硬制品，是经过充分的冷加工变形而制得的产品。
其特点量塑性
（伸长率）很低而强度和硬度很高。
适于制造对塑性要求不高，不经过复杂变形，而要求强度，硬度较高的制品。
3.部分冷作硬化状态（H12H14H16）和（H22H24H26）
这类产品的性能介于退火状态和全硬状态之间。
根据对强度要求的不同，可分为多种状态，这类供应状态的产品可采用两种方法来生产，一种是先进行完全退火后再给予不同程度的冷加工变形方法来生产，此法在现场中较多采用。
另一种方法是进行充分的冷压力加工变形使之全硬后，再在不同温度下进行不完全再结晶退火<
低温退火）的办法来荻得。
上述各种不同状态的材料是采用不同的生产工艺来制造的。
不同的材料状态适合于不同的工业用途。
加工厂以何种状态交货、完全根据用户的要求来确定。
对于各种牌号和状态的铝合金，其性能数据在国家标准或技水条件中都有具体的规定。
加工厂的产品性能必须符合标准的规定，否则不允许出厂。
第三节生产工艺流程
在加工车间中，将铸锭经过一系列的操作处理后才能加工成为板带材产品。
每一道操作处理过程都称为一道“工序”。
把生产某一产品的各道工序按照先后次序排列起来，就称为产品的“生产工艺流程”。
”—个产品的生产工艺流程完全反应了该产品的整个生产的工艺过程。
各种产品由于金属的性质、产品规格以及性能要求的不同，其生产工艺流程也各不相同。
由于各工厂的设备条件不同，板，带材的生产基本上有两种方式，一种是板式法或称为块片式生产法。
另一种是带式生产法。
块片式生产法是热轧后，将热轧坯料切成一定尺寸的小块，再继续对每—小块热轧坯料分别进行冷轧，加工成为所要求尺寸的成品。
这种生产方法陈旧落后，生产效率低，产品尺寸精度差，表面质量低，劳动强度大，成品率低，生产成本高，只适于小批量生产。
一般多在设备陈旧简陋的小型工厂采用。
·
带式法是在热轧后不进行中断，而以带卷形式继续进行冷轧。
轧到成品尺寸后再根据订货要求切成一定尺寸的板片。
带式法与块式法相比，有以下特点：
（1）生产效率高；
（2）几何损失少，成品率高；
（3）设备机械自动化程度高，产品质量易于保证，劳动强度低，生产条件好；
（4）设备庞大复杂，精度要求高，建设投资大，周期长，对生产人员的技术操作水平
要求高。
而我们公司则采用连续铸轧法生产到7.2mm，再经过冷轧多道次轧制出成品的。
这种方法生产效率高、几何损失少、成品率高、投资少、成本低、机械自动化程度高等优点，目前，国内有很多条这样的生产线，而且这种生产方法已成为市场主流，但生产出的产品在组织上有先天性的缺陷，稍逊于热轧法生产的产品。
确定工艺流程的原则应该是在确保产品质量的前题下，尽可能简化和缩短工艺流程，尽量改善劳动和操作条件，以便提高生产效率，降低生产成本，提高经济效益，为国家创造更多的产品，积累更多的物质财富。
第二章冷轧基础理论
第一节冷轧的特点
在金属和合金的再结晶温度以下的轧制称为冷轧。
冷轧时，虽然由于金属变形热和摩擦热，也能使轧件的温度升高，具有一定的恢复作用，但在冷轧过程中起主要作用的是冷作硬化（加工硬化）。
与热轧相比冷轧的主要特点如下：
l、可以获得厚度较薄的板带材。
通常热轧板坯的厚度为6～8毫米，最小厚度为2.5～3.0毫米。
由于在热轧过程中轧件的温降很大等原因，很难使热轧再继续向更薄的厚度轧制，而冷轧则可很容易使轧件继续变薄。
通常冷轧机可轧至0.2～6.0毫米，比较先进的冷轧机，可轧出厚度为0.2毫米以下的特薄板或厚箔材。
2、冷轧可轧出尺寸精确，厚度均匀，平整度和表面光泽好，产品组织性能好和表面质量高的产品。
因为冷轧机比热轧机精度高，冷轧机的综合性自动控制水平高，例如较先进的冷轧机装有厚度和板型自动控制等装置。
此外，冷轧采用光洁度更高的轧辊，可轧出高表面质量和镜面铝板等。
3、冷轧时轧制金属产生明显加工硬化，故冷轧时轧件的变形抗力比热轧的大。
例如2A12合金在400℃热轧，加工率为40%时的屈服强度为100～140MPa，而冷轧时在加工率相同的条件下，其屈服强度则升高为270～280MPa。
由于变形抗力提高，使轧机本身的弹性变形加大，为了获得优质产品，则对冷轧机的厚度及板型控制装置和冷却润滑剂的质量都提出了更高的要求。
第二节影响轧制的主要因素
一、轧件的咬入
1、咬入条件
为了实现轧制过程，首先必须使轧件咬入轧辊，然后才能使金属充满轧辊的间隙，进行轧制。
实践证明，金属的咬入和轧制过程的建立，并不是在任何情况下都能实现的，因此有必要研究轧辊咬入轧件的条件。
图2--1咬入作用力图2--2轧件填充过程咬入角
如图（2—1）所示，在轧件的咬入瞬间，每个轧辊将向轧件作用两个力。
一个是垂直于轧辊和金属相接触的法线力（经向力）N，另一个是轧辊与轧件表面相切处的摩擦力T。
力N和力T之垂直分力的方向相同，使金属产生压缩变形，而力N和力T的水平分力则方向相反，水平分力Tx力求将轧件拖入轧辊之间，而水平分力Nx则力求将轧件推出轧辊。
显然，根据此二力的作用可以看出：
1）如果Nx>
Tx时，则轧辊不可能将轧件咬入，轧制过程不能实现。
2）如果Nx=Tx时，则处于平衡状态，轧件仍然不可能被自然咬入。
3）如果Nx<
Tx时，则轧辊可将轧件咬入。
因此，如果不考虑咬入时的惯性力,要实现咬入，必须具有以下条件：
Tx>
Nx
为了
当轧件被咬入逐渐充满于辊间后，轧件与轧辊的接触面积逐渐增大，轧辊对轧件的合压力作用点也逐渐向内移动，最大咬入角与摩擦角的关系也随之发生变化。
在同样的摩擦系数条件下，在稳定轧制过程中可以比开始轧制瞬间有较大的咬入角。
而在同一压下量的情况下，稳定轧制过程中轧辊咬入轧件则更为稳固。
如图2—2所示。
2、影响轧件咬入的因素有：
（1）轧辊直径及压下量的影响：
当板厚一定时，轧辊直径D愈大，则咬入角愈小，愈易咬入。
（2）轧件形状影响：
由于轧件前端形状不同，对咬入难易有很大关系。
当轧件前端大于后端时不利于咬入。
当轧件前端小于后端，特别是两端呈尖形或船形者有利于咬入。
因开始咬入瞬间，轧件与轧辊接触点的位置及接触面的大小不同，显然，接触点愈向内移和接触面积愈大，则愈有利于咬入。
为了易于咬入，常将铸锭的前端（或后端）制成尖楔形、圆形或椭圆形。
在实际生产中，在轧制厚度较大的铸锭时，常借助推料机的作用，强迫轧件咬入，这种办法所以有助于咬入，是因轧件受到推力以后，轧件的前端必将撞击在轧辊上，发生压扁或磨损现象，使轧件与轧辊的实际接触处不是一条线而是一个面，因此减小了咬入角，有利于咬入。
但不应单纯理解为由于施加外力，就能促进咬入，因为外力传给轧辊，轧辊对轧件将给以同样大小的反作用力，阻碍轧件咬入。
（3）轧辊表面状态对咬入的影响
轧辊表面愈粗糙（例如工作几个班之后的普通材料轧辊）则摩擦系数大，有利于咬入。
反之，轧辊表面光滑（如冷轧的抛光辊）轧件的咬入就困难。
（4）轧制速度对咬入的影响
轧制速度提高，不利于轧件咬入，轧制速度降低，则有利于轧件的咬入。
轧制速度影响咬入的原因，一方面是由于轧制速度的提高，降低了轧辊与轧件间的摩擦系数，使咬入困难，另一方面是由于轧制速度的提高产生了妨碍轧件咬入的惯性力。
在某些轧机上，为了保持轧制过程的高生产率，但又避免由
图2—３调速轧制时的速度图于提高轧制速度给咬入带来的不良影响，通常采用可调节速度的轧制方式。
在咬入时期，辊速降低一称为咬入速度，当轧件咬入后，提高辊速，进行正常轧制。
如2―３所示
二、金属的流动
轧件在两个轧辊的辊缝之间受到压缩变形时，金属沿着长、宽、高三个方向产生流动变形。
研究轧制变形过程中所发生的各种现象时，都必须以高向变形作为基础。
当轧件发生高向变形即厚度减少时，则轧件的长度必然增加。
在入口端ａ处，轧辊的线速度比轧件的线速度大，而在出口端b处则相反，轧件的线速度比轧辊的线速度大，按照轧制时金属流动速度分布的不均匀状态与轧件在出口和入口两端的刚端之间的关系，可把变形区分为七个区，（如图2－４）
图2－４
从图中可以看出，只有在粘合区的一个垂直断面上，金属在高度方向的流动速度的分布才是相等的，这个断面称为中性面，除中性面和前、后刚端区之外，沿轧件高向各层金属流动的速度是不均匀的，因而在金属内部必将引起不均匀变形。
当轧件内部变形小于外部时，则轧件内部产生副拉应力使轧件内部产生开裂，如图2—5所示：
图2—5因不均匀变形使轧件开裂图2—6因不均匀变形产生分成
这种开裂不仅使该部分报废，还可能发生缠辊，因而可能造成断辊或损坏轧机其他部件的事故。
即使轧制塑性好的铝合金如3A21，5A02等。
也往往由于不均匀变形使轧件前后端产生高向鱼尾状。
或分层（图2—6）。
这种鱼尾状或分层必须切掉，因而增加了几何废料。
为了防止轧件开裂或分层，常采取的措施如下：
1）合理调整道次加工率，减少不均匀变形。
2）使铸锭前后端呈椭圆形或楔形，即形成锁闭端，它可以阻止或减少开裂和分层现象。
三、前滑
在轧制时，金属从轧辊抛出的速度比轧辊圆周的线速度大，这种现象称为前滑。
前滑值可用下式表示：
S=
式中：
S--前滑值；
V—轧辊的圆周线速度；
V2—轧件离开轧辊的速度。
在热轧铝及铝合金时，前滑值可达20%。
冷轧时，根据加工率、张力、摩擦系数等条件的不同，前滑值一般在0～6%范围之内。
1、滑值的确定
①实验法
实验法中比较易行的是刻痕法，即在轧辊表面上刻痕，距离为ι。
，轧制后，在轧件表面的压痕距离为ι1,则可按以下公式求出前滑值S。
s=
用此法测定前滑值S时，不但准确而且简单，因此被广泛采用。
但其缺点是只能测定表面的滑动，不能测出金属内部滑动
②计算法（略）
2、影响前滑的主要因素
轧制过程中，影响前滑的因素很多，根据理论计算公式及许多实验证明，影响前滑的主要因素是：
压下量、轧辊直径、摩擦系数，前、后张力，轧制速度及轧件宽度。
至于轧制温度和金属种类则是以摩擦系数的形式来影响前滑的。
这些主要因素对前滑的影响如图2—7所示。
图2—7各种因素对前滑的影响
9一加工：
率的影响，b一轧辊直径D的影响，c一轧件宽度b的影响，
d一摩擦系数p的影响e-$t~l速度V的影响，f一前、后张力的影响，
从图中可见。
随着压下量，轧辊直径、摩擦系数和前张力的增加而使前滑值增加。
反之随着后张力和轧制速度的增加而使前滑值的降低。
前滑值也随着轧件宽度的变化而变化，但当轧件宽度达到一定限度后，再继续增加宽度时，前滑值则不发生改变。
3、前滑在实际生产中的意义
前滑的数值虽然不大，但在实际生产中却有很大意义，不能不予以考虑，现举以下几个实例说明。
1）在带有张力轧制时，特别是使用抛光辊并且有良好润滑的条件下，有可能使中性点接近甚至重合于轧制的出口点，即前滑值大大减小，或接近于零，甚至为负值。
这样就使轧辊不能咬入轧件，而产生轧辊在轧件上“打滑”现象，甚至能使轧机发生震动，使轧件表面产生缺陷。
为了解决这个问题，应适当增大前张力和适当调整压下量，以便使前滑值保持一定的数值。
因此，在轧制时必须考虑前滑问题，有时需要进行计算，以此来调整轧制所必须的前后张力。
2）在计算生产率时，应考虑前滑，在同样轧制速度下，前滑值越大，生产率越高。
因此，要提高生产率也应考虑前滑。
3、在轧制力计算中的一个重要参数是摩擦系数。
实际上，摩擦系数沿咬入弧各点是不向的。
摩擦素数的变化，直接影响到变形区内单位压力的大小及其分布情况，从而影响轧制功率的消耗。
但是，直接从试验中来确定摩擦系数是相当困难的。
如果通过测定前滑值来计算摩擦系数，问题就比较容易解决。
3）在连轧机上，各台轧机的辊速及轧件速度都是不同的。
在调整速度时，如不考虑前滑，则下台轧机的速度就会不足，从而造成各轧机上轧件之间的张力消失，使轧制过程不稳
四、宽展
宽展系指轧件在轧制过程中沿宽度方向上尺寸的变化，也称为横展。
宽展是轧件横向变形的一种现象。
表示宽展的方法有绝对宽展和相对宽展两种。
绝对宽展是指轧件轧制前后宽度之差，相对宽展是指轧件轧制前后宽度之差与轧前宽度之比。
在实际生产中相对宽展指数应用不多。
1、宽展的组成
宽展是一种复杂的变形过程。
宽展过程实际包括以下三个组成部分，
1、滑移宽展：
当轧件在高向上受到压缩时，如果在受压的两端的接触面上不存在摩擦力时，则金属将向各个方向滑动，其沿着横向的滑动则构成了滑移宽展。
2、侧面转移宽展：
如果接触面上的摩擦力很大时，使两接触面间无法产生滑动，则必将迫使侧面部分的金属转移成为新的接触表面，构成侧面转移宽展。
3、侧面变形宽展：
由于接触面存在着摩擦阻力，使接触面附近的金属落后于跟接触面较远的金属，即构成了侧面变形宽展。
总的宽展是上述三种宽展之和。
2、影响宽展的因素
轧制时各种条件对宽展都有影响。
这些因素有：
压下量，轧件的高度和宽度，轧辊直径，轧件和轧辊的化学成份，轧辊表面状态，轧辊温度，轧制时的润滑条件等。
其定性关系有：
加工率：
加工率越大，宽展越大；
轧辊直径：
其它条件相同时，直径增加，宽展增大；
张力：
张力越大，宽展越小；
轧件宽度：
轧件越宽，宽展越小
五、摩擦
1、摩擦在轧制过程中的实际意义
在热轧厚度较大的铸锭或厚板坯时，希望提高摩擦系数，因为这样可使最大咬入角增大，可提高道次加工率，从而提高了热轧能力。
在热轧或冷轧板材时，一般希望降低摩擦系数。
因为在这种轧制条件下，限制轧制过程顺利进行的不是最大咬入角，而是轧机允许的最大压力。
同时摩擦系数对单位压力的大小及其分布有重要影响。
摩擦系数所产生的摩擦力，需要额外的功来克服它。
摩擦系数的增加，
使金属的变形抗力增大，即增加了变形的能量消耗。
在轧制力计算时，应准确的确定沿咬入弧上摩擦系数的平均值，方能正确计算轧制力。
2、不同轧制和润滑条件下的摩擦系数
摩擦系数虽然如此重要，但直接测定摩擦系数是相当困难，因为摩擦系数与许多因素有关。
如轧辊表面状态、润滑条件、轧制压力，轧制温度等。
应当指示，在同一条件下，用不同测定方法往往得到互相矛盾的结果。
到目前为止，由于对轧制时摩擦系数的本质研究不够。
所以对具体轧制条件下，在选择摩擦系数时，必须注意试验资料数据的原始条件。
以下介绍几种轧制力计算时常用的平均摩擦系数。
1、使用粗磨的淬火铬钢轧辊（光洁度△7～△9）冷轧铝及包铝合金时，在不同润滑
条件下试验确定的摩擦系数如下：
润滑条件不加润滑剂用煤油润滑用轻机油润滑
摩擦系数0.16～0.240.08～0.120.06～0.07
热
2、使用以上轧辊，当轧辊粘附有一层铝粉的情况下（类似“粘铝”的轧辊）在冷轧铝及包铝合金时的摩擦系数为：
轧制及润滑条件 摩擦系数
热轧（带乳液润滑） 0.35～0.45
冷 轧
不加润滑剂·
0.24～0.32
煤油与机油润滑0.14～0.18
乳液润滑、0.16～0.20
3、使用抛光的（或磨光的）钢轧辊（光洁度△10～△12）或微观不平度的平均高度为
（0.5～0.2u），在不同润滑条件下，冷轧铝时的摩擦系数试验数据如表3—3示。
第三节冷轧制度的制定
根据冷轧产品的性能，冷轧制度的制定应考虑以下几个方面的因素：
一、第一类在结晶图
第一类再结晶图是反映金属变形程度和变形后退火温度与金属再结晶晶粒大小的关系图形，在一定退火温度下，当变形程度很小时，常出现晶粒急剧长大的现象。
通常把这种引起晶粒急剧长大的变形程度范围称为临界变形程度。
临界变形程度的大小因金属及合金而异，在冷轧时必须考虑这一点，应使其总加工率远远超过临界变形程度，以便产品在一定温度下退火后，具有均匀而细小的晶粒组织。
二、轧件的性能和方向性
金属与合金在冷轧时，使晶粒形状沿最大主变形方向被拉长，拉细或压扁，在晶粒被拉长的同时，金属中的夹杂物和第二相也在被拉长或破碎，呈链状排列，这种组织称为纤维组织。
冷轧过程中，当达到一定的变形程度以后，由于在晶粒内的晶格取向发生了转动，使其特定的晶面和晶向趋于排成一定方
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