（6）计算轧制压力
BH BK 500 501 .30 F Bl 41.4 20726 .91(mm 2 ) 2 2
P pF 784 20726 .91 16250 (kN )
14
工艺参数计算设计 （165℃时效15h）
2519铝合金是热处理强化合金,时效析出相的形貌、大小及分布直接影响材料的性能。 T87为固溶化处理后为增加强度施予断面减缩率约7%的冷作加工,再经过人工时效处理， 即T8态。根据相关文献可知最佳时效条件为 165℃时效15h。
(3)铸锭的长度:依据体积不变原则，同时考虑到加工过程中不可避免的 损失，可知铸锭长度应满足如下公式:
工艺参数计算设计 （尺寸部分） (2)铸锭宽度:铸锭宽度一般通过如下公式确定: B nb b B
F
60 500 3000 L 1200 考虑到铸锭原料和去头去尾问题，最 150 500 终选定铸锭长度L=1500mm
165℃时效硬化特点：
右图为2519-T87合金在不同温度下的时 效特征曲线。(根据时效前的热处理不同，时 效硬化效果也会有变化）从图可以出,165℃ 时合金的时效硬化效果最好，且时效过程具 有典型的3阶段时效特征,即经历了欠时效、 峰值时效和过时效3个阶段。合金时效前的硬 度值106HV,随时效时间的延长,合金的显微硬 度值逐渐增大,当时效时间达15 h时合金的硬 度值达到峰值127HV,继续延长时效时间,合金 的硬度值逐渐降低进入过时效阶段。
t 4.24 430 427.88(。 C) 2 2 16.9% 0.241 ( s 1 ) t 427.88 （。C） t t1 根据论文公式和数据图 表可知 66MP a K 1.15 75.9 MPa
10
工艺参数计算设计 （热轧）
性能优点：合金具有良好的抗弹性能、抗应力腐蚀性能及焊接性 能。该 合金的纵向断裂韧性适中, 短横向断裂韧性更好, 显示了其优异的抗弹性能。
应用： 可作为各种军用车辆、飞机以及其它商业用途的轻质化材料的替 代品 2
铸锭（表面处理） → 均匀化退火（530℃，12h最佳）→ 热轧→ 固 溶（530℃，1h最佳）→ 冷轧（7%,预拉伸，裁剪）→ 锯切 → 时 效（165℃，15h最佳）
B
C
60 H 150 1 60%
4
D
其中b表示成品宽度，n表示成品宽度的倍数，Δb表示总切变量， ΔB表示热轧宽 展量. 由于轧机比较小，所以n取1，总切边量和热轧宽展量可以认为基本抵消， 即铸锭的宽度与产品的宽度设定为一样长，热轧过程中的宽展量在轧制完成之 后切掉。因此铸锭的宽度确定为500mm
（4）计算平衡单位压力
' ''' p n n K 1.1681.177 570 784MPa
l 0.785 0.25 0.665 0.951 h l ' 温克索夫公式 n 1 0.252 1 0.252 0.665 1.168 h
（5）计算接触面积
工艺参数计算设计
（均匀化和固溶）
●
固溶:
其作用和操作和均匀化类似。通过查阅 相关文献，可知2519合金在（530℃，1h） 条件下固溶工艺最佳。
6
工艺参数计算设计 （热轧）
（1）热轧温度与锭坯加热
通过查阅文献，可知开轧温度和 终轧温度的范围分别为420~440和350~ 430，以此为参考，将热加工开轧温度设定 为430度，终轧温度设定为400度。 锭坯在热轧之前首先需要加热至加工温度， 为补偿出炉后的温降，炉温应比加工温度高出 一部分，同时加热时间需要尽可能短，以避免 晶粒长大的出现。所以锭坯加热的温度为450度 热轧时间则根据入下公式确定
11
H 64.5 60 • T87规定在固溶之后 对铝合金进行加工率 l Rh 380 4.5 41.4m m （断面减缩率）为7% 的冷轧。由于道次为 l 2 Rh 2 41.4 0.665 1，7%也是冷轧时的 总加工率且较小，不 h H h 64.5 60 需要进行中间退火。 h 4.5 • 参数计算 B c Rh 0.45 41.4 1.30m m H 64.5 • 假设热轧后对合金板 进行裁剪，冷轧前板 热轧时的宽展已被裁掉 ， 材尺寸为
15
工艺参数计算设计 （时效）
16
工艺参数计算设计 （热轧）
关于σ值确定的理论支 持：
在低应力水平条件下,由于ασ值较小,对式(3) 和式(4)中的sinh(ασ)进行泰勒级数展开后忽略高次 项,可近似得到低应力水平时上述两式的表达式为 Z=A′σn （5） 在高应力水平条件下,可以忽略sinh(ασ)中的 exp(ασ)项,由式(3)和式(4)可得: Z=Aexp(βσ) (7) ε =Aexp(βσ)exp*-Q/(RT)] (8) 式中A′=A1/2n,α=β/n。 假设2519铝合金高温塑性变形时的σ,ε 和T 之间关系满足式(4),然后根据式(6)和式(8),求 出常数n,α和β。 对式(6)、(8)两边取对数分别可得: lnε =lnA′-Q/(RT)+nlnσ (9) lnε =lnA-Q/(RT)+βσ (10) 由式(9)、(10)可知,当温度一定时,n和β分 别为lnε -lnσ,lnε -σ曲线的斜率,采用一元线 性回归处理,得lnε -lnσ关系曲线,如图2(a)所 示,lnε -σ关系曲线如图2(b)所示。相关系数均大 17 于0.98。
2 h 2 38 16.9% 3 H 3 150 2 h 2 100 38 0.241 ( s 1 ) H h R 150 112 380 l 1955 .34 t0 t1 t1 5 24.55( s ) 100 G V 2.83 150 500 1500/ 106 318.4( kg ) F (150 500 150 1500 500 1500 ) (112 513.703 112 1955 .34 513.703 1955 .34)
（4）计算平衡单位压力
' ''' p n n K 1.2311.035 75.9 96.70MPa
（5）计算接触面积
（6）计算轧制压力
BH BK 500 513 .703 F Bl 120 .2 60923 .55(mm 2 ) 2 2
P pF 96.70 60923 .55 5891 (kN )
（60mm厚2519-T87铝合金厚板） 轧机参数：③工作辊：760mm×1500mm， 轧速：0.1m/s，开口度：380mm，间隙时 间：5s
2页 3页 4-16页 17-20页
铝合金成分性能介绍 加工方案设计
工艺参数计算设计
理论依据和参考文献
2519-T87铝合金的成分.性能和用途
2519铝合金属于高Cu/Mg比含量Al-Cu-Mg系变形铝合金. T87为固溶化处理后为增加强度施予断面减缩率约7%的冷作 加工,再经过人工时效处理.在180℃或165℃下时效15h时，即T8 态，此时析出的θ′相弥散而细小，合金的强度和硬度都很高。
至此可知：产品的尺寸为60*500*3000 铸锭的尺寸为150*500*1500
5
• 均匀化退火：
由于铝合金铸锭存在严重的枝晶偏析，晶 界处有非平衡凝固共晶组织造成较高的内应力， 影响合金性能。采用适当的均匀化热处理可使 非平衡共晶相溶解，合金元素分布趋于均匀， 内应力减小，基体内融入更多合金元素。在后 续的热处理中这些合金可形成更多析出相，强 化合金力学性能。（右图为均匀化过程中Cu元 素在基体中的浓度变化） 通过查阅相关文献，可知2519合金在 （530℃，12h）条件下均匀化退火工艺最佳。 （或按照计算学一定范围调整温度和时间亦可）
通常平均道次加工率为15~40%左右。由于金属抗力一般，轧制速度较慢 故选定平均道次加工率为25%
Ⅲ轧制道次的确定 轧制道次取决于总加工率和道次加工率，轧制道次可由公式确定
log(1 退） n 3 log （ 1 ） 道 所以轧制道次设定为3次。
8
工艺参数计算设计 （热轧）
• 具体的热轧工艺，热轧一共有3个 道次，第一个道次将铸锭的从150* 500*1500轧到厚度为112mm。工作 h 38 25.3% 辊760mm×1500mm，轧速：0.1m/s， H 150 开口度：380mm，间隙时间：5s。 l Rh 380 38 120.2m m 有以上条件可以求出轧制压力和平均 l 2 Rh 2 120.2 0.918 单位压力 h H h 150 112 具体过程如下：（1）一般参数计算
64.5*500*3000
工艺参数计算设计 h 64.5 60 4.5 （冷轧） 7%
故Bh 500 1.30 501.30m m L h 64.5 500 3000 60 501.30 3216.6m m
12
工艺参数计算设计 （冷轧）
（2） σ和K值的确定 2 h 2 4.5 4.65% 3 H 3 64.5
产品加工方案（T87）
3
工艺参数计算设计 （尺寸部分）
A ③工作辊：760mm×1500mm，轧速：0.1m/s，开口度： 380mm，间隙时间：5s 产品尺寸：参考铜镁铝合金板材产品的尺寸，结合本题的条件， 最终给出的产品尺寸为60*500*3000
铸锭尺寸：（1）锭坯厚度：定坯厚度的最小值应能保证金属承受60%~70%的加工率， 所以可知产品厚度为60mm时，铸锭的厚度应满足公式： 考虑到轧机的情况，应取较小的加工率，即锭坯厚度 设定为150mm。

2.33( m 2 ) t kF T1 74) 3600 cG 100
4