钢/铝薄带复合轧制过程表面粗糙度形成机理与演变规律研究

doi:10.3901/JME.260317

机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (12): 173-180.doi: 10.3901/JME.260317

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钢/铝薄带复合轧制过程表面粗糙度形成机理与演变规律研究

刘亚星^1,2,3, 姚昌辉^1,2,3, 刘元铭^1,2,3, 王建国^1,2,3, 明亚辉^1,2,3, 和东平^1,2,3

1. 太原理工大学机械工程学院太原 030024;
2. 太原理工大学金属成形技术与重型装备国家重点实验室太原 030024;
3. 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原 030024

收稿日期:2025-07-05 修回日期:2025-12-10 发布日期:2026-08-03
作者简介:刘亚星(通信作者)，男，博士，副教授，硕士研究生导师。主要研究方向为极薄带轧制工艺与表面质量控制。E-mail:liuyaxing@tyut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(52305406，52275361)、山西省高等学校科技创新(2024Q008)和金属成形技术与重型装备全国重点实验室开放课题(S2308100.W15，B2408100.W13)资助项目。

Study on the Formation Mechanism and Evolution of Surface Roughness in Steel/Aluminum Thin Strip Clad Rolling Processes

LIU Yaxing^1,2,3, YAO Changhui^1,2,3, LIU Yuanming^1,2,3, WANG Jianguo^1,2,3, MING Yahui^1,2,3, HE Dongping^1,2,3

1. College of Mechanical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024;
2. National Key Laboratory of Metal Forming Technology and Heavy Equipment, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024;
3. Engineering Research Center of Advanced Metal Composites Forming Technology and Equipment of Ministry of Education, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024

Received:2025-07-05 Revised:2025-12-10 Published:2026-08-03

摘要/Abstract

摘要： 为探究钢/铝薄带复合轧制过程中表面粗糙度形成与演变机理，采用SUS304不锈钢薄带和5052铝合金薄带材料，通过钢/铝薄带复合轧制实验方案设计，制备出不同压下率下的复合薄带试样。基于三维轮廓仪对复合薄带钢侧、铝侧表面粗糙度与轧向线粗糙度的测量结果，系统分析复合轧制过程中钢带和铝带表面粗糙度随压下率的变化规律，揭示前期轧制道次、中期轧制道次、后期轧制道次以及出口半轧区作用下复合薄带钢侧、铝侧表面形貌形成机理，通过对不同压下率下复合薄带钢侧、铝侧表面三维轮廓的实验观测与分析，验证了钢/铝复合薄带表面粗糙度形成机理与演变规律，为钢/铝复合薄带轧制工艺优化提供了实验与理论依据，对提高复合薄带表面质量具有重要指导意义。

关键词: 钢/铝薄带, 复合轧制, 表面粗糙度, 表面形貌, 压下率

Abstract: To investigate the formation and evolution mechanisms of surface roughness during steel/aluminum thin strip clad rolling，SUS304 stainless steel and 5052 aluminum alloy thin strips were utilized. Specimens with varying reduction rates were prepared through a designed experimental scheme for steel/aluminum clad rolling. Based on 3D profilometer measurements of surface roughness and rolling-direction line roughness on both steel and aluminum sides of the clad strips，the variation patterns of surface roughness in steel and aluminum strips with increasing reduction rates were systematically analyzed. The formation mechanisms of surface morphology on both sides of the clad strips were revealed under the effects of initial，intermediate，and final rolling passes，as well as the exit semi-rolling zone. Through experimental observations and analysis of 3D surface topography at different reduction rates，the proposed mechanisms governing surface roughness formation and evolution in steel/aluminum clad strips were validated. This study provides experimental and theoretical foundations for optimizing rolling processes of steel/aluminum clad thin strips，offering critical insights for improving the surface quality of composite strips.

Key words: steel/aluminum thin strip, clad rolling, surface roughness, surface topography, reduction rate

中图分类号:

TH137

刘亚星, 姚昌辉, 刘元铭, 王建国, 明亚辉, 和东平. 钢/铝薄带复合轧制过程表面粗糙度形成机理与演变规律研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(12): 173-180.

LIU Yaxing, YAO Changhui, LIU Yuanming, WANG Jianguo, MING Yahui, HE Dongping. Study on the Formation Mechanism and Evolution of Surface Roughness in Steel/Aluminum Thin Strip Clad Rolling Processes[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2026, 62(12): 173-180.

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