镁/铝爆炸复合板轧制过程的热力耦合数值模拟

镁/铝叠层复合板作为一种新型的叠层复合材料,利用爆炸+轧制的工艺方法生产镁/铝叠层复合板能够充分发挥镁合金和铝合金的性能优势。应用ABAQUS有限元分析软件对镁/铝爆炸复合板在不同热轧工艺下的热轧过程进行模拟,分析了轧制过程中温度、压下率对复合板宽展、等效应变及翘曲程度的影响。模拟结果表明:复合板宽展随温度的升高而略微降低,随轧制压下率的增大而增大;轧制过程中金属主要沿轧制方向进行流动,最大宽展率为3.5%;从复合板头部到尾部,节点的等效应力先升高、再维持水平、最后下降,界面最大等效应变随压下率的增加由0.164增大至0.523;轧制过程中,界面处金属温度高于两侧金属温度,轧制结束后温度由350℃降至237℃;轧制温度为350℃、轧制压下率为30%时,轧制效果最好。     

接触传热对7075铝合金热轧影响的数值模拟

利用deform-3D对7075铝合金厚板热轧过程进行了数值模拟,对热轧过程中的传热现象进行了分析,研究了热轧过程中热传递对轧板温度、应力和应变以及轧制力的影响。结果表明:热轧过程中轧板与轧辊之间的接触传热是影响轧板温度变化的重要因素,低的传热系数有利于降低轧制过程中的温度损失,减小轧制应力,改善轧制变形,降低轧制力。     

板带热轧工作辊热凸度模拟软件的研究

根据热轧带钢工作辊在工作中的实际传热情况, 将工作辊对称地分为轧制区、非轧制区、辊肩、辊端和辊颈5个部分, 充分考虑热轧工作辊的实际环境对轧辊温度场和热变形的影响, 来确定轧辊的热边界条件; 再利用有限差分法建立工作辊温度场及热变形的数学模型, 并利用VC++平台进行模拟研究, 建立适合在线计算的快速模拟软件; 最后分析了轧辊直径和压下率对轧辊热凸度的影响。     

铜包铝复合电力扁排热轧过程温度场的数值模拟

采用刚塑性有限元法,以大型有限元软件DEFORM-3D为分析工具,考虑界面接触传热,对铜包铝复合电力扁排热轧成形过程进行了三维温度场模拟.结果表明:在轧件开始咬入与轧辊接触后,纯铜表面中部的温度先降低后升高,由于纯铜与轧辊的接触传热,轧辊与纯铜的接触部分温度低于铜包铝扁排侧部金属的温度;由于接触摩擦与塑性变形功转化为热量,开始轧制后轧件表面温度有所升高;轧制后铜包铝排铜层表面和铝芯的边部温度高于中部温度,由表及里温度升高;随着压下率的增大,在变形区轧件温度升高幅度增大;随着轧制速度的提高,在变形区铜层和铝芯温度变化更为剧烈,轧制后温降速率减小.     

矩形断面铜包铝轧制成形有限元数值模拟

采用有限元数值模拟方法,研究了矩形断面铜包铝复合铸坯轧制成形铜包铝扁排时的金属变形和流动规律,以及工艺参数对宽展率和铜层厚度比的影响。结果表明,变形区宽面铜层在压下方向主要为压应力状态,而在轧制方向主要为拉应力状态。变形区窄面铜层在压下方向主要为压应力状态,但存在局部拉应力区,在轧制方向主要为拉应力状态。窄面铜层的双向拉应力是导致该位置易发生开裂的主要原因。在所研究的轧制工艺参数中,单道次相对压下率对轧制宽展率和铜层厚度比的影响最大,而采用较大的轧辊直径不仅可以获得较大宽展,而且对铜层厚度比的影响较小,因而铜包铝复合棒坯轧制时,宜采用较大的轧辊直径,并合理控制轧制的道次压下率。通过实验验证,数值模拟的计算精度可满足工程要求。     

409L不锈钢热轧过程模拟

轧制压力是轧制过程中的重要参数之一,下压率、轧辊直径是影响轧制压力的重要因素.利用DEFORM-3D软件对409L不锈钢的轧制过程进行了有限元数值模拟.建立了下压率为10％、20％、30％,轧辊直径为300、350、400mm的数值模型.分析了不同参数下轧制过程中的轧制压力变化,以及轧制过程中应力、应变分布.模拟结果表明,轧制压力、应力、应变随下压率和轧辊直径的变化而变化,并呈现一定的变化规律.     

镁铝爆炸复合板界面轧制变形行为的数值模拟

用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA研究了6061Al/AZ31B/6061Al爆炸复合板的界面轧制变形行为。分析了复合板轧制方向和宽度方向的界面节点在不同轧辊转速和相对压下率下最大等效应力和应变的变化规律,并进行了定量比较。模拟结果表明:不同轧制条件下,镁铝复合板界面各节点的最大等效应变值和应力值呈现不同的分布特点。最大轧制力随相对压下率和轧辊转速而变化。在轧辊转速30 r/min、相对压下率20%时,可以获得较好质量的轧制复合板。结果能为镁铝爆炸复合板的轧制工艺提供理论参考。     

铜板带可逆热轧过程有限元模型的建立和分析

对铜板带可逆热轧过程有限元模型的建立和分析,利用仿真分析的方法对实际生产过程中的轧制过程进行了模拟仿真。模拟分析了不同压下率、轧制温度、轧制速度、摩擦系数等因素对力能参数的影响。为高精高效可逆铜板带热轧机的设计提供了理论支持。可供铜板带可逆热轧机的设计进行参考。     

电辅助不锈钢/碳钢轧制复合厚度比变化规律北大核心CSCD

采用有限元法,进行了电辅助不锈钢/碳钢轧制复合过程的模拟,对电流场、温度场和金属流动规律进行了分析。研究了初始厚度比、压下率、电流密度、轧制速度作为变量对不锈钢/碳钢复合板的复合厚度比的影响。结果表明:各因素单独作用时,减小初始厚度比、减小压下率、增大电流密度、增大轧制速度均能降低复合厚度比;而多因素复合作用时,增大压下率反而能增大不锈钢板上的电流密度,从而提高其温度,使得复合厚度比降低;初始厚度比对复合厚度比的作用效果最大,其次为电流密度,最后是压下率及轧制速度。     

影响5083铝合金轧制板材扣头的因素

试验研究了轧辊辊速差、板材上下表面温度差、压下率、轧制速度等工艺因素对5083铝合金轧制扣头的影响,并对板材端头弯曲程度进行了分析。试验结果表明,5083铝合金板材轧制过程中,辊速差、板材上下表面温度差、轧制速度是影响板材端头扣头的主要因素,压下率不是影响板材端头扣头的根本因素。板材上下表面温度差为正值时,板材端头下扣;当板材扣头或有扣头趋势时,通过增大雪橇值可控制板材端头的扣头程度,也可适当加大上表面乳液喷射流量或减小下表面乳液喷射流量,使板材端头恢复平直;轧制速度和压下率均可以放大板材端头的扣头效果,在轧制过程中为避免产生扣头效果放大的现象,宜尽量使板材上下表面温度接近,当板材上下表面温度差较大时,不宜采用大压下率轧制及高速轧制。     

变形参数对半固态轧制影响规律的有限元模拟

建立了半固态材料刚 -粘塑性分析模型 ,以高温钢铁材料为研究对象 ,用MARC软件模拟分析了半固态轧制时 ,轧辊辊缝、轧辊转速等变形参数和浆料初始温度对应力场、速度场的影响 ;结合有限元模拟结果 ,进行了半固态实际轧制试验。实际轧制试验表明 ,轧辊辊缝、轧辊转速和浆料初始温度对半固态轧制试验的影响规律基本与有限元模拟一致 ,其中浆料初始流入速度和温度控制是保证半固态轧制过程顺利进行的关键     

SUS304不锈钢冷轧粘辊现象的改善方法

SUS304不锈钢因其优良性能而被广泛应用，但在冷轧生产过程中存在粘辊现象，会造成产品质量和生产效率的下降。对已有的用来判断冷轧粘辊程度的粘着指数模型进行了优化，重点分析了轧制规程、轧制速度、轧辊尺寸、轧辊表面粗糙度等对粘辊程度的影响。提出在满足实际生产调节范围的前提下，通过优化轧制规程、降低轧制速度和压下率、采用更小直径轧辊等方法，可以有效改善粘辊现象。     

AZ31镁合金六辊温轧综合换热系数的测量及辊系优化

考虑到镁合金较差的低温成形性能,用加热轧辊的方法来轧制常温的镁合金板材。通过热电偶测量加热中的轧辊温度及轧制镁合金板材中心处的温度,并用逆解析法得出轧制过程中轧辊与空气及轧辊与轧件接触区的综合换热系数。以此为基础利用数值模拟的方法研究了轧制工艺参数对轧件表面及心部温度的影响,其中包括轧制速度、不同来料厚度、轧辊直径等因素,找到了使镁合金板厚中心达到200℃以上的轧制工艺条件,为镁合金轧制试验及生产中温度的控制提供了依据。     

中厚板轧制过程的数值模拟

以L245级管线钢材料的热物性参数(密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数、热导率和比热)和热模拟压缩实验获得的高温变形时应力—应变曲线等试验数据为基础,在MSC.Marc软件中建立了该钢种材料数据库,并建立了中厚板多道次轧制过程的二维有限元模型。以铸坯厚度为220mm、成品厚度为25.4mm的热轧过程为例,通过对轧件与轧辊接触面间换热系数采用取不同常数值的方法,并依据其生产时所采集的各道次相关工艺参数,对该轧件全道次热轧过程进行了数值模拟,将各道次的轧制力计算值与实测值进行了分析比较,确定了轧件与轧辊间接触面换热系数的最佳值。利用本文模型对厚度为180mm的轧件单道次轧制过程进行了数值模拟,研究了不同变形工艺参数(轧制温度、道次压下率和轧制速度)对变形区等效应变和等效应力的影响。结果表明,在轧机设备能力及生产现场条件允许时,高温粗轧阶段纵轧道次可采用低速大压下率进行轧制成形,使变形较充分地向轧件芯部渗透,从而使钢板获得细小均匀的晶粒组织,有效改善钢板的强韧性能。     

移动感应加热异温轧制钛/铝复合板的协调变形和力学性能

提出了一种移动感应加热异温轧制制备钛/铝复合板的方法,应用电磁感应单独加热移动的钛板,与室温铝板轧制复合,实现钛和铝的协调变形,提高了复合板的结合强度。采用ANSYS有限元软件模拟移动感应加热过程中钛板的温度变化过程,确保在轧辊入口位置时,钛板沿宽度方向温度分布均匀。基于有限元模拟结果确定钛板移动速度和感应加热参数,并进行了移动感应加热和轧制复合实验,研究了不同压下率对于钛/铝复合板协调变形和结合强度的影响。结果表明：随着压下率的增加,钛/铝变形率差值先减小后增大,当轧制压下率为39.4%时,钛/铝轧制变形率基本一致,轧后复合板平直,界面剪切强度最高,达到124.6 MPa,剪切断裂发生在铝基体上。     

汽车铰链热轧扭转变形的有限元分析

针对型钢铰链在热轧过程中常见的扭转缺陷，建立了轧件轧制过程的有限元模型，并采用正交试验分析了轧辊直径、电机转速和孔型偏转角对轧件扭转变形的影响。结果表明：随着轧辊直径的增加，扭转角逐渐增大；随着电机转速的增大，扭转角先增大后减小；随着孔型偏转角的增大，扭转角先增大后逐渐减小，在孔型偏转角为7.6°时达到最大。孔型偏转角对扭转变形的影响较大。通过回归模型求得，在轧辊直径为369 mm、电机转速为675 r/min、孔型偏转角为13.13°的工艺参数条件下轧件的扭转角最小，并采用轧制试验验证了模型的准确性。     

铸轧铝板带铸轧区内液穴深度变化规律的探讨

推导了双辊式连续铸轧铝板带生产工艺中铸轧区内液体金属凝固时,凝固层厚度随时间变化的函数关系;铸造区内液穴深度与铸轧辊面线速度、铸轧辊直径、铸轧区长度、铸轧板厚度、供料嘴出口液体金属温度之间的函数关系。通过计算得出液穴深度与铸轧辊面线速度、铸轧区长度、铸轧板厚度、供料嘴出口液体金属温度之间的变化规律,并与现场生产中实际情况相对照,表明符合现场实际情况。     

H型钢表面热轧标识的生产工艺分析与改进

针对H型钢表面热轧标识在生产实践过程中常出现标识轧制不出、不清晰及重叠变形等问题，借助有限元模拟软件Simufact,开展了不同工艺方案仿真分析，研究了轧辊凹槽宽度、轧制压下量、轧制温度对H型钢表面热轧标识凸出高度的影响，并提出了增加轧制压下量的改进方案。结果表明：随着轧辊凹槽宽度增加，热轧标识的凸出高度和凸出率增加，但当凹槽宽度在8 mm以上时，增加幅度很小；随着轧制压下量增加，热轧标识的凸出高度及凸出率基本呈线性增加；轧制温度对热轧标识凸出高度和凸出率的影响较小。生产实践中基于不同轧机布置形式，开发了相应工艺方案：往复穿梭式精轧机布置，在万能粗轧辊上车削凹槽，精轧机在终轧道次前2～3道次空过最后道次再参与轧制；全连续和半连续轧机布置，调整刻标识机架位置，在成品前孔上刻印标识，可以轧制出符合要求的标识，提高了产品形象。     

轧制参数对钢球螺旋孔型斜轧工艺的影响

采用螺旋孔型斜轧工艺加工轴承钢球,其模具加工、调试安装复杂且耗时。针对该问题,利用有限元软件Deform,对轴承钢球轧制过程进行了仿真模拟,并采用控制变量法的思想,通过改变单一参数研究了棒料尺寸、轧制温度、轧辊倾斜角度对钢球轧制成形的影响规律,从而为钢球的斜轧工艺设计提供一定的参考。研究结果表明:棒料尺寸对钢球外形影响最大,棒料尺寸不足会造成钢球带有环带沟,棒料尺寸过大会导致钢球表面金属堆积;轧制温度对轧制力影响最大,轧制温度的提高有利于降低轧制力,但会导致钢球表面的脱碳及氧化皮现象严重,因此应尽可能采用较低的轧制温度;当轧辊倾角小于轧辊螺旋升角时,在轧制过程中容易出现钢球无法旋转的情况,因此应尽可能使轧辊倾角与轧辊的螺旋升角保持一致。     

圆截面轧扁定长轧制工艺研究与实践

在建立圆截面轧扁的物理模型基础上,确定了定长轧制工艺制件长度与轧辊直径之间的数学关系模型,以JD型整体放电极线定长轧制成形为算例,求解定长轧制时的轧辊直径,分析圆截面轧扁时影响制件长度的因素,提出了轧制过程的调整和控制方法.在实际轧制试验情况下,制件的长度误差为1.16％,满足工艺质量要求,取得了较好的应用效果.