碳钢/不锈钢同速异径蛇形轧制复合变形规律

为提高碳钢/不锈钢板材轧制复合界面结合强度并降低轧后弯曲，采用ANSYS LS-DYNA有限元软件模拟了碳钢/不锈钢在1200℃开轧温度下的同速异径蛇形轧制复合过程，分析了不同压下率、辊径比、错位量与初始板厚等对轧后板材变形行为的影响规律，并进行了轧制复合实验，验证了有限元模拟的准确性。结果表明，与同步轧制和异步轧制相比，同速异径蛇形复合轧制能提高轧后板材界面结合强度并降低轧后弯曲。增大压下率可提高轧后板材界面的结合强度和轧后层厚比，且随压下率和辊径比的增大，轧后板材均出现反向弯曲，表明存在合适工况使轧后板材平直，如当初始板厚为20 mm,压下率为40%,错位量为5 mm,辊径比为1.15～1.20,初始层厚比为0.25～0.33时，轧后板材接近平直。     

主应力法计算蛇形轧制的轧制力

使用主应力法建立蛇形轧制过程中轧制力与轧制力矩的解析预测模型。将解析模型的计算结果与实验结果进行比较,验证了解析模型的准确性。运用该模型对蛇形轧制过程中不同的异速比、轧辊偏移距离、压下量和摩擦系数对轧制力和轧制力矩的影响规律进行研究。同时研究"搓轧区"对轧制力和轧制力矩的影响。结果表明,异速比的增大将导致"搓轧区"的增大,从而使轧制力和上轧辊轧制力矩减小,下轧辊轧制力矩增加。当异速比增大到速度较大的轧辊带动速度较小的轧辊时,慢速轧辊的轧制力矩将变为负值。轧辊错位距离的增大导致"搓轧区"减小,从而导致轧制力增加,上、下轧辊轧制力矩减小。压下量的增加导致"搓轧区"的减小,从而导致轧制力和上、下轧辊轧制力矩的增加。轧辊与轧板之间摩擦系数的增加使"搓轧区"减小,同时导致轧制力和上、下轧辊轧制力矩同时减小。研究为蛇形轧制在超大厚度板材制造中的应用,提供了理论基础。     

蛇形热轧中轧制参数对7075铝合金厚板变形分布的影响

介绍了蛇形轧制的实现方式。运用数值模拟方法,在Deform 3D上分析单道次轧制过程中蛇形轧制和对称轧制7075铝合金厚板的流动速度及应力应变分布情况,分析异速比、上下轧辊错位量和压下量对蛇形轧制变形区内轧板等效应变和剪切应变的影响规律。结果表明：蛇形轧制中,由于下辊速度快,轧板下层金属流动比上层快,蛇形轧制中轧板下层等效变形大于上层,且随着异速比的增大,上下层金属变形差距增大;对称轧制中厚板心部的剪切应变几乎为0,蛇形轧制中由于有“搓轧区”的存在,厚板心部的剪切应变远大于对称轧制的,且随着异速比的增加和错位量的增加,轧板心部的剪切变形增大。这种附加的剪切变形有利于使变形向厚板心部渗透,从而改善厚板高向变形的不均匀性。     

异步轧制宽展行为的数值模拟研究

基于软件MSC.Marc建立了高锰无磁钢在不同变形参数下异步轧制过程的三维有限元模型。利用该模型对异步轧制过程进行了数值模拟,分析了异速比、压下量和初轧温度对轧件平均宽展的影响规律。结果表明:轧件平均宽展随着压下量的增大和初轧温度的升高而增大;随着轧制异速比的增大,平均宽展先减小后增大。在压下量为20%、30%、40%时,平均宽展最小值对应的异速比为1.2,但当压下量增大至50%时,平均宽展最小值偏移到异速比为1.3处。基于以上分析结果,将异速比、压下量和初轧温度对宽展的影响规律引入芝原宽展公式,并对其进行了修正,使用修正后的公式进行了计算,计算结果与模拟结果相关性较好。     

龙形轧制工艺参数对铝合金厚板心部剪切变形的影响

介绍了龙形轧制方法,运用大变形热力耦合有限元法分析了龙形轧制和对称轧制铝合金厚板变形区内轧件的变形情况,比较了龙形轧制和对称轧制条件下轧板不同位置剪切应变的分布情况,并研究了上下轧辊错位量、异速比、摩擦系数和压下量对轧板心部剪切变形的影响。结果表明:对称轧制中厚板心部的剪切应变几乎为0;龙形轧制中由于有"搓轧区"存在,厚板心部的剪切应变远远大于对称轧制,且心部的剪切应变随着轧辊错位量、异速比、摩擦系数和压下量的增大而增大。为了获得较大的剪切应变同时保证较小的弯曲曲率,在龙形轧制中应合理选择这些工艺参数。     

同径异速蛇形轧制弯曲曲率建模分析与研究

根据蛇形轧制的受力特点变形区最多可划分为四个不同的区域:I区(后滑区)、II区(搓轧区)、III区(前滑区)和IV区(反弯变形区),根据中性点位置的不同变形区将分为三种不同的情况:I, II, III和IV; I, II和IV; II和IV。根据流动准则计算出各情况下由剪切应变和轴向应变所引起的弯曲曲率,并利用主应力法建立蛇形轧制弯曲曲率的数学计算模型。进行蛇形轧制有限元模拟,将计算结果与理论结果进行对比,结果表明,文中所建立的理论模型误差可以控制在0.3%～12%以内,根据理论模型进行计算与分析,得到了工艺参数(错位量、异速比、压下量、初始板厚)对厚板弯曲曲率的影响规律。     

钢／铝复合板热轧复合变形规律

采用弯曲实验、金相和扫描电子显微镜,研究轧制温度、变形量对钢/铝复合板热轧复合的结合强度、界面和厚比分配的影响.结果表明:在轧制温度低于400℃时,弯曲次数随着预热温度的升高而增加,之后又逐渐减少:轧制温度在400℃时钢/铝复合板结合界面的结合强度最大;随着轧制温度的升高,铝层的压下量增加,钢层的压下量减小,致使两者压下量的差值增加;总的压下量越大,弯曲次数越多,结合界面和结合强度越好:当总压下量为20%～30%时,弯曲次数随压下量的增加而缓慢增加;当总压下量＞30%时,弯曲次数随压下量的增加而快速增加;随着总压下量的增加,钢和铝的压下量成正比关系增加,变化趋势相同,组元压下量的差值随总压下鼍的增加而减小,变形量趋于一致.     

铜/钢纳米多层复合板异步轧制制备

研究了H62黄铜/Q235钢异步轧制复合试验,即表面处理→轧制复合→轧后热处理.结果表明,异步轧制使铜/钢界面出现焊合现象,铜、铁原子发生互扩散,扩散范围10μm;600℃退火处理使扩散层厚度增大到16 μm,改善了复合效果,制备了0.65 mm厚的铜/钢复合板.     

不同变形区组成下铝合金厚板蛇形轧制板曲率建模分析

蛇形轧制作为一种新型的轧制工艺为高性能厚铝板生产提供了一种新方法,但是传统的异步轧制弯曲曲率模型不能用于蛇形轧制,蛇形轧制缺少精准的轧后曲率计算模型。根据变形区的特征及中性点的位置,确定了变形区组成及其存在边界条件;塑性变形区最多可分成4个区,对不同组成情况的变形区进行了分析,建立了各种情况下单位压力和上、下部分累积剪应变偏差模型,在此基础上建立了剪切应变引起的弯曲曲率模型,根据流动准则建立了轴向应变引起的弯曲曲率模型,最终建立了不同辊径比下的蛇形轧制的弯曲曲率模型。考虑到厚度方向变形的不均匀性,在建模过程中引入均匀系数E,使模型更加精确。采用Ansys模拟和实验数据进行了模型精度的间接验证。结果表明,与模拟和间接实验结果相比,最大和最小相对误差分别为10.71%和0.34%,证实了模型精度,可应用于弯曲曲率预测及控制;同时研究了不同工艺参数（偏移量、辊径比、压下量、工件初始厚度等）对弯曲曲率的影响规律。研究结果为厚规格铝板蛇形轧制生产提供重要理论和技术支持。     

厚规格钢板蛇形轧制变形渗透性影响因素分析

采用ANSYS/LS-DYNA对厚规格钢板蛇形轧制过程进行了数值模拟研究,讨论了不同轧制方式和轧制工艺参数对钢板变形渗透性的影响规律,重点关注蛇形轧制对厚规格钢板心部变形的影响。结果表明:蛇形轧制中钢板上下表面金属流动的速度差会导致钢板在厚度方向上产生强烈的塑性变形,促进变形向钢板心部渗透,且钢板心部的等效应变随着异速比的增加而增大;增加压下量可显著增大钢板心部的等效应变,且对改善钢板厚度方向上的不均匀变形也有显著作用;摩擦系数对钢板变形的影响主要集中于钢板表面,对钢板心部变形的影响甚小;错位量和轧制速度对钢板厚度方向上的等效应变影响甚小。     

异步轧制对Mg-8Li-3Al-0.4Ca合金组织及性能的影响

本文以Mg-8Li-3Al-0.4Ca合金为研究对象,采用金相(OM)显微组织观察、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及力学性能测试的分析方法,获得了此合金在同异速比不同压下量和同压下量不同异速比异步轧制后的微观组织及力学性能。研究结果表明:异速比相同时,随着压下量的增大,α-Mg相和β-Li相逐渐沿轧制方向被拉长成纤维组织,屈服强度和抗拉强度增加,延伸率先减小之后上下波动;压下量相同时,随着异速比的增大,α-Mg相纤维组织被破坏,形成竹节状,β-Li相一直为等轴晶形态,因此,屈服强度和抗拉强度都先增加后减小,延伸率先减小后增加到一个稳定的值。     

冷轧制备AlSn20Cu/钢多层板的微观组织和力学性能（英文）

通过室温冷轧制备出了1060Al/AlSn20Cu/1060Al/钢多层复合板材,并探索了轧制压下量对复合板微观组织和力学性能的影响。利用扫描电子显微镜和电子背散射衍射（EBSD）对复合板微观组织进行表征,通过拉伸试验测量了复合板力学性能。复合板的初始轧制压下量为17%,最小稳定压下量为40%。结果表明,随着轧制压下量的增加,铝合金层中锡相和钢中组织沿轧制方向被拉长,但是纯铝层呈现出等轴晶。随着轧制压下量的增大,复合板抗拉伸强度和界面结合强度增加,而延伸率下降。AlSn20Cu合金层的断裂主要跟其中的锡相有关。     

热轧钢／铝复合板结合强度及界面的研究

采用弯曲实验、金相和扫描电子显微镜,研究了轧制预热温度、变形量和轧后退火制度对热轧钢/铝复合板的结合强度和界面的影响。结果表明:预热温度低于400℃时,弯曲次数随预热温度的升高而增加,之后又逐渐减少,预热温度在400℃时的结合界面好且结合强度最大;轧制压下量越大,弯曲次数越大,结合界面和结合强度越好,当压下量为20%～30%时,弯曲次数随压下量的增加比较缓慢,当压下量>30%时,弯曲次数随压下量的增加而快速增加;经600℃×1h退火时,热轧钢/铝复合板的弯曲次数可达11次,结合界面更好,强度更高。     

异速异步轧制翼缘板钢晶粒的变化特征

采用异速异步轧制技术,对翼缘板钢分别进行累计九道次冷轧,用光学显微镜、电子扫描显微镜观察轧件的显微组织。结果表明:在相同的压下量下,随着异速比增大,晶粒长度和高度的比值也增大,用晶粒长高比值可以在一定程度上反映异步轧制对轧件所受附加剪切变形影响关系。对冷轧后的轧件进行了拉伸和退火实验,结果表明:随着异速比增大,抗拉强度增加,晶粒平均直径变小,异步轧制与同步轧制相比应变储能更高,可以产生更多的位错和亚晶。     

不同变形区组成下铝合金厚板蛇形轧制板曲率建模分析（英文）

蛇形轧制作为一种新型的轧制工艺为高性能厚铝板生产提供了一种新方法,但是传统的异步轧制弯曲曲率模型不能用于蛇形轧制,蛇形轧制缺少精准的轧后曲率计算模型。根据变形区的特征及中性点的位置,确定了变形区组成及其存在边界条件;塑性变形区最多可分成4个区,对不同组成情况的变形区进行了分析,建立了各种情况下单位压力和上、下部分累积剪应变偏差模型,在此基础上建立了剪切应变引起的弯曲曲率模型,根据流动准则建立了轴向应变引起的弯曲曲率模型,最终建立了不同辊径比下的蛇形轧制的弯曲曲率模型。考虑到厚度方向变形的不均匀性,在建模过程中引入均匀系数E,使模型更加精确。采用Ansys模拟和实验数据进行了模型精度的间接验证。结果表明,与模拟和间接实验结果相比,最大和最小相对误差分别为10.71%和0.34%,证实了模型精度,可应用于弯曲曲率预测及控制;同时研究了不同工艺参数(偏移量、辊径比、压下量、工件初始厚度等)对弯曲曲率的影响规律。研究结果为厚规格铝板蛇形轧制生产提供重要理论和技术支持。     

异步轧制铜/铝复合板界面结合强度研究

对不同异步速比条件下铜/铝复合板界面结合强度和剥离形貌进行了研究,分析了轧制变形区界面正应力、剪切应力以及等效应变对复合板结合强度的影响机制。结果表明:随异步速比的增加,铜/铝复合板界面的剥离强度先增大后减小,且在异步速比为1. 15时达到最大值34. 2 N·mm-1。从剥离形貌来看,异步速比为1. 15时复合板剥离界面上黏着的铝脊数量和面积达到最大,且异步速比大于1. 15时,剥离面黏着的铝屑明显增加。模拟结果分析发现:随着异步速比的增加,界面处的等效应变和剪切应力均逐渐增大,可有效促进金属间的结合效果。当异步速比大于1. 15时,轧制变形区出口侧的剪切应力急剧上升,对结合界面造成一定的破坏作用,因此复合板的剥离强度随异步速比的增加,呈先上升后迅速下降的变化趋势。     

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。     

厚板蛇形轧制压下量与咬入条件分析与研究

厚规格金属板经传统轧制后存在心部变形不充分的问题,导致心部性能普遍偏低,影响金属板的使用,为提高心部变形,开发了将异步轧制和板材矫直相结合的厚规格金属板蛇形轧制方法,根据轧制理论及蛇形轧制模型的特点建立了同径异速蛇形轧制和异径同速蛇形轧制辊缝补偿计算模型、压下量计算模型、咬入角计算模型以及实现金属板自然咬入的判据,进一步丰富了轧制理论。对计算模型进行分析,结果表明:同径异速和异径同速蛇形轧制上下工作辊压下量不同,且上工作辊的压下量大于下工作辊压下量,压下量之差与下工作辊偏移量和轧辊直径有关;实现蛇形轧制自然咬入的条件为摩擦角大于上下工作辊咬入角的平均值。     

异步轧制硅钢的表面纳米化及轧制参数的影响

对硅钢板材分别进行异步和同步轧制,研究了轧制参数包括速比、压下量和道次对板材表面显微组织的演变的作用.结果表明,异步轧制硅钢板材表面形成了晶粒尺寸为10~50 nm,取向接近随机分布的纳米晶,而同步轧制板材的表面只形成了位错胞,证明异步轧制可以诱发表面纳米化.异步轧制板材表面纳米晶的形成过程为:在剪切力的反复作用下,高密度位错形成、滑移、湮灭和重组形成亚微米尺度的亚微晶/位错胞.随着压下量和轧制道次增加,高密度位错重复以上过程使晶粒尺寸减小、取向差增大,最终形成取向接近随机分布的纳米晶组织.大压下量和多道次是异步轧制诱发板材表面纳米化的关键,而速比的增加可以加快纳米化进程.     

冷轧铝钢复合板初始及稳定复合压下量的确定

通过薄铝层剥离实验及轧制变形区剥离形貌的分析,对4A60铝合金与08Al钢冷轧复合板的初始复合及稳定复合的压下量进行研究。同时,结合ABAQUS有限元数值模拟,提出了一种基于薄膜理论的判定铝钢冷轧复合板初始复合及稳定复合压下量的方法。结果表明,在4A60(铝)-08Al(钢)复合板冷轧过程中,仅当08Al钢表面硬化层破碎至一定宽度时,铝钢才能实现结合。当4A60初始厚度为0.23mm时,复合板初始复合压下量为30%,稳定复合压下量为50%。当08Al钢的初始厚度不变时,随着4A60铝合金初始厚度的增加,达到初始复合与稳定复合所需的压下量也随之增大。压下量为60%,4A60(铝)与08Al(钢)的厚度比为1∶1时,复合板不能达到稳定结合;当厚度比增加至2∶1时,复合板不能实现初始结合。