铜包铝复合棒材平辊轧制宽展变形行为

对铜包铝复合棒材平辊冷轧时的金属流动进行数值模拟和实验研究.结果表明:由圆断面至扁断面的第一道次平辊轧制中侧边以变形宽展为主;在后续道次的平辊轧制过程中,滑动宽展的影响增大,侧边变形宽展的影响减小;当压下率为13.3%～26.7%时,摩擦因数对铜包铝棒材宽展率的影响较小,而当压下率大于33.3%时,摩擦因数对宽展的影响增大;铜包铝复合棒材的最大轧制压力在轧制入口端,断面上存在一条"X"状的等效应变带.实验结果与有限元分析结果具有良好的一致性.采用合适的轧制工艺,可获得铜包覆层分布均匀、铜铝复合界面无裂纹和分层、表面质量好的扁排.     

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。     

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.     

扁钢丝轧制过程中的应变分析

采用304奥氏体不锈钢盘条,研究了将圆截面盘条轧制成扁钢丝的过程中,不同压下量对轧后宽展的影响,分析了材料内部的组织和硬度变化,探讨了轧制中的应变分布.结果表明:本实验条件下,当压下率小于58.9%时,宽展明显并随压下率的变化呈线性关系,变形比较大时,宽展的变化减小;随着压下量的增加,轧后扁钢丝的组织及硬度的变化逐渐均匀,意味着变形逐渐趋于均匀.     

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。     

基于有限元仿真的航空发动机叶片辊轧成形过程参数优化北大核心CSCD

精密辊轧是航空发动机叶片的重要加工方式,其工艺参数难以确定,导致叶片成形效果难以控制。提出使用ABAQUS有限元仿真方法对辊轧过程进行模拟,通过改变辊轧压下量以及摩擦因数,研究压下量和摩擦因数对叶片成形结果的耦合影响,从而优化工艺参数,获得最优的参数设定。研究结果表明:随着摩擦因数的增加,该辊轧模型叶片的宽展整体增加,且所受轧制力与摩擦因数呈线性正相关;随着端口压下量的增加,叶片所受轧制力以及叶片宽展均有所提升,但当压下量增加超过0.06 mm时,轧制力以及宽展发生突增,叶片变形集中于边缘局部区域,不利于成形结果的精密控制。     

孔型侧壁角度对纵筋板成筋率影响的研究

为了研究轧辊孔型侧壁角度对纵筋板成筋率的影响，采用ABAQUS有限元模拟软件建立了纵筋板轧制过程的模拟计算模型，分析了纵筋附近金属流动规律和纵筋的成形规律，并在?180 mm二辊不可逆式轧机上开展纵筋板轧制实验，实验结果与模拟计算吻合较好，所得规律一致。研究结果表明：当压下率、摩擦因数等条件一定，孔型侧壁角为60°～70°时，成筋率最大；孔型侧壁角小于60°时，随着孔型侧壁角增大，成筋率增大；孔型侧壁角大于70°时，随着孔型侧壁角增大，成筋率减小。当孔型侧壁角度、摩擦因数等条件一定，压下率小于50%时，随着压下率的增大，成筋率会增大；压下率在25%～37.5%之间时，成筋率增大的幅度大，压下率在37.5%～50%之间时，成筋率增大幅度变小。此研究结果为纵筋板轧制的孔型设计提供了理论依据。     

铝包镁板轧制变形行为的数值模拟

利用有限元法建立的三维模型分析了铝包镁板轧制过程的变形行为及力学行为.分析表明,压下率对材料变形行为及力学行为的影响较大,随压下率的增大,材料的宽展率、伸长率、应力及应变均增大;摩擦系数对材料的变形行为及力学行为影响较小.     

基于铅轧实验宽展公式中的名义摩擦因数

在低辊径?厚度比下,研究摩擦因数在宽展公式中的作用,摩擦因数对展宽的作用主要体现在接触面的粗糙程度。经过5组不同的铅轧实验,获得不同等级的摩擦因数。随着宽厚比、压下率和辊径?厚度比的改变,可以得到不同的名义摩擦因数并应用在相应的公式中。随后提出一个拟合公式,通过与232次实验结果进行比较,验证拟合得到的名义摩擦因数的误差低于12%。通过一定次数的自学习修正,该误差减少至2%以下。最终实现通过可以变化的名义摩擦因数对宽展进行更加精确的预测。在真正的工作环境下使用名义摩擦因数,得到的宽展预测误差也小于2%。在实际生产中验证,得到了一个能够对宽展公式中摩擦因数进行设置的参考和解决方法,从而满足工业生产的应用。     

基于铅轧实验宽展公式中的名义摩擦因数（英文）

在低辊径-厚度比下,研究摩擦因数在宽展公式中的作用,摩擦因数对展宽的作用主要体现在接触面的粗糙程度。经过5组不同的铅轧实验,获得不同等级的摩擦因数。随着宽厚比、压下率和辊径-厚度比的改变,可以得到不同的名义摩擦因数并应用在相应的公式中。随后提出一个拟合公式,通过与232次实验结果进行比较,验证拟合得到的名义摩擦因数的误差低于12%。通过一定次数的自学习修正,该误差减少至2%以下。最终实现通过可以变化的名义摩擦因数对宽展进行更加精确的预测。在真正的工作环境下使用名义摩擦因数,得到的宽展预测误差也小于2%。在实际生产中验证,得到了一个能够对宽展公式中摩擦因数进行设置的参考和解决方法,从而满足工业生产的应用。     

AgCuNiSi扁丝轧制工艺研究

对AgCuNiSi合金丝材进行扁丝轧制,研究了AgCuNiSi扁丝轧制过程中宽展行为以及组织与性能的演变。结果表明,轧制法可以获得尺寸波动很小、高精度的扁丝;AgCuNiSi扁丝的宽展量可以用M. Kazeminezhad宽展公式来预测;扁丝轧制过程中对第二相颗粒有破碎和弥散分布作用;随着压下率的增加,硬度分布更加均匀,由不均匀变形逐渐转变为均匀变形。通过压下率的控制,可以获得均匀变形的AgCuNiSi扁丝。     

6061铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及摩擦磨损性能

为提高铝合金的表面性能,利用激光熔覆技术在6061铝合金表面制备了添加稀土Ce O2的Ni60熔覆层,并通过金相显微镜、SEM、显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机等设备研究了CeO2对Ni60熔覆层组织结构、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明,加入2%的Ce O2可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性、表面硬度及耐磨损性能;在相同磨粒磨损条件下,CeO2+Ni60熔覆层的耐磨性是铝合金的7.1倍,是Ni60熔覆层的1.6倍;Ni60熔覆层可以显著降低铝合金表面摩擦系数,而添加稀土CeO2能提高Ni60熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善Ce O2+Ni60熔覆层的耐磨性能.     

Cross-sectional structure,microstructure and mechanical property evolutions of brass cladding pure copper stranded wire composite during drawing

A solid/liquid continuous casting and composite technology was used to produce d8.5 mm brass cladding pure copper stranded wire composite billet and the composite billet was then drawn. The results showed that the composite billet had good surface quality, metallurgical bonding interface between brass and pure copper as well as elongation of 53.1%. Synergistic deformation degree between pure copper wire and brass cladding layer was high during drawing. With an increase of the total deformation amount, the plastic deformation of the pure copper wire reduced triangular arc gaps between the pure copper wires and the triangular arc gaps were fully filled at 50%. When the total deformation amount was increased to 63%, dislocation cells and microbands successively formed in the pure copper wire. In the brass cladding layer, planar dislocation networks, twins and shear bands formed successively, and the main deformation mechanisms were dislocation sliding, twinning and shear deformation. The tensile strength increased from 240 MPa of the composite billet to 519 MPa of the one with the deformation amount of 63%, but the elongation decreased from 53.1% to 3.2%. A process of solid/liquid continuous casting and composite forming→drawing can work as a new compact method to produce brass cladding pure copper stranded wire composite as railway through grounding wire.     

高槽满率绕组专用窄矩形截面电磁线拉拔均匀性研究

针对小型轻量化汽车驱动电机的高峰值扭矩和高持续功率要求,对槽满率电机绕组专用窄矩形截面电磁线拉拔成形过程中截面塑性变形均匀性控制进行研究,运用有限元软件对铜扁线拉拔过程进行了建模仿真,验证了多道次成形方案的可行性。研究结果表明:在特定的长宽比下圆角处变形程度远大于窄边处,窄边也大于宽边处,为了解决横截面金属塑性流动不均匀的问题,采用控制变量法,通过优化拉拔模的拔模角和定径带长度,并引入不均匀系数N表征坯料变形的均匀程度,最终获得截面变形较均匀的工艺参数与模具结构参数组合,为企业生产窄矩形截面铜扁线提供工艺参考。     

铝合金表面激光熔覆CeO_2+Ni60A熔覆层的组织及耐磨性

利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加不同CeO2含量的Ni60A合金熔覆层,分析了CeO2+Ni60A熔覆层的显微组织及硬度,筛选了最佳稀土添加量,并研究了其耐磨性能。结果表明:Ni60A熔覆层中稀土CeO2含量低于2%(质量分数)时易出现气孔,高于2%时易开裂;添加CeO2的含量为2%时,熔覆层的组织缺陷较少,表面硬度较高,微观组织均匀且晶粒细小;熔覆层中稀土的含量不宜超过4%,过量的CeO2对硬度的提高作用不大,而CeO2的含量在0%~2%的范围内随着其含量的增加,硬度升高明显;在相同磨粒磨损条件下,2% CeO2+Ni60A熔覆层的耐磨性是铝合金基体的7.1倍,是Ni60A熔覆层的1.6倍;激光熔覆Ni60A可以显著降低表面摩擦系数,而添加Ce能提高熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善耐磨性能。     

An experimental investigation on the deformation behavior during wire flat rolling process

In the present study a laboratory flat rolling machine is utilized to assess the deformation behavior of low and high carbon steel wires in wire flat rolling process. The effects of friction coefficient, rolling reduction and roll speed on rolling force and deformation behavior of the wires are experimentally investigated. It is found that the roll speed affects considerably the rolling force but a negligible effect on deformation behavior. It is noted that by increasing the roll speed, the rolling force may decrease or increase depending on the magnitude of the roll speed. Also, the deformation behavior of the wires in flat rolling is formulated. A relationship is developed for calculating the width of contact area between the wire and rolls as a function of rolling reduction. This relationship depicts that the width of contact area is proportional to square root of rolling reduction. Furthermore, two relationships are derived to predict the spreading of the wires after flat rolling. It is found that the relationships are applicable for both the low and high carbon steel wires.     

Formation mechanism and control of aluminum layer thickness fluctuation in embedded aluminum–steel composite sheet produced by cold roll bonding process

The influences of rolling reduction and aluminum sheet initial thickness (AIT) on the thickness fluctuation of aluminum layer (TFA) of embedded aluminum–steel composite sheet produced by cold roll bonding were investigated, the formation mechanism of TFA was analyzed and method to improve the thickness uniformity of the aluminum layer was proposed. The results showed that when the reduction increased, TFA increased gradually. When the reduction was lower than 40%, AIT had negligible effect on the TFA, while TFA increased with the decrease of AIT when the reduction was higher than 40%. The non-uniformities of the steel surface deformation and the interfacial bonding extent caused by the work-hardened steel surface layer, were the main reasons for the formation of TFA. Adopting an appropriate surface treatment can help to decrease the hardening extent of the steel surface for improving the deformation uniformity during cold roll bonding process, which effectively improved the aluminum thickness uniformity of the embedded aluminum/steel composite sheets.     

A STUDY OF CONTINUOUS EXTRUSION CLADDING PROCESSFOR PRODUCTION OF ALUMINUM CLADDING STEEL WIRE

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｘｔｒｕｓｉｏｎｃｌａｄｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｔｈｅｃｌａｄｄｉｎｇｏｆｓｔｅｅｌｗｉｒｅ（ＡＳｗｉｒｅ）ａｎｄｔｈｅｓｈｅａｔｈｉｎｇｏｆｓｏｆｔｃｏｒｅｓ（ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓａｎｄＣＡＴＶ）ｗｉｔｈａｌｕｍｉｎｕｍ．Ｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｘｔｒｕｓｉｏｎｃｌａｄｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓ…     

铜包铝线材室温拉变形后的显微组织和力学性能

研究经室温拉变形后的纯铜包覆铝合金的不同线径的线材的显微组织及力学性能。结果表明:显微组织自原始的等轴晶变为细长条纤维状,纤维直径与形变量近似地成反比,纤维长度与形变量的平方近似地成正比;经室温拉变形的铜包铝线的极限抗拉强度随形变量增大而增大,与形变量平方根呈直线关系;延伸率随形变量增大逐渐降低,但延伸率波动较大。根据原始纯铜和合金铝的极限抗拉强度值,可以用复合材料强度的混合法则近似地预测不同线径的铜包铝线的极限抗拉强度。