蛇形轧制复合成形镁/铝板材的弯曲曲率研究

针对镁/铝板材轧制复合在轧后容易出现弯曲问题，提出了蛇形轧制复合工艺，以达到降低轧后弯曲曲率并提高界面结合强度的目的。利用ANSYS LS-DYNA有限元软件，研究了蛇形轧制复合过程中不同错位量、异速比、压下量、层厚比及轧制温度对轧后复合板的弯曲曲率的影响规律，并开展轧制复合实验，验证了有限元计算结果的准确性。结果表明，与异步轧制相比，蛇形轧制可有效降低轧后复合板弯曲曲率。相同轧制条件下，异步轧制轧后弯曲曲率随着异速比的增大而增大，随着压下量及层厚比的增大而减小。蛇形轧制错位量可对轧后弯曲抑制产生明显的效果，在一定范围内，复合板的弯曲曲率随错位量的增大而减小。当初始板厚为50 mm、层厚比为2:3、压下量为30 mm、轧制温度为400℃、异速比为1.05和错位量为30 mm时，轧后复合板接近平直。     

AA7050铝合金板材异径异步轧制变形的有限元模拟

采用ABAQUS软件建立了AA7050铝合金板材异径异步轧制过程的有限元模型并进行了模拟,研究了不同辊径及压下率下该合金轧板的弯曲行为,并对比了异径异步轧制与对称轧制轧板的变形特征及轧辊受力情况。结果显示:异径异步轧制可以得到平直轧板,且能提高轧板的应变及其沿法向分布的均匀性,但并不是所有异速比下的异径异步轧制都能降低轧制力。     

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。     

非真空复合轧制的实验工艺研究

为研究非真空环境下复合轧制的实验工艺,对某种低碳微合金钢组坯在氩气环境下焊接后进行复合轧制,对轧后复合板界面结合处进行组织以及力学性能检测。非真空轧制板材具有少量的缺陷并集中于板材末端;界面结合处未发现原始痕迹,且无由于氧化而产生的孤立状非结合部位;结合度实验未发现肉眼可见的剥离裂纹;界面结合强度实验表明界面结合强度随累计压下率的增加而增加;对拉剪位置断裂的断口分析可知,在压下率较低时界面结合处保持原有试样形貌,且断口处未发现夹杂物。实验结果表明非真空复合轧制实验工艺板材力学性能良好。     

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。     

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。     

粉末轧制钛板的工业生产

制造多孔板材时,通常采用金属粉末轧制法.为了生产多孔钛板,采用氢化钙还原钛粉末和电解钛粉末.将这些不分散的粉末在辊径为75～350mm,辊长110～650mm轧机上轧制.在一定的辊径条件下,板材多孔性和厚度用改变辊间距和粉末的咬入角来控制.对于较细的氢化钙还原钛粉末,在低轧制速度(0.7～30m/min)下轧成无分层的多孔板材,板厚度不大于1.0～1.5mm时,所用辊径为75～210mm.对     

铝合金厚板蛇形轧制温度场非对称性研究

介绍了蛇形轧制技术,提出了铝合金厚板蛇形轧制过程中轧板厚度方向温度场非对称性概念和使用非对称因子对轧板温度场的非对称性描述。使用热力耦合有限元方法,分析比较了铝合金厚板蛇形轧制和同步轧制时的轧板温度非对称分布差异;研究了蛇形轧制中轧板温度非对称性的原因。结果表明:在铝合金厚板蛇形轧制中,轧板厚度方向上快速辊一侧温度高于慢速辊一侧,最大非对称因子为0.14;导致蛇形轧制中温度场非对称的主要原因为轧板与轧辊间的摩擦产热和轧板的塑性变形热,所造成的非对称因子分别为0.0398和0.0401,而接触传热和空冷造成的非对称因子分别为0.01和0,它们对整体温度场非对称性基本无影响。     

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。     

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。     

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。     

宽幅镁合金厚板轧制工艺研究

研究了在3300哪可逆式轧机上试制AZ41M镁合金宽厚板的轧制工艺。通过设计合理的轧制方式，选择在480℃，7-8h的加热制度下，确定合理的辊型、压下制度，试制出宽度达2000mm的AZ41M镁合金宽厚板。其外形尺寸、同板差、板材平直度、力学性能等各项技术指标均满足有关标准的技术要求。     

Cu/Fe/Cu叠片轧制工艺及复合强度的研究

采用无氧铜与电工纯铁为原材料运用冷轧复合工艺生产Cu/Fe/Cu复合件,分析了轧制压下率、退火温度对轧合件力学性能的影响,并运用金相显微镜、扫描电镜分析了组元的界面结合情况.结果表明,采用75％、80％压下率的冷轧工艺,且轧后采用700℃×30 min的退火工艺,可获得轧合件最佳的综合力学性能,其抗拉强度达385MPa,抗剪切强度达358MPa.     

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。     

基于刚塑性有限元法的AZ31镁合金板材轧制模拟分析

采用刚塑性有限元法对AZ31镁合金板材的轧制过程进行了数值模拟。分析了AZ31镁合金板材同步或异步轧制过程中,上下辊的转速比对板材的应力分布和沿板厚方向的等效应变影响。结果表明:随着上下辊转速比的减小,轧制后板材的应力增加;最大等效应变发生在辊速较大的板材一侧,分布曲线呈"U"型;异步轧制所需的轧制力较小。     

道次压下率对稀土镁合金板材性能及组织的影响

为了制备高强度的稀土镁合金薄板，研究了在交叉轧制过程中道次压下率对稀土镁合金组织演变及力学性能的影响。结果表明：合适的轧制道次压下率不仅有助于改善稀土镁合金的成形性能，同时也可以提高板材的力学性能。轧制后，板材中的晶粒尺寸变细，LPSO相增多，KAM值增大，同时产生细晶强化、固溶强化以及位错强化效果，使稀土镁合金板强度提升；当道次压下率为20%时，板材的基面织构弱化效果显著，可以激活更多种类的滑移系统，使轧制后的板材伸长率增加。     

轧制和退火对爆炸焊接Ag/Ti复合板组织和力学性能的影响

采用爆炸-轧制复合法制备了Ag/Ti复合板材，研究了轧制和退火对复合板材力学性能和结合界面的显微组织的影响。结果表明，爆炸焊接Ag/Ti复合材界面出现典型的周期性波状组织，波峰高约80 μm，相邻波峰间距约为300 μm。爆炸焊接复合板经轧制后，波状复合界面由于发生较大的塑性变形转变为平直界面，且界面上形成不连续的AgTi扩散层。经后续的退火处理后，界面上形成厚度约为20 μm的连续均匀的扩散层。轧制态的Ag/Ti复合板经退火处理后，板材的强度明显降低，但是其塑性却有明显的增加，其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为358 MPa、464 MPa和50.5%。断口分析表明，轧制态和退火态复合板材断口中均表现出明显的韧性断裂特征，但退火态复合板断口中韧窝尺寸更大更深，表明其具有更好的塑性。     

基于搓轧变形的板料可控曲率连续弯曲方法及成形规律初探

提出了一种区别于传统卷板的板料可控曲率连续弯曲加工方法。该方法基于搓轧变形机制,通过控制工作辊的异速率和板料的压下率,可实现板料曲率的主动控制,进而进行板料可控曲率连续弯曲成形。通过有限元数值模拟,初步分析了板材曲率半径与异速率和压下率的关系,以及搓轧卷圆的成形载荷。结果表明,通过调节异速率和压下率可以改变曲率半径;曲率半径随着异速率和压下率的增大而减小,当异速率和压下率增大到一定程度后,曲率半径变化趋于饱和;工作辊压力随压下率的增加逐渐增大,在满足加工需求的条件下,尽量选择小压下率,以减小加工载荷。     

感应加热异温轧制制备钢/铝复合板

采取感应加热的方法异温轧制制备钢/铝复合板,整个过程处于一种Ar气保护氛围,研究了钢/铝复合板的结合性能和微观组织,并与冷轧工艺进行对比,分析了异温轧制工艺对结合性能的影响。结果表明:异温轧制的复合板由于钢层加热温度高于钢的动态再结晶温度,轧后碳钢组织出现等轴晶粒,发生了动态回复和再结晶,并且在钢侧近界面处产生一层平均晶粒尺寸约为5μm的等轴细晶区,相比于冷轧复合板,大大降低了复合板的加工硬化现象。异温轧制的钢/铝复合板微观界面贴合紧密,无孔洞和间隙,跨界面的Al和Fe元素扩散宽度达到2.4μm,复合板达到了良好的冶金结合状态,并且近界面的细晶区改善了板材性能,使得异温轧制复合板的剪切强度远高于冷轧板,在45%压下率下达到了85 MPa,是同等压下率冷轧复合板剪切强度(12 MPa)的7倍,冷轧板断裂发生在钢/铝结合面处,为脆性断裂,而异温轧制的复合板断裂发生在铝合金基体,剪切断面存在大量韧窝,呈现塑性断裂特征。     

轧制工艺对复合钢板组织的影响

将实验用钢板分别在空气下电弧焊及氩气下等离子焊焊合成复合坯,加热至奥氏体化温度,保温0.5 h后分别进行3组热轧复合轧制工艺研究。用WAW-1000C电液伺服万能试验机测试复合板试样复合界面的结合强度,用ZEISS金相显微镜、XL30TMP扫描电子显微镜及EDAX能谱仪观察复合界面的金相组织。结果表明,氩气下等离子焊接轧制复合钢板性能优于空气下焊接轧制的,界面杂质少、氧化程度小。单道次压下率为15%时,复合钢板界面存在明显的间隙,随着道次压下率的增加,晶粒逐渐细化。对于氩气下等离子焊接复合坯的复合轧制,当压下率达到30%时,钢板的复合界面消失,而空气下电弧焊接复合坯的复合轧制,累积压下率达到60%时,钢板的复合界面痕迹仍然存在。