宏观量与分布量结合的环扎过程控制系统设计

提出基于宏观量与分布量结合的最优环轧过程控制策略。采用刚粘塑性动力有限元模拟环轧动态过程中的分布量计算结果。结合环轧的运动关系和动力学方程等害观量模型，确定最合理的轧制规程。提出环轧过程最优控制器的设计方法，该控制器可以使压力辊按要求的进给速率曲线运动确保在最大环件直径增长率下获得无缺陷的成品。     

环件径轴向轧制毛坯尺寸设计方法

毛坯尺寸设计是环件径轴向轧制过程优化设计的前提和基础,合理的毛坯尺寸设计,对于成功建立环件径轴向轧制过程、通过包括毛坯在内的过程优化设计以获得精确的环件尺寸和良好性能,具有十分重要的意义.为此,提出一种基于轧比和径轴向变形量分配比的矩形截面环件径轴向轧制毛坯尺寸设计方法,给出毛坯尺寸的计算公式与确定流程,阐明该毛坯尺寸设计方法的特点及应用范围.该方法基于体积不变原理,针对同一环件的轧制,可以设计不同轧比和变形量分配比的多个环坯,为研究不同环坯下的环件径轴向轧制变形行为、工艺规律以及包括毛坯在内的工艺过程优化设计、成形成性一体化调控提供了重要的方法和基础.     

大变形异步叠轧制备超细晶铜材叠轧过程组织演变研究

采用大变形异步叠轧的方法制备超细晶铜材,从宏观上研究异步叠轧组织变化过程.分析研究表明：轧制过程原始等轴晶粒在板面方向上被压扁并延展,当变形量大到一定程度,部分压扁的晶粒碎化;原始等轴晶纵向在轧制过程中晶粒由等轴晶逐渐被拉长成纤维组织,随着应变量的增加,纤维组织逐渐变细长,部分纤维组织在进一步叠轧过程中断掉;横向上晶粒也是逐渐压扁拉长,同时晶粒内部以及晶界多处发生滑移（或兼有孪生）.异步叠轧过程中宏观的组织变化过程类似与同步叠轧过程.均匀的轧制组织再结晶退火后可以获得均匀超细晶,通过再结晶处理,可以获得晶粒尺寸在2μm以下的超细晶铜材.     

超大型环件径轴向轧制过程稳定性与圆度自适应控制方法研究

超大型环件径轴向轧制过程失稳、失圆等异常状态常导致轧环终止和产品质量波动。提出了轧环过程稳定性和圆度自适应控制方法,从历史数据中归纳人工控制经验知识,建立了基于锥辊转速模糊调节的轧制稳定性控制方法,制定了基于导向力反馈的轧制圆度控制策略。运用ABAQUS有限元软件和子程序二次开发,设计了轧环过程稳定性和圆度自适应控制子程序,建立了16 m超大型环件轧制过程控制有限元模型,仿真分析了锥辊转速模糊调节、导向力反馈以及基于限幅滤波的锥辊转速模糊调节+导向力反馈综合控制下的轧环过程偏移量和圆度误差变化规律,结果表明该方法与常规规划控制相比,环件偏移量减小了48.3%,圆度误差减小了61.8%。     

超大型环件径轴向轧制过程偏移机理及自适应模糊控制方法研究

超大型环件径轴向轧制过程容易产生偏移,影响环件轧制稳定性和成形质量。为研究环件偏移机理及其控制方法,分析了轴向孔型滑移区中前滑区和后滑区的分布变化规律,建立了理想情况下不产生环件偏移时锥辊旋转运动学条件,获得了滑移区的最优速度匹配系数。此外,从历史轧制数据中归纳人工控制经验后提出了基于锥辊转速自适应模糊调节的环心偏移量控制方法,基于ABAQUS软件和VUAMP子程序开发,建立了集成有环心偏移量模糊控制算法的?10 m超大型环件径轴向轧制有限元模型,研究了采用最优速度匹配系数的常规控制和自适应模糊控制下的环心偏移量变化规律。结果表明,自适应模糊控制下的平均环心偏移量相比于常规控制降低了72.4%,仿真结果和试验数据均验证了所提超大型环件轧制过程偏移自适应模糊控制方法的有效性。     

复合轧环机液压系统动态分析与优化研究

介绍了HHRM200型复合轧环设备液压系统的构造及其工作原理,并基于AMESim软件建立其仿真模型,利用批运行的方法确定了二通插装阀中难以确定的最大流量系数,研究了整个环件轧制过程中复合轧环设备液压系统的动态特性,且依靠优化算法对液压系统PID控制器参数进行优化,优化后的参数使位置偏差对时间的积分值降低了40.2%。最后,进行了复合轧制实验,验证了利用该参数建模所得主轧辊定位精度的可靠性。该研究为复合轧环机液压系统的设计、调试提供参考依据,有一定的实用价值。     

楔横轧楔入段端面移动量规律

楔横轧多楔轧制是内楔和外楔同时对轧件进行径向压下、轴向延伸的塑性成形.随着交通运输业的飞速发展,火车轴、汽车半轴等长轴类零件的需求量与日俱增,采用楔横轧多楔工艺成形长轴类零件,具有显著节省辊面、减小设备体积、生产效率高、节材、降低成本等优点.为了充分发挥多楔显著节省辊面的优点,保持内外楔同时起楔,就必须要准确弄清楔入段移动量的变化规律.采用弹塑性有限形变有限元数值方法,根据实际工况模拟楔横轧轧制过程,分析楔入段移动量的变化规律,详细阐述各工艺参数对移动量的影响规律,并与试验测试结果进行比较,得到楔入段端面移动量的变化和影响规律.研究结果为楔横轧多楔同步轧制模具设计提供了重要的理论依据,进一步完善了楔横轧多楔轧制理论.     

纯铜叠轧的刚塑性有限元模拟

采用大型有限元软件Deform-3D对纯铜双板同步和异步叠轧制备超细晶块材过程进行数值模拟,分析了板厚为0.8 mm和2 mm、压下量50%的叠轧过程中纯铜的应力应变场、温度场以及金属流动线速度分布.结果表明,在异步轧制时,应力场和金属流动线速度的非对称分布导致在变形区形成了一个搓轧区,使得异步叠轧比同步叠轧的轧制力低、应变量大和温度高,说明采用异步叠轧更有利于制备超细晶块材,为后续异步叠轧研究提供数据支持.     

内台阶锥形环件轧制三维有限元模拟和工艺优化设计

以Abaqus三维有限元模拟软件为平台，对内台阶锥形环件的轧制过程进行了数值模拟，通过模拟计算揭示了内台阶锥形环件轧制缺陷的形成机理。根据轧制难度分析和有限元模拟结果，对轧制毛坯尺寸和轧制孔型进行了优化。采用铅环件试样在D51—160轧环机上进行了内台阶锥形环件的轧制试验，轧制了合格的内台阶锥形环件。模拟和试验结果表明，轧制毛坯尺寸和轧制孔型优化方案是合理的，基于变形模拟的轧环工艺优化方法是有效的。     

环件辗轧过程建模

在论述环件轧制过程与特征的基础上,对热态矩形截面环轧制的数学模型作了初步探讨,分析了液压伺服控制系统与环件轧制的关系。所建立的轧制模型可用于环轧控制系统的设计与轧制规程的优化,对环件轧制预测和实际生产有重要的指导意义。