轧制速度对AZ31镁合金管材冷轧成形的影响

轧制速度是三辊式冷轧成形过程中关键的工艺参数，决定其力学特征及温升情况。基于此，本文以冷轧AZ31镁合金管材为研究对象，通过全流程数值仿真计算，对比分析不同轧制速度在各特征变形段对等效应力、等效塑性应变及节点温度的影响规律。结果表明，等效应力、等效塑性应变及节点温度均随轧制速度的增大而增大。通过元胞自动机模型及实验等手段，探明了晶粒在轧制过程中产生连续再结晶并细化的初步组织演变规律；对比分析实验与模拟结果并结合多方面因素，得到800mm/s的轧制速度可以更好的满足工艺要求的结果，为冷轧镁合金管材轧制速度的选择提供依据。     

皮尔格轧机冷轧不锈钢管回弹预测模型的建立与验证

以皮尔格LG60轧机轧制304不锈钢管为例,研究皮尔格轧机冷轧不锈钢管回弹预测模型。首先通过单向拉伸试验及数据处理的方法得到材料的分段非线性本构方程;其次根据钢管轧制的塑性变形规律结合增量理论,得到变形过程中各应变分量的计算方法,并把钢管变形过程中的受力状态由三向应力状态转化为单向应力状态,利用材料的卸载定律建立冷轧钢管的回弹预测模型;最后通过大型有限元模拟软件DEFORM-3D进行完整轧制过程的3维有限元模拟仿真,并利用皮尔格轧机进行实际轧制试验验证来检验回弹预测模型的可靠性与正确性。结果表明,本模型精度较高,对皮尔格轧机孔型设计及实际生产中成品管尺寸精度控制有重要指导意义。     

驱动复合连杆机构滚动的液压控制系统特性

针对曲轴连杆机械式滚切剪机构复杂、设备质量大、造价高等问题,研制出液压缸驱动PR-8R-PRⅡ级杆组的复合连杆剪切机构.通过建立复合连杆机构的位置环方程、力矩平衡方程,求解出构件的轨迹曲线及液压缸的位移、双腔平衡力参数及液压控制系统的传递函数.理论与实测结果表明:液压伺服控制系统模型满足了连杆机构复演滚动轨迹的特性要求;该机构构型设计及机构学综合分析数据正确可行,液压伺服控制系统具有较强的鲁棒性和自适应能力,可在复杂恶劣工况下实现较高的位置控制精度,采用非对称阀控制非对称缸的方法能有效解决剪切机构驱动液压缸的换向冲击问题.     

铸态AZ31B镁合金变温轧制本构数学模型的建立

在变形温度250~450℃、应变速率0.005~5 s-1下对圆柱试样进行了Gleeble高温压缩试验,并在不同工艺条件下进行了热轧制试验,综合优化后的峰值应变模型、峰值应力模型以及数学常用的二次曲线方程和直线方程,确定了新的变形抗力模型;分析镁板的轧制特性,建立了轧制变形区域几何模型;考虑到变形区域的宽展因素及材料特性,综合传热学基本原理及轧制理论,建立了不同轧制区域的热轧制力模型及总轧制力模型。结果表明:简化后的Sellars峰值应变模型不仅形式较为简单,而且预测精度较高;合理分解温度范围对峰值应力模型的求解,有效提高了该模型的预测精度;新建的变形抗力模型更易于实际生产的引用,并且能够精确表征宽范围变形条件下的热变形机制;轧制变形过程中轧件宽展因素不能忽略,边裂等缺陷主要产生在轧制后滑区域,热轧制力模型分后滑区和前滑区来分别建立能够更好指导镁板的轧制生产,不同轧制条件下总轧制力的求解结果与试验结果较吻合。     

AZ31B镁合金中厚板轧制热力耦合场数学模型

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机对铸态AZ31B镁合金圆柱试样进行了宽范围变形条件下的热压缩试验,拟合热压缩试验数据,针对镁合金应变软化特性建立了一种新的热力本构模型;依托于Deform-3D对镁板的实际热轧过程进行了热力仿真分析,依据轧制理论假设、宏观连续介质力学以及热力学原理,采用数学解析的方法建立了镁板热轧制区域中的应变、应变速率值分布模型以及三维温度场、应力场数学模型。研究结果表明:新建的热力本构模型预测精度较高,平均相对误差为5.1%;建立的轧制变形区域中的应变、应变速率值分布模型,温度场数学模型以及热力耦合场数学模型不仅形式简单易于为生产利用,更能精确表征中厚规格镁板热轧制过程中的热-力耦合变形机制。     

AZ31镁合金热轧边裂预判模型研究

采用等压法,通过等温热压缩实验获得了AZ31镁合金变形温度和应变速率分别在473~673 K和0.005~5 s-1条件下对临界断裂应变的影响规律,以及Zener-Hollomon表达式,据此针对AZ31建立了临界断裂应变与变形温度和应变速率间的基本模型;在此基础上,基于镁合金轧制边裂的基本机理,引入CockcroftLatham断裂准则,建立了含有材料变形激活能和基本轧制工艺参数的AZ31镁合金轧制边裂预判模型;并通过相同条件下有限元模拟和热轧试验分别得到沿板宽方向损伤值和边部裂纹深度,以此对所建立的边裂预判模型进行验证,结果显示所建立边裂预判模型的预测值和实测值平均误差为11.3%。     

铸态AZ31B镁合金变温轧制过程及流变应力研究

在变形温度250~450、应变速率0.005~5 下对圆柱试样进行了Gleeble高温压缩试验,并对不同初轧温度、不同轧制压下量下的热轧制过程进行了轧制试验、数值模拟及损伤分析。采用动态材料模型中的计算方法计算了热加工图,用Zener-Hollomon参数法建立了单向压缩时的流变应力模型,最后综合传热学基本原理及轧制理论,建立了变温轧制过程中的流变应力模型。研究结果表明：合理分解温度范围求解单向压缩流变应力模型,有效提高了模型的预测精度;轧制前滑区和后滑区的主传热机制有所区别,考虑到轧辊对轧件的作用力主要分布在后滑区,则此区域为边裂重点研究区域;数值模拟过程中轧件边部区域的Normalized Cockcraft and Latham损伤值最大,并且随着变形温度的降低以及道次压下量的增大而增大,此现象与轧制实验结果相符,不同轧制条件下轧制流变应力模型的求解结果与数值模拟结果较吻合。     

液压挖掘机工作机构尺寸对挖掘力发挥的影响

提出一种改变工作机构尺寸对液压挖掘机挖掘力发挥影响的研究方法。针对挖掘作业中的斗杆挖掘和铲斗挖掘工况,选取机重相近的挖掘机的工作机构尺寸进行动臂、斗杆和铲斗影响下的挖掘力分析,应用仿真软件获得各液压缸挖掘力并绘制相应的挖掘力曲线。以相近吨位的某挖掘机为例,验证了工作机构各尺寸对于挖掘力发挥的影响规律。研究结果表明:建立挖掘力计算模型,对比各组挖掘力变化趋势,在斗杆挖掘中,随斗杆尺寸变化,斗杆最大挖掘力变化率达10%;铲斗挖掘中,随铲斗尺寸变化,铲斗最大挖掘力变化率达12%。此分析方法对于工作机构的设计具有重要意义。     

Effect of Reduction on Bonding Interface of Hot-rolled Wear-resistant Steel BTW1/Q345R Cladding Plate

Wear-resistant cladding plates consisting of a substrate(Q345 R) and a clad layer(BTW1) were bonded through hot rolling at the temperature of 1 200 ℃ and a rolling speed of 0.5 m/s. The microhardness of the cladding plate was also tested after being heat treated. The microstructure evolution on the interface of BTW1/Q345 R sheets under various reduction rates was investigated with a scanning electron microscope(SEM) and EBSD. It is found that the micro-cracks and oxide films on the interface disappear when the reduction is 80%, whereas the maximum uniform diffusion distance reaches 10 μm. As a result, a wide range of metallurgical bonding layers forms, which indicates an improved combination between the BTW1 and the Q345 R. Additionally, it is discovered that the unbroken oxide films on the interface are composed of Mn, Si or Cr at the reductions of 50% and 65%. The SEM fractography of tensile specimen demonstrates that the BTW1 has significant dimple characteristics and possesses lower-sized dimples with the increment in reduction, suggesting that the toughness and bonding strength of the cladding plates would be improved by the increase of reduction. The results reveal that a high rolling reduction causes the interfacial oxide film broken and further forms a higher-sized composite metallurgical bonding interface. The peak microhardness is achieved near the interface.