冷轧铜铝复合板结合界面速度场分析（英文）

通过有限(FEM)元速度场研究了冷轧铜铝双层板的复合过程,将该过程中金属的变形特征进行了分析,同时,将有限元计算结果与某工厂数据相结合,分析了轧制速度、压下率、异径同步、异径异步对铜铝双层板复合的影响。结果表明,速度场模型能够更有效地说明铜铝板的复合过程;轧制速度越大,变形区出口处复合面金属流动的同步性越差,复合强度越低;异径同步轧制铜铝复合板时,辊径比取1.4~1.6,变形区出口处复合面金属流动的同步性越好,复合强度较高;异径异步轧制铜铝复合板时,轧制速比取1.2,变形区出口处复合面金属流动的同步性越好,复合强度较高。     

冷轧铜铝复合板结合界面速度场分析

文章通过有限元速度场研究了冷轧铜铝双层板的复合过程,将该过程中金属的变形特征进行了分析,同时,将有限元计算结果与某工厂数据相结合,分析了轧制速度、压下率、异径同步、异径异步对铜铝双层板复合的影响。研究表明,速度场模型能够更有效地说明铜铝板的复合过程;轧制速度越大,变形区出口处复合面金属流动的同步性越差,复合强度越低;压下率越大, 变形区出口处复合面金属流动的同步性越强,复合强度越高;异径同步轧制铜铝复合板时,辊径比取1.4~1.6,变形区出口处复合面金属流动的同步性越较好,复合强度较高;异径异步轧制铜铝复合板时,轧制速比取1.2,变形区出口处复合面金属流动的同步性越较好,复合强度较高。     

铜/铝/铜复合板异步轧制变形行为有限元分析

采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了铜/铝/铜复合板异步轧制成形弹塑性有限元模型,将有限元模型仿真结果同实际轧制实验结果进行对比,证明有限元模型的准确性。通过对异步轧制变形区进行分析和研究发现,在相同条件下,与同步轧制相比,异步轧制可以有效地减小轧制正应力,并增大后滑区摩擦应力;异步轧制搓轧区可以促进复合板结合界面的金属流动,在其他轧制条件相同的情况下,压下率越大,搓轧区越小,异步速比越大,搓轧区越大;靠近快速辊一侧结合界面铜板的等效应变要大于靠近慢速辊一侧结合界面铜板的等效应变,中间铝板的等效应变大于两侧铜板。随着异步速比的增大,复合板结合界面上两种金属的等效应变的差距逐渐缩小,变形将会更加协调,有利于增强复合板的结合强度。整体研究对铜铝复合板制备工艺的优化提供了理论依据。     

异步轧制技术

<正> 异步轧制是两个工作辊圆周速度不等,使轧制变形区产生一种搓轧变形的新的轧制技术。它有两种基本形式:一是辊径相同,转速不同(异径异步);二是转速相同,辊径不同(异速异步)。其生产工艺过程基本上和同步轧制相同。如冷轧带钢的工艺过程为表面准备、冷轧、热处理、冷轧、成品检验、上油包装。     

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。     

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.     

轧制速度对铜/铝复合板结合强度的影响

基于复合板结合强度计算模型,用数值模拟和实验研究了轧制速度对铜/铝复合板结合强度的影响。结果表明,随着轧制速度的增加,组元金属的应变均小幅度增加,变形区正应力峰值则基本保持不变。轧制速度为125 mm/s时,铜铝结合界面上节点速度的一致性较好,在不考虑金属复合时间对结合强度影响时,轧制速度125 mm/s最有利于组元金属的结合。随着轧制速度的增加,铜/铝复合板的结合强度先增大后减小,且轧制速度为125 mm/s时,结合强度达到最高。     

退火温度对异步轧制铜/铝复合板界面组织及力学性能的影响

研究退火温度对异步轧制法制备的铜/铝复合板界面组织及力学性能的影响,采用SEM观察界面组织形貌,结合EDX、XRD分析界面物相成分,采用显微硬度和室温拉伸实验表征复合板的力学性能。结果表明,异步轧制法制备的铜/铝复合板界面形变储能较高,退火温度为400℃时界面扩散明显;随着退火温度的升高,复合界面先后生成金属间化合物CuAl2、Cu9Al4、CuAl相,界面撕裂位置位于金属间化合物之间;界面层的显微硬度比基体的高,这是因为受到硬脆性化合物和高温软化的共同影响;退火温度越高,复合板抗拉强度越低,断裂伸长率越大。研究表明,异步轧制法制备的铜/铝复合板最佳退火温度为400℃。     

铜铝异步轧制复合工艺及组织性能

采用异步轧制工艺进行了铜铝薄带的复合,并对复合带进行了退火处理,利用金相显微镜、扫描电镜和拉伸试验机进行了复合带组织的观察和性能的测定.结果表明,异步轧制相比同步轧制的界面波浪状形貌明显减少,界面更加平整;在相同的压下率下,异步轧制的轧制力要小于同步轧制的轧制力,使轧制的稳定性和精度得到了提高,有益于提高界面剥离强度;异步速比与复合带界面的剥离强度呈抛物线关系,异速比为1.25界面的剥离强度最大;异步速比增加,铜/铝复合带Cu/Al厚度比增加.所得结果在铜铝薄带轧制复合领域的研究有重要意义.     

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。     

Stress analysis of asymmetrical cold rolling of clad sheet using the slab method

An analytical model for general asymmetrical cold rolling of clad sheet bonded before rolling was proposed to explore the plastic deformation behavior of the clad sheet using the slab method. The model allowed easy calculation of the neutral points between the upper and lower rolls and the clad sheet; rolling pressure distribution along the contact interface of the roll, horizontal stresses in the component layers of the clad sheet, shear stresses at the interface of the clad sheet, and rolling force. These characteristics as affected by various rolling conditions (e.g., thickness ratio and shear yield stress ratio of the raw clad sheet, roll speed ratio, reduction, frictional coefficient, roll radius ratio, etc.) were analyzed systematically. This approach yielded complete forms for the rolling pressure distribution, rolling force, and rolling torque. Moreover, the computational time required by this analytical model is about 1/20 to 1/25 of that required by the RUNGE KUTTA numerical method under the same rolling conditions.     

铜包铝复合扁线轧制变形行为的数值模拟与实验研究

采用三维刚塑性有限元法,研究铜包铝复合线材由圆断面到扁断面的平辊轧制变形行为及其对主要工艺参数的影响,并对模拟结果进行实验验证.结果表明:铜包铝圆线平辊轧制的宽展率和伸长率与压下率之间存在线性关系;当压下率为17.4%和29.4%时,摩擦因数对铜包铝扁线宽展率的影响很小;当压下率为43%时,随摩擦因数的增加宽展率增大;轧辊直径增大,扁线宽展率呈增大趋势,铜层分布的均匀性提高,但影响较小;在总压下率一定时,采用尽可能少的压下道次可使扁线获得更大的宽展率和更均匀的铜层分布;有限元计算结果与实验结果具有较好的一致性.     

淬火铝合金厚板预拉伸变形区域仿真与分析

铝合金预拉伸厚板变形区域分为夹持区、过渡区和均匀区三个部分。在模拟厚板预拉伸变形过程基础上,分析了各变形区域变形机理和应力分布规律。夹持区变形不充分,导致残余应力不足60%,且内部应力分布复杂。过渡区残余应力沿拉伸方向分布不均匀,对不同尺寸板厚在不同拉伸工艺下的过渡区进行分析说明,过渡区范围与板厚度有关,其范围约为板厚的60%～70%。最后分析了均匀区应力演变规律,探讨了不同拉伸量和拉伸速度对不同尺寸厚板拉伸效果的影响,认为拉伸量2.0%～2.5%可满足较好的工艺要求。     

A modeling of residual stress in stretched aluminum alloy plate

A mathematical model is developed to calculate the residual stress in stretched aluminum alloy thick plate. It is based on balance of stresses, two-dimensional plasticity and a conception of free size. The model is verified against the published experiments performed on 7075 aluminum plate. It is found that the computed residual stress basically express the stress level of the stretched plate under the given stretching ratio and that through-thickness inhomogeneity plays an important role in residual stress. The effect of various tension ratios on residual stress is presented and stress-relief mechanism investigated. Calculation shows that residual stress in the transverse direction is higher than that of the rolling direction when the tension ratio is relatively small and the latter is larger than the former when tension ratio reaches a certain level. Non-uniform plastic deformation caused by stretching is also studied. Plastic strain in the rolling direction of the inner part is larger than that of the outer part due to the fact that the free length of the former is shorter than that of the latter. Besides, analysis indicates that residual stress is increasing during aging process.     

铝钢复合带材异径轧制变形规律的研究

以4A60铝合金和08Al低碳钢为研究对象,利用异径轧机进行异径同速轧制,从厚度变化、硬度分布及金相组织等几个方面对薄铝复层的铝/钢轧制复合变形区的金属流动规律进行了研究分析。结果表明：铝钢轧制复合过程中铝先于钢达到稳定塑性变形,轧制复合过程中变形区可分为铝钢变形未复合区、铝钢变形复合区和钢变形区。当变形量增加到55%时,钢的硬度从约110 HV升高到210 HV,而铝层的硬度变化不大,基本保持在（40±5） HV。4A60铝和08Al钢的临界复合压下量为15%左右,当压下量超过45%时,仅发生钢的变形,而铝的厚度基本保持不变。铝层厚度与总厚度的比值（复合比）由轧前的0.054降低到轧后的0.052,说明轧制复合过程中铝的变形更大。     

极薄带多层复合轧制中的界面现象

复合材料是国家重点支持的新材料高新技术领域之一,而轧制法是最为广泛应用的层状复合材料的生产方式。利用异步轧制的剧烈塑性变形能力,在室温下进行了多道次多层复合叠轧试验,在没有中间退火和热处理的情况下,轧后的试样表现出了与普通轧制复合不同的特点。基于试验结果,描述了多层复合极薄金属带材的界面形貌演化、变形诱导扩散及金属间化合物生成等现象。     

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。     

热轧钢板边部裂纹成因及控制方法

针对中厚板热轧时出现的边裂缺陷,研究了其形成原因及控制方法。结果表明,铸坯表面的微裂纹和轧件的不均匀变形是边裂产生的主要原因,通过调整加热及轧制工艺参数、优化轧机配辊等措施可有效控制板材边裂缺陷的产生