H型钢热轧过程金属流动的数值模拟

用热力耦合弹塑性有限元方法模拟了 Ｈ 型钢万能孔型热轧过程金属流动方式, 建立了能反映 Ｈ 型钢万能轧制的边界约束模型。结果显示, 变形区内横截面应变分布非常复杂, 腹板和翼板间的金属交换在不同变形区域内发生方向变化。     

模锻过程金属流动的数值模拟

本文简述了应用UBET研究模锻过程金属流动规律的模拟方法,对轴对称高凸台锻件模锻过程的金属充填高度和流动状态进行了仿真模拟,并且分析了飞边参数、摩擦因子、凸台直径等模锻参数的变化对轴对称高凸台锻件模锻过程中金属流动的影响。实践表明,UBET用于模拟模锻过程的金属流动规律是可行的。     

“温控-形变”轧制工艺对厚板变形渗透性的影响

为了改善厚规格钢板的内部质量,研究了一种轧制水冷耦合的"温控-形变"新工艺。通过有限元模拟,分析了该工艺对轧件厚度方向轧制变形渗透性的影响规律。分别讨论了冷却工艺和轧制工艺参数对轧件内部变形的作用效果,获得了不同厚度方向温差、钢坯温度及钢坯厚度条件下,"温控-形变"轧制对轧件内部金属流动及变形程度的规律,为工业应用中生产工艺的合理制定提供了参考。     

型钢热轧开坯过程金属变形分析

型钢热轧开坯是高温坯料在低温轧辊作用下的金属变形过程,高温下金属材料的变形抗力随温度和应变速率变化明显,而且变形中塑性功和接触面摩擦以及坯料和轧辊间的热传导、和空气对流换热、辐射散热等,将导致坯料温度场的变化。因此,利用有限元法分析变形过程时,必须同时计算温度场和位移场。采用Mises屈服准则和弹/粘塑性材料模型,推导了采用等向强化假设的材料物性关系中的塑性矩阵、温度修正矩阵、应变速率修正矩阵的具体表达式。分析了多道次H型钢孔型轧制的开坯过程,总结了坯料在孔型中的变形规律,通过和H型钢生产现场数据的对比验证了结果的准确性。     

难变形金属L截面型材挤压过程有限元模拟

采用数值模拟方法对镍基高温变形合金(GH4169)、不锈钢(AISI316)L形截面的型材挤压过程进行热力耦合分析发现:随着挤压速度增加,挤压速度对挤压力影响越显著;初步得到模具的最佳预热温度。正交实验研究表明:GH4169合金中,挤压工艺参数对坯料温升影响的顺序为,挤压速度最大、坯料温度次之、模具预热温度最小;挤压比对挤压力影响显著。获得GH4169合金L形型材挤压较优工艺方案为:挤压温度1060℃,模具预热温度450℃,挤压速度50mm/s。     

铝合金盘类锻件成形过程的变形耦合

采用有限元模拟和实验研究相结合的方法,分析了模具结构对航空轮毂件模锻成形过程中金属变形流动行为的影响机理,揭示成形过程中金属变形及流动的规律.结果表明:利用锥角凹模更利于金属向模腔内充填成形;并从塑性加工力学角度,将其成形过程的不同阶段和区域抽象地分解为3个基本变形模式耦合而成的形式,使复杂模锻问题的分析模块化,进而为复杂盘类锻件精确塑性成形的变形流动控制提供理论依据.     

内螺纹冷挤压成形过程中金属流动行为研究

通过研究内螺纹的冷挤压成形过程,利用数值模拟仿真技术获得挤压成形过程的速度场分布,并通过试验方法验证了内螺纹冷挤压成形过程的金属流动规律。结果表明,内螺纹冷挤压过程中牙顶处金属受力最小,牙底部分受到丝锥的压力最大,同时也使得晶粒细化程度有所不同。     

H型钢热连轧过程的金属变形分析

在Abaqus／Explicit软件中建立了H型钢热连轧过程的有限元分析模型,并采用截面控制技术确保了连轧过程模拟的顺利完成。分析表明：万能轧制过程中轧件横断面纵向位移的方向在腹板与翼缘连接处发生突变,因此,不合理的轧制工艺有可能导致此处的撕裂。另外,轧制负荷的数值结果的精度可以满足工程应用的需求。     

H型钢热连轧过程的金属变形分析

借助有限元分析软件Abaqus/Explicit建立了中型H型钢连轧过程的有限元模型,通过截面控制技术实现了连轧过程的有限元模拟,着重分析了型钢热连轧过程中轧件金属的流动情况和变形规律.分析表明,由于变形条件不同,H型钢万能轧制腹板与翼缘变形不太一致,并且腹板与翼缘连接处金属变形最为复杂,轧边机轧制时主要对翼缘端部压下,制定规程时应以万能轧制时为主.研究为H型钢的轧制工艺、改进产品质量、合理制定万能压下规程提供了依据和参考.     

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。     

高速线材热连轧过程温度场数值模拟

通过对高速线材轧制过程各个环节传热关系及边界条件的分析,采用有限差分法建立了热连轧过程三维温度场计算模型。结合生产实践,利用该模型对整个连轧过程进行了温度模拟,得出轧件同一截面上心部、中部和外表面上从出炉到吐丝共26道次的温降曲线,计算结果和实测值吻合较好。     

道次间冷却工艺对厚板芯部变形及组织的影响

利用道次间冷却技术对特厚钢板轧制开展道次间冷却工艺试验,研究轧制过程中的冷却参数对钢板变形渗透性和晶粒细化的影响规律。研究结果表明:道次间冷却工艺能够促进轧制变形向特厚钢板芯部渗透,在一定程度上消除了芯部带状组织;采用再结晶低温区连续轧制并在轧制道次间进行大强度冷却工艺,特厚钢板芯部组织晶粒明显细化,晶粒尺寸可达10~15μm;粗轧道次间的冷却工艺对轧制变形渗透的提高效果优于中间坯冷却工艺,并且道次间冷却强度的增大有助于进一步提高变形渗透性。     

Effect of deformation temperature on the hot compressive behavior of metal matrix composites with misaligned whiskers

A multi-inclusion cell model is used to investigate the effect of deformation temperature and whisker rotation on the hot compressive behavior of metal matrix composites with misaligned whiskers. Numerical results show that deformation temperature influences the work-hardening behavior of the matrix and the rotation behavior of the whiskers. With increasing temperature, the work hardening rate of the matrix decreases, but the whisker rotation angle increases. Both whisker rotation and the increase of deformation temperature can induce reductions in the load supported by whisker and the load transferred from matrix to whisker. Additionally, it is found that during large strain deformation at higher temperatures, the enhancing of deformation temperature can reduce the effect of whisker rotation. Meanwhile, the stress-strain behavior of the composite is rather sensitive to deformation temperature. At a relatively lower temperature （150℃）, the composite exhibits work hardening due to the matrix work hardening, but at relatively higher temperatures （300℃ and above）, the composite shows strain softening due to whisker rotation. It is also found that during hot compression at higher temperatures, the softening rate of the composite decreases with increasing temperature. The predicted stress-strain behavior of the composite is approximately in agreement with the experimental results.     

38MnVS6非调质钢棒材轧后冷却过程中的组织转变

以MSC. Marc有限元分析软件为平台,利用其二次开发功能,结合38MnVS6非调质钢等温转变曲线,建立了38MnVS6非调质钢棒材轧后冷却过程的有限元模型,实现了38MnVS6非调质钢棒材轧后冷却过程温度和相变的耦合计算。通过模拟,得到了棒材轧后冷却过程温度和组织的分布和演变情况。计算得到的组织转变情况与实测结果吻合较好,这对优化38MnVS6非调质钢棒材轧后冷却工艺参数有一定指导意义。     

5052铝合金板材热轧过程塑性变形及应力分布的三维热力耦合模拟

对5052铝合金板材热轧过程进行了三维热力耦合模拟,综合考虑热轧过程中轧制速度、变形温度、道次压下量和摩擦系数等因素对热轧过程中轧件变形区内塑性变形和应力分布的影响,建立了多参数的热力耦合热轧模型。结果表明,在轧件变形区内,因加工硬化与动态软化的综合作用,其流变应力呈典型的动态再结晶特征。在变形区内轧件表面因金属流动剧烈,其等效塑性应变和应变速率远远大于轧件心部,塑性变形显著。轧制速度是轧件温度场分布最重要的影响因素之一,轧制速度越大,轧件的温升就越高;而温度是影响等效应力大小的主要因素,温度升高和应变速率降低都使得流变应力降低。     

A study of the effect of the deformation parameters on recrystallization behavior in the rod rolling process

Rod rolling is a process in which the deformation of the workpiece between the work rolls is quite different from the rod drawing process, but the area strains (natural logarithm of area reduction ratio) multiplied by a constant have been used in the calculation of the pass-by-pass evolution of austenite grain size in rod (or bar) rolling without any verification. Considering that the deformation parameters (strain and strain rate) at a given pass play a crucial role in determining recrystallization behavior, the calculation method for the deformation parameters associated with rod rolling should be examined. In this study, a series of numerical simulations has been carried out using an area strain model [5] and an analytic model [6] which calculate the pass-by-pass strain in the rod rolling process, focusing on the effect of the calculation method for the pass-by-pass strain on the recrystallization behavior and evolution of AGS (austenite grain size) during a given pass. These have been investigated for a six-pass rolling sequence (oval-round or round-oval) designed for this study by incorporating the recrystallization and AGS evolution model being widely used in hot rolling. It was found that the recrystallization behavior and evolution of AGS during a given pass were significantly influenced by the calculation methods for deformation parameters. The area strain model lacks mathematical grounds to be used as input to the equations for recrystallization and AGS evolution.     

多芯铋系超导材料轧制过程中的变形分布研究

塑性变形是铋系超导带材加工的必要手段,多芯超导体在成形过程中的变形分布对成形质量具有重要影响。文章对多芯超导带材在轧制过程中不同加工道次变形横截面的形貌进行处理,给出了超导带材多芯的变形形貌及其变化规律,涉及各超导芯在轧制过程中的轧制方向和横向的应变分布;并结合塑性加工的变形理论对分布规律进行分析。取得的研究结果可以为开展铋系高温超导带材的数值模拟提供实验基础,并为改进超导带材生产工艺、提高带材性能提供重要参考。     

差温轧制对厚板芯部变形的影响

采用有限元方法建立了厚板轧制的刚塑性有限元模型,以研究在厚板轧制过程中引入厚度方向上的温度梯度对钢板芯部变形的影响。并与传统均温轧制进行对比,研究了差温轧制对钢板头部变形与宽展的影响,以及在两种工艺下钢板厚度方向上应变分布的变化,分析了差温轧制条件下应变、压下量与板坯厚度之间的关系。结果表明,温度梯度轧制有利于增加坯料芯部变形,差温轧制钢板头部呈现单鼓形,而均温轧制钢板头部为双鼓形。均温轧制中心与表面宽展差值为差温轧制这一数值的16倍。随着板厚减薄,道次压下量增大,差温轧制钢板内部应变逐渐提高。但当道次压下率和板厚过大或过小时,差温轧制对中心应变的改善作用不明显。     

U75V钢轨轧后冷却过程弯曲变形演变规律的模拟

利用DEFORM软件定量描述了U75V钢轨轧后不同冷却过程中的弯曲变形的演变规律。结果表明：钢轨冷却过程中弯曲变形不仅受热应力和相变应力作用;而且还受钢轨的不同部位冷速不同、相变进行的程度不同的影响。钢轨空冷过程最终弯曲挠度为0.0913 mm,换算成百米重轨为1.01 m,弯向轨头方向;而以轨头15 ℃/s,轨底6 ℃/s冷速水冷方式冷却时,钢轨最终弯曲挠度为0.044 mm,换算成百米重轨为0.441 m,弯向轨底方向。可见通过控制钢轨不同部位冷速,可使其弯曲变形程度较空冷的小。