钢管冷斜轧成形过程的有限元分析

冷斜轧是一种适应中小型无缝钢管企业改进工艺的新型钢管冷加工工艺。在钢管冷斜轧工艺试验室研究的基础上开展了钢管冷斜轧理论的研究，建立了考虑应变、应变率、润滑条件等因素的钢管冷斜轧过程的数学模型，利用塑性成形问题的刚塑性有限元算法计算了钢管冷斜轧过程中塑性变形区的各种分布量，如速度场、应力、应变场等，其结果对辊形设计、选择合理的工艺参数、生产高精度冷轧钢管具有重要的指导意义。     

钢管三辊冷斜轧的轧辊辊型设计

根据钢管冷斜轧过程的变形特点，建立了辊型设计系统。把辊型设计的结果作为初始参数，由刚塑性有限元分析成型过程，将速度场、应变和应力反馈到辊型设计系统，调整辊型设计的初始参数，绘制出适应钢管冷斜轧工艺要求辊型图。     

斜轧钢管缺陷的有限元分析

根据钢管斜轧过程的变形特点,利用ANSYS/LS-DYNA软件进行三维热力耦合弹塑性有限元分析,建立了二辊斜轧钢管有限元模型及其摩擦、传热和接触等重要边界条件。通过仿真计算,获得了二辊斜轧过程中的应力场、应变场、温度场参数的变化特点,并阐述了二辊斜轧过程中出现的多边形效应、前卡现象和扭钢现象以及产生的原因。     

二辊斜轧延伸大口径P92厚壁管分层缺陷倾向性研究

为研究不同轧辊转速、送进角、轧辊人口锥角等工艺参数对大VI径厚壁P92钢管二辊斜轧延伸过程分层缺陷形成倾向性的影响,借助于商用有限元软件MSC．SuperForm,对不同工艺条件下大口径厚壁P92钢管二辊斜轧延伸过程进行了三维热力耦合模拟;采用Oyane韧性断裂准则分析了轧件损伤场及钢管分层缺陷的倾向性。研究结果表明：钢管内表邻近顶头接触区存在破裂高危带,轧件最大损伤特征值随轧辊转速的降低、送进角和轧辊入口锥角的增大而减小,发生分层缺陷的倾向性降低。此研究为揭示钢管分层缺陷形成机制,确定缺陷发生的敏感工况,制定防止或减轻分层缺陷的有效措施提供科学依据。     

管成形顶头前伸量对应等效应变率分析

斜轧穿孔是无缝管生产中穿孔工艺的主要生产方法。穿孔质量与效率的好坏直接影响着轧制钢管的产品质量。本文就三辊穿孔过程中顶头前伸量的变化,用刚塑性有限元方法对其进行分析。在理论上分析了前伸量对变形的变化关系。     

超高强度弹簧钢冷变形性能及其仿真模拟

摘要：针对60Si2CrVAT超高强度弹簧钢实际冷卷成形工况，采用准静态拉伸试验和不同微观表征手段研究了经Q&T (Quenching&Tempering)和Q-I-Q-T(Quenching-Isthothermal Quenching-Tempering)工艺热处理后试验钢的组织形貌及冷变形前后力学性能的差异，并利用Deform-3D有限元数值模拟软件分析了2种工艺参数下的弹簧钢在冷卷成形过程中的应力、应变等场量参数的变化特征，预测了其冷卷成形过程中的断裂损伤概率。结果表明，Q-I-Q-T工艺复相组织弹簧钢的塑性更好，冷变形后的断面收缩率和伸长率比Q&T工艺马氏体中温回火组织弹簧钢分别高出了65%和66%。模拟结果显示，不同组织状态下的超高强度弹簧钢在卷制过程中的等效应力和等效应变分布规律近似，但Q-I-Q-T工艺复相组织弹簧钢在卷制过程中产生的等效应力和等效应变值更小，产生断裂的概率更低。     

P92无缝钢管内表面裂纹分析及工艺优化

采用斜轧穿孔工艺生产大口径P92铁素体耐热无缝钢管过程中,钢管内表面易产生细小裂纹。通过金相分析、高温相变计算和高温加热试验等研究表明,内表面裂纹产生的主要原因是：中心有通孔的P92管坯在坯料加热过程中,由于加热温度过高和在炉时间过长(即表面氧化脱碳加重),导致管坯通孔近内壁产生大量的高温δ-铁素体相,管坯在随后的斜轧穿孔中,裂纹在塑性较差的高温δ-铁素体处产生和扩展。根据内表面裂纹的产生机制,通过对P92钢管化学成分的铬当量、镍当量按Cr_eq<13%、Ni_eq>4%进行控制,坯料保温温度由原工艺的1220～1250℃降为1190～1220℃,对穿孔机轧辊转速、辊距和顶伸量参数优化等工艺改进措施,有效地解决了大口径P92无缝钢管内表面易产生裂纹的问题,提高了P92无缝钢管的成材率和生产效率。     

斜轧白口铸铁球状体分层和贴皮的分析

从滑动机理、应变状态、金属的流动特点等方面研究分析了采用斜轧工艺生产白口铸铁球状体的形成机理,指出了采用该工艺生产白口球状体容易出现分层和贴皮缺陷,为研究该领域的技术人员提供了理论依据.     

斜轧穿孔机与斜轧延伸机轧辊旋转方向的合理配置

从减少钢管在斜轧变形过程中的反向扭转次数出发，研究了辊型对扭转的影响以及斜轧穿孔机和斜轧延伸机轧辊旋转方向的合理配置。研究结果对轧机设计、车间平面布置和提高产品质量有重要意义     

技术信息

技术信息新型锥形辊钢管斜轧延伸工艺ＮＥＷＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦＯＲＴＵＢＥＥＬＯＮＧＡＦＩＯＮＷＩＴＨＣＲＯＳＳＲＯＬＬＩＮＧＢＹＣＯＮＥＲＯＬＬＥＲＳ江苏省诚德钢管集团公司与北京科技大学、武汉钢铁设计研究院共同研究成功新型锥形辊钢管斜轧延伸工艺。采...     

冷拔精密无缝钢管生产工艺控制

针对现有普通链式拉拔设备条件下生产冷拔精密无缝钢管的工艺流程,分析了在该流程条件下的生产控制工艺,包括模具设计、退火、酸洗、润滑条件等控制要求,同时分析了该流程存在的热轧毛管供给困难、退火设施落后、拔制质量不稳定、生产成本高、环保压力大等诸多问题,指出了冷拔精密无缝钢管工艺控制的局限性。     

Hot Deformation Behavior of As-cast AISI M2 High-speed Steel Containing Mischmetal

The hot deformation behavior of as-cast AISI M2high-speed steel containing mischmetal(RE)has been investigated on a Gleeble-3500simulator in the temperature range of 1 000-1 150℃and strain rate range of 0.01-10 s-1 at true strain of 1.0.The mechanical behavior has been characterized using stress-strain curve analysis,kinetic analysis,processing maps,etc.Metallographic investigation was performed to evaluate the mechanism of flow instability.The results show that the deformation activation energy decreases with increasing deformation temperature; the efficiency of power dissipation increases with decreasing strain rate and increasing temperature;flow instability is observed at low-to-medium temperature and higher strain rate region when the strain is smaller,but extends to lower strain rate and high temperature regions with the increment of strain,in which it is manifested as flow localization near the grain boundary.Hot deformation equations and processing maps are obtained.The optimal processing window is suggested and the deformation mechanism is dynamic recrystallization(DRX).     

Control of UFG Microstructure in Welded Carbon Steel Tubes by Cold Drawing and Annealing

The present study is made to develop ultra fine grained microstructure in welded steel tubes, through multiple cold drawing passes followed by an annealing treatment. The average ferrite grain size is reduced from 16 to 1.9 μm. SAE 1019M steel grade used for a typical automotive driveline component is studied. Strains between 0.3 and 1.4 followed by annealing at 400, 450 and 500 °C are considered to optimize the combination of cold drawing strain and temperature required to produce ultra fine grained microstructure in steel tubes. At a strain value of 1.4 and annealing temperature, 500 °C, polygonal ferrite grains and fine carbide particles are obtained. This microstructure is found to be suitable owing to its combination of high strength and good ductility in steel tubes. Tensile strength as high as 1,061 MPa and 9 % elongation is obtained due to microstructural refinement. The strength is increased by 350 MPa compared to the strength of conventional cold-drawn welded tubes.     

Fabrication and Experimental Investigation on Deformation Behaviour of AlSi10Mg Foam-Filled Mild Steel Tubes

Aluminium (Al) alloy foam is an engineering material which has emerged in the automobile sector where crash energy absorption, vibration and sound damping and weight reduction are required. Al-alloy foam is a lightweight material providing high strength and stiffness at relatively low density. The paper aims to study the innovative approach of manufacturing AlSi10Mg foam. The low-density and high-strength Al-alloy foam (AlSi10Mg) is fabricated using the melt route process resulting in a density of 0.70–0.90 g/cm3. After that, square mild steel thin-walled empty tubes and Al-alloy foam-filled mild steel tubes are tested to study enhanced energy absorption characteristics. The tests are carried out on universal testing machine with strain rate 10/s. Al-alloy foam, AlSi10Mg, is assessed macroscopically and microscopically using field emission scanning electron microscope and energy-dispersive X-ray analysis. The experimental results indicate that foam-filled tubes feature more energy absorption than empty tubes at strain rate 10/s.     

1Cr25Ni20Si2钢管的短流程工艺试验

介绍了一种短流程无缝不锈钢管材的制备工艺,即用空心铸坯直接热挤压制备荒管.对铸坯热挤压荒管的组织和性能的研究结果表明:采用此新工艺可获得组织和性能均与传统工艺水平相当的不锈钢荒管,而且新工艺比传统工艺流程短、生产成本低.     

钢管热挤压成形技术与装备的发展

热挤压成形由于具有提高金属的变形能力、产品综合质量高、范围广等优点,广泛应用于难加工材料成形中,成为高合金、特种合金无缝钢管热成形的重要方法之一.从钢管热挤压技术和装备两方面,回顾了国内和国外钢管热挤压的发展情况,介绍了钢管热挤压成形的主要工艺流程,指出了国内钢管热挤压技术和装备的新进展,并以此为基础提出了我国钢管热挤压在热挤压机生产线设备、高温润滑剂、模具设计和管坯制造等方面亟待解决的问题和发展趋势.     

粉末轧制多孔不锈钢薄壁焊接管材的研究

本文研究了用不锈钢粉末轧制多孔生带材,经烧结、卷曲和焊接等工艺生产多孔管材的方法。粒度大于5mm的气体雾化不锈钢丸经涡旋研磨机破碎成粒度组成为-100+250目的不锈钢粉末,再用上述工艺获得壁厚为0.8-1.2mm的多孔不锈钢管。其相对渗透性可达(3~7)×10-3L·N/cm2·min·mmH₂O,平均孔径为6-15μm。     

齿轮钢SAE8620 H高温变形行为及热加工图

通过高温压缩试验研究齿轮钢SAE8620H在950~1100℃、应变速率0.01~10 s-1条件下的高温变形行为.该合金钢的流动应力符合稳态流变特征,流变应力随变形温度升高以及应变速率降低而减小,其本构方程可以采用双曲正弦方程来描述.基于峰值应力、应变速率和温度相关数据推导出SAE8620H高温变形激活能Q=280359.9 J·mol-1.根据变形量40%和60%下应力构建该齿轮钢的热加工图,通过热加工图中耗散值及流变失稳区确定其热变形工艺参数范围.SAE8620H钢在在变形程度较小时宜选取低的应变速率进行成形,而在变形程度大时则要选取低温低应变速率或者高温高应变速率.      

EH40船板钢的热压缩基础研究

摘要：采用ThermecmastorZ热模拟试验机研究了EH40船板钢在850～1050℃,0.005～10s-1条件下的热变形行为,通过动态材料模型得到该区域的热变形与变形抗力方程并建立了EH40船板钢热加工图。结果表明,EH40船板钢的变形抗力模型的预测值与试验值吻合良好,EH40船板钢的热变形激活能为324.479kJ/mol,由热加工图确立出EH40船板钢最优的热加工窗口是应变不高于0.4,温度在850～1050℃,应变速率为小于10s-1的加工区域,较易发生动态再结晶。