热辊轧制AZ31镁合金带材过程变形规律研究

本文利用有限元软件DEFORM分析了初始厚度、轧辊温度、压下率及轧制速度对热辊轧制AZ31镁合金冷带材过程接触压力、速度、等效应力、等效应变及等效应变速率分布规律。结果表明：热辊对轧件起到了显著加热作用,轧件温度明显升高,表面与心部温差先增加后减小。接触压力在刚端与塑性交界面急剧增加然后降低,进入塑性变形区再次增加至前滑区降低,从入口端到出口端速度和等效应变呈近似S型增加,等效应力和等效应变速率整体变化趋势是先增加后降低。稳态轧制力随初始厚度、压下率和轧辊温度变化呈近似线性变化,随轧制速度增加呈指数增加。初始厚度增加加大了表面和心部变形速度差及等效应变和应变速率的不均匀分布。相比压下率较小时的压缩变形,随着压下率增加剪切变形量增大,且轧辊热量更易传递至心部,变形更均匀。当轧制速度较大时,表面和心部等效应力、等效应变与等效应变速率差值显著增加,不利于均匀性变形。     

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。     

Ⅰ型扁钢轧制工艺优化

应用MSC.Marc软件建立了Ⅰ型扁钢4道次连续轧制过程中的三维有限元模型。以坯料30 mm×6 mm、成品25 mm×5 mm×3 mm的Ⅰ型扁钢热轧过程为例,研究了该轧件在不同轧制温度和轧制速度下的等效应力、等效塑性应变以及轧制压力的变化规律。结果表明,当初轧温度1150℃、终轧速度1.1m/s时轧制压力较低且较平稳,轧件的等效应力、等效塑性应变分布比较均匀,可以有效地改善产品质量。     

铸态AZ31B镁合金变温轧制过程及流变应力

在变形温度250~450℃、应变速率0.005~5 s-1下对铸态AZ31B镁合金圆柱试样进行了Gleeble高温压缩实验。对不同初轧温度、不同轧制压下量下镁合金的热轧制过程进行了实验、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。     

AZ80镁合金变形特性及管材挤压数值模拟研究

利用Gleeble热模拟机研究了AZ80合金的高温变形特性。结果表明,流变应力取决于变形温度和变形速率。当应变速率一定时,流变应力随变形温度的升高而降低;当温度一定时,流变应力随着应变速率的升高而增大。根据AZ80镁合金真应力-真应变曲线,建立了其流变应力模型。采用刚塑性有限元法对AZ80镁合金管材挤压过程进行热力耦合数值模拟,并分析了高温挤压成形过程中变形力及金属流动规律,着重探讨了变形温度和挤压速度等挤压工艺参数对挤压力、应变场以及应力场的分布及变化情况的影响。模拟的结果为AZ80镁合金管材挤压工艺参数的制定、优化提供了科学依据。     

Ti-6Al-4V合金多道次热轧过程有限元模拟与实验

采用热力耦合方法对Ti-6Al-4V合金进行了多道次热轧模拟,研究了不同道次温度和等效塑性应变的分布特点。模拟结果表明,轧制过程表面温度低于心部的温度,随轧制道次的增加,表面温度整体表现为降低过程,中心温度整体表现为先升高后降低过程。中心位置比表面位置的等效塑性应变大,表面位置与中心位置的等效塑性应变均随变形道次的增加而增大。结果表明,随着轧制道次的增加,中心显微组织变形大于表面。中心区域组织易于发生动态球化。     

SiCp/Al复合材料热轧过程的有限元模拟

运用热-力耦合有限元法对SiCp/2009Al复合材料进行了热轧模拟,研究了复杂应力状态下的轧制成型过程、温度场、变形场及应力场分布,得到了轧制过程中表面和中心区域的温度、应力、应变以及应变率的变化曲线,从而可以更好地理解复合材料的热轧机理.模拟结果表明:在轧制入口处,最大主应力由压应力向拉应力转变,与出口处变化规律相反.在轧制稳定阶段,变形区的最大主应力则以压应力为主;轧板表面的热传递温降效应远大于摩擦温升效应,而轧板中心温度主要由塑性变形温升效应控制;此外,在轧制入口和出口处,应变率对流动应力的贡献起主导作用;在轧板变形区,轧板表面的流变应力主要由应变和温度决定,但表面黏着区是由应变率控制;轧板中心的流动应力在变形区主要受温度影响.     

Inconel718合金楔横轧成形热力耦合模拟

应用三维刚塑性有限元Deform-3D软件对Inconel718合金的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,获得了轧制过程中轧件心部温度场、应力-应变场分布规律。模拟结果表明,轧件心部在靠近起楔点位置处温度、变形速率均出现整体最大值,并且应力状态也最为复杂,因此该处最容易出现心部缺陷。     

应变速率对7050铝合金塑性成形性能与动态再结晶的影响

利用刚粘塑性有限元与动态再结晶演化热力耦合的方法,进行了7050铝合金热压缩过程变形与动态再结晶的热力耦合模拟,讨论了应变速率对7050铝合金塑性成形与动态再结晶的影响.模拟结果表明,热变形过程中,试样的各个部位的变形分布不均匀,心部的等效应变最大,变形的不均匀性随应变速率的增大而增大,但是变化的程度不大;试样内部各部位的应力大小分布不均匀,随应变速率的增大,最小应力值由自由变形的鼓形区域逐步向心部移动;动态再结晶品粒尺寸标准偏差随应变速率的增加而减小.     

重轨全万能轧制显式动力学有限元分析

基于ANSYS/LS-DYNA非线性显式有限元软件,以60 kg·m~(-1)重轨为研究对象,采用三维弹塑性热力耦合的有限元方法模拟了重轨在万能轧机组中的变形过程,有效的解决了轧制咬入难、网格畸变最大等难题.分析了典型道次的应力、应变分布和轧制力的变化情况,结果表明:刚咬入时轧件所受的纵向压力和横向压力均为压应力,应变与塑性变形的程度有关,轧制力与速度呈负相关关系.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Development of the technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes

The technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes producing welded joints with high strength parameters has been developed. The numerical values of the main parameters of the conditions of ultrasonic welding of the Capron tapes are determined. It is shown that the increase in the amplitude and welding pressure shortens the welding time. The experimental results show that the Capron tapes are characterized by geometrical homogeneity in both the transverse and longitudinal direction so that the welded joints can be produced both along and across the tape.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

高等教育国际化与中国高等教育施化力培育

本文从化层、化型、化向与化力等方面考察高等教育国际化的应然本质属性 ,描述与分析中国高等教育在国际化潮流中表现出的发展态势 ,针对种种态势提出中国高等教育核心施化力培育战略 ,以使中国高等教育乃至世界高等教育真正地走向国际化     

钢管穿孔机主减速机振动分析

宝山钢铁股份有限公司钢管分公司的穿孔机下辊主减速机在大定修前,减速机轴和下辊大电机的振动情况严重,诊断部门对该减速机进行了测振分析,结合对电机振动、减速机振动的频谱分析和对轴承的故障频率成分分析,找出了主减速机振动的原因是轴承损伤。该分析结果与解体检查的结果相一致。     

冲压件小螺纹底孔翻边参数的修正

结合长期的实践体会,分析了冲压件小螺纹底孔翻边参数,对冲压件小螺纹底孔部分翻边参数进行了有效的修正,修正后的参数在长期的运用中效果较佳。     

AGC系统液压缸位移传感器的软修正

针对液压缺模拟位移传感器LVDT存在增益漂移的问题，研究出一套校正方法。其特点是利用轧机上的压力传感器及电动压下位移传感器来校正液压缸位移传感器，得出修正系数k。修正后，AGC系统运行状态明显稳定，控制精度进一步提高。     

Modelling of processes of thermochemical treatment of metals: traditions of Russian scientific school

Abstract

The paper is devoted to 100th anniversary of the outstanding Russian scientist professor Yuriy Mikhailovich Lakhtin – the founder of the world-famous scientific school of surface strengthening of metals and alloys. Lakhtin's scientific school is recognised for its contribution into research of processes of thermochemical treatment of metals and especially of nitriding. Today at the Department of Metal Science and Heat Treatment of MADI his followers continue the traditions of Lakhtin's scientific school. The development of technologies of surface engineering is based on complex modelling of physical processes realised by thermochemical treatment of metals. Thermodynamic models describe the interaction between metals and components of saturating atmosphere and predict phase composition of diffusion layer. Diffusion models of kinetics of saturation of metals allow us to calculate the rate of growth of diffusion layer and regulation of its depth and structure. Structural models determine quantitative dependence between parameters of structure (grain size, dispersed particles, etc.) and mechanical properties. These models allow us to estimate the level of strengthening by control of structural specifics of strengthened layer. On the basis of this complex of models, new efficient technologies of surface strengthening are developed.