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。     

GH4169合金楔横轧微观组织演变及动态再结晶机制

采用金相显微镜和电子背散射衍射(EBSD)技术分析了楔横轧制备的GH4169合金轧件的微观组织演变和动态再结晶机制;利用数值分析方法获得了楔横轧过程中等效应变、应变速率和温度的相互关系和变化规律,并探讨对楔横轧GH4169合金动态再结晶的影响。结果表明,楔横轧的变形特点是导致GH4169合金组织均匀和动态再结晶机制不同的主要原因,较大的断面收缩率有利于组织均匀化;轧件表面以非连续动态再结晶机制为主,而心部以连续动态再结晶机制为主。     

带有锥台及沟槽钢芯温楔横轧成形分析

采用楔横轧工艺,用温轧轧制钢芯,并对其成形过程进行研究。根据零件的成形特点,采用UG软件设计楔横轧不同工艺参数需要的模具,采用Deform软件模拟成形过程,从中选出最佳的工艺参数,并分析该工艺参数下钢芯大弧体不同成形阶段径向截面等效应力、等效应变及轴向截面等效应力、等效应变,最后通过实验轧制出产品。结果表明:成形角、展宽角等工艺参数对轧件外形及心部质量有很大影响;采用合理的楔横轧工艺参数可以轧制出心部无缺陷的合格产品;轧件的等效应力及等效应变均存在一定的规律,且最大值均在合理的范围内。     

楔横轧应变分布的光塑性实验研究

以聚碳酸酯作为模型材料,采用三维光塑性实验方法对楔横轧金属变形工步进行了模拟研究。对典型截面切片的等差线和等倾线条纹进行了观测分析,采用牛顿迭代法求解了楔横轧制件内部的三维应变分布。计算结果说明,楔横轧变形区属于复杂的三维变形,轧件的变形是不均匀的,表层变形大,心部变形小,变形的不均匀将导致轧件内部产生附加应力。实验结果表明,利用三维光塑性方法对楔横轧成形进行实验模拟是成功的,为研究金属塑性成形工艺提供了一种有效的实验手段。     

锥形细长阶梯轴的三辊楔横轧楔形设计及模拟分析

为了解决锥形细长阶梯轴车削加工困难的问题,针对可拆卸穿墙螺栓锥形细长阶梯轴类零件的三辊楔横轧成形工艺进行分析研究。通过轴向轧制力理论计算和有限元模拟分析,得到了三辊楔横轧轧机在轧制非对称轴时的各楔起楔位置,并给出了适合的展宽角β、楔数和坯料尺寸。分析了轧件在三辊楔横轧轧制工况下的非对称轴轧制成形过程中各阶段的应力场和应变场分布状况,以及轧件内部的材料流动速度场和位移场。得到了轧件各特征点的应力应变在整个轧制过程中随时间的连续变化规律。     

Ti-6Al-4V叶片楔横轧制坯热力耦合数值模拟与实验研究

根据叶片特点,提出楔横轧成形Ti-6Al-4V叶片新工艺。首先通过热模拟实验对Ti-6Al-4V钛合金进行热模拟实验,获取Ti-6Al-4V的热变形本构方程,采用有限元软件Deform-3D对其成形过程进行热力耦合数值模拟,分析成形过程中的金属流动、温度以及应力、应变分布规律。结果发现:在Ti-6Al-4V钛合金成形过程中,轧件不同位置的金属流动速度不同,表面点金属流动快,心部点流动慢;从轧件温度的变化趋势来看,在轴向,由轧件中间对称面逐渐向两端减小,在轧件径向,温度从心部到表面逐渐减小;在展宽段3个方向上分别受到1.5,2和5 k N的力,轧制过程中最大轧制力矩为4500 N·m。最后通过H500楔横轧机对Ti-6Al-4V叶片进行了实验验证,表明采用楔横轧工艺预成形Ti-6Al-4V叶片是可行的。     

Ti-811合金棒材热连轧过程有限元数值模拟及验证

采用有限元法对Ti-811合金棒材热连轧过程进行数值模拟，分析变形过程中轧件应力场、应变场和温度场的数值以及分布规律，并基于数值模拟结果进行轧制验证，为制定Ti-811合金棒材轧制工艺提供指导。结果表明：模拟连续轧制过程中轧件的最大应力位于与轧辊接触的表面，且由边部到心部逐渐降低；随着轧制道次的增加，应力值逐渐下降、应变量逐渐增大；轧件在各道次的变形过程中表层和心部存在差异，心部变形量大于边部变形量；轧件与轧辊接触的表面层有明显温降，当轧件脱离轧辊后表面层温度逐渐回升，轧制结束后表面层温度回升至初始温度，但心部因变形热积聚温度略有升高，最大温升值达到14℃。基于数值模拟结果在热连轧机组上进行轧制验证，所轧制的Ti-811合金棒材外形尺寸良好，且组织与力学性能满足GJB 9567—2018《叶片用TA11和TC6钛合金棒材规范》要求。     

楔横轧铝合金轴类件的有限元模拟分析

为了研究铝合金轴类件楔横轧的变形机理,通过三维塑性有限元软件对它的成形过程进行了数值模拟,获得了楔横轧变形过程中的金属流动行为、应力分布、应变分布,以及轧制力与接触面积的变化曲线。结果表明,在成形过程中,轧件表面金属流动快,心部金属流动慢;应力先迅速增大到最大值后逐渐减小,以均匀的循环应力展宽轧件,结束时迅速降为零;随楔入深度的增加,应变迅速增大到最大值后,增加速率减缓;轧制力随轧件与模具接触面积的增大而增大,展宽时呈波浪状上下波动,轧制结束时降为零。结果能为探索铝合金轴类件楔横轧成形提供借鉴。     

非调质钢空心轴楔横轧控冷相变过程数值模拟

文中以F40MnV空心轴为研究对象,基于等温相变模型,采用有限元数值模拟技术建立了楔横轧成形及轧后冷却相变分析预测系统,研究了轧后不同冷却工艺制度下轧件的温度和相变组织分布规律,其中水冷时工件截面以马氏体组织为主,可基本淬透,而空冷和风冷则以珠光体和铁素体组织为主.通过楔横轧冷却实验分析,得出的理论计算温度和相变组织结果与实验测量数据吻合良好.研究结果可用于指导楔横轧冷却过程的工艺控制.     

基于三辊楔横轧成形的合理不均匀温度场应用研究

借鉴锻压领域的中心压实法,研究采用不均匀温度场方法改善楔横轧件芯部质量.为获取最佳改善楔横轧件心部质量的合理不均匀温度场,本文利用有限元技术,研究了相关热力学参数对不均匀温度场的影响规律,并结合冷却实验,得到合理不均匀温度场温度梯度曲线.通过力学分析和楔横轧实验验证,研究了获取合理不均匀温度场实际工作方法.     

铁素体区轧制工艺在半连续轧机上的应用研究

对比了铁素体区轧制工艺和常规轧制工艺产品力学性能、微观组织和表面质量。分析了生产中粗轧温度、终轧温度、卷取温度、退火温度及轧制润滑控制等对产品组织性能的影响。提出了铁素体区轧制工艺的控制要点,退火后产品可获得更有利的{111}织构,进而获得更优异的屈强比和塑性应变比。     

高品质热轧双相钢的开发

为了提高热轧双相钢的品质，研究了化学成分、轧制工艺、冷却工艺和不同季节水温等参数对热轧双相钢组织和性能的影响。结果表明，无Si成分设计显著提高了热轧双相钢的表面质量；较低的终轧温度和中间保温温度有利于获得更为细小的铁素体组织和弥散的马氏体组织；低的卷取温度（280 ℃）可以获得铁素体+马氏体双相组织；冷却水水温的降低显著提高马氏体含量并提高双相钢的强度。基于上述研究，邯钢实现了系列热轧双相钢的稳定生产，双相钢制作的汽车车轮性能良好。     

精炼和热轧工艺对热轧带钢SPHC组织性能的影响

采用工业试验方法,研究了精炼工艺和轧钢工艺对SPHC热卷板组织性能的影响。结果表明,与RH精炼相比,LF精炼形成的夹杂物数量明显增加,同时形成的夹杂物更易成为裂纹源,故生产结构用SPHC热卷板时可采用LF工艺或RH工艺,而生产冲压用SPHC热卷板时建议采用RH工艺。终轧温度和卷取温度对SPHC热卷板组织影响较大,钢板横截面组织因终轧温度和卷取温度差异而不同。终轧温度和卷取温度较低时,钢板边部和表面易形成混晶组织,提高终轧温度至890℃,可将混晶组织控制在边部40 mm范围内。在合理终轧和卷取温度前提下,采用两阶段冷却可保证等轴铁素体晶粒的适度长大和固溶C析出,有利于提高钢板的冲压性能。     

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。     

Ti-6Al-4V-2Fe合金的多向锻造工艺有限元模拟及微观组织研究

采用有限元方法,对Ti-6Al-4V-2Fe合金的9次换向锻造工艺过程进行了热力耦合数值模拟,获得了合金在该变形工艺下的温度场和应变场的演化规律,并结合温度计算结果,分析了合金锻件内部6个典型位置的金相组织。研究结果表明:工件内大部分区域的变形在β单相区完成,由于这部分区域的降温速率和变形量均较小,所以转变组织为片层状魏氏组织,并存在明显的原始β晶界;在工件表面区域,由于变形温度很快降至α+β两相区内,所以最终转变为网篮组织;随着换向锻造工艺的逐步进行,工件内部的等效应变量逐步增加,锻后等效应变值的分布由中心向表面逐渐减小。     

X60钢在CSP热轧过程中的组织演变与混晶现象

研究包钢CSP生产线上同一X60钢轧件经不同道次变形后,其不同部位的金相组织,结果表明:连轧前铸坯的室温组织为粗大的针状或块状铁素体,少量的珠光体沿铁素体晶界不均匀分布。空冷到室温的轧件具有铁素体 珠光体组织。在CSP薄板轧制过程中,晶粒明显细化但出现混晶现象。前面道次中边部晶粒尺寸和表面晶粒尺寸比心部晶粒尺寸细小均匀,在终轧后差异变小。同时分析了微观组织演变特点和混晶产生的原因。     

吐丝温度对高强度冷镦钢B7盘条组织性能的影响

高强度冷镦钢B7热轧盘条主要用于制作耐热耐冷螺杆类标准件,对其组织性能要求严格。为此,对不同试制工艺方案(主要是吐丝温度不同)下B7盘条的组织性能进行了研究。结果表明,吐丝温度从920 ℃逐步降至850 ℃时,盘条总脱碳层深度呈降低的趋势;盘条屈服强度、1/2半径处硬度也呈降低的趋势。吐丝温度控制在850 ℃时,盘条边缘和心部的铁素体、珠光体含量最大,马氏体及贝氏体含量大大减少,盘条粗拔性能可得到显著改善,使模具损耗降低10.6%,降低了下游企业的生产成本。     

退火温度对铁素体/马氏体双相钢组织及性能的影响

利用扫描电镜、室温拉伸、冲击测试等试验方法,采用两相区退火,研究了退火温度对铁素体/马氏体双相钢组织和性能的影响。结果表明:试验钢热轧态组织为铁素体+马氏体,铁素体含量为32.8%;随着两相区退火温度由720 ℃逐渐提高至830 ℃,铁素体含量由45.7%降低到23.6%,马氏体含量逐渐提高;试验钢的屈强比由热轧态的50%,提高至830 ℃退火后的60%;试验钢的冲击吸收能量与铁素体含量成线性关系。