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。     

冷连轧机组末机架轧制参数综合设定技术的研究

针对冷连轧机组的生产工艺特点,以带材出口前张力横向分布均匀(即板形良好)作为优化目标函数,建立了一套冷连轧机组末机架轧制参数综合优化数学模型,并将其应用到宝钢冷轧薄板厂1220五机架冷连轧机组末机架压下量、前后张力、弯辊力等主要轧制参数的综合设定,取得了良好的使用效果,大大提高了成品带材的板形质量。     

基于模拟仿真的铝合金铸件热处理过程温度均匀性控制

为实现铝合金铸件热处理过程的温度场调控、减轻变形,采用数值模拟方法,研究了不同料架结构对铝合金铸件表面温度场及温度均匀性的影响。结果表明,模拟仿真能够实现热处理过程铸件表面温度场的准确模拟,同时,热处理料架对铸件表面温度场具有重要影响。针对铝合金舱体铸件,采用φ30mm小孔+φ600mm大孔的料架底板,铸件表面不同位置温度均匀性最好,温度误差在±5℃范围内。     

ANSYS Workbench在高铬钢辊环生产中的应用

利用ANSYS Workbench对高铬钢辊环进行建模,模拟辊环离心浇注、凝固冷却和淬火热处理过程,通过有限元热分析计算出离心时辊环每层的离心时间和内表面温度,进而确定层与层之间的浇注间隔时间。模拟求解出辊环喷淬热处理时的温度场分布、淬透层温度和对应的表面温度,得出当淬透层深度的温度降低到工艺要求的时间即为喷淬时间,喷淬时可根据辊环表面温度来监测淬透层温度。通过有限元热应力耦合分析计算辊环凝固冷却后产生的应力值,结果表明,外层二次浇注相对外层一次浇注的应力值显著减小。     

日本连轧管机高精度轧制技术的开发

日本住友金属工业公司综合材料研究所开发出在二辊式连轧管机第5机架后配制四辊式机架(1机架)的高精度轧制方法,改善了连轧管机成品机架造成的钢管壁厚不均。介绍了该所为验证壁厚矫正效果,用实验轧机(实际轧机的1/6)进行的模拟试验,试验方法及结果。研究结果表明,四辊式机架可矫正连轧管机轧制钢管壁厚不均的80%。     

重型机架移动时的卸荷装置

在设计新产品大型辊锻机D42—1100时,要求外机架可移动,以便能在上、下锻辊上装拆整体模具(即圆周模具),而外机架及其上所有零部件总重量达24吨,为了能平稳、精确、轻便地移动这么大重量的机架,除导向方面采取措施外,在机架底面上均匀增设四个卸荷装置,如图所示。移动前转动压紧螺钉1到     

双机架冷轧弯辊力综合设定模型的研究

针对双机架冷轧机组的生产工艺特点，以及传统弯辊控制技术的不足，综合协调控制1^#机架工作辊、1^#机架中间辊、2^#机架工作辊和2^#机架中间辊4部分弯辊力，以成品板形质量最佳为优化目标函数，同时将各个部分弯辊力的相对余量均匀作为约束条件，确定出弯辊力综合设定模型，该模型可提高弯辊对板形的控制能力，延长弯辊缸的使用寿命。     

汽车前轴第1道次辊锻成形工艺有限元模拟与实验

建立了前轴辊锻第1道次模型,并利用Deform-3D软件进行模拟仿真,通过与实际辊锻成形前轴进行对比,确定了合理的边界条件,并对其准确性进行了验证。由分析可知,摩擦因子为0.6、传热系数为11时,模拟结果与实验结果对比误差最小。研究了传热系数、摩擦因子、初始温度、辊锻角速度、模具板簧处圆角等工艺参数对辊锻第1道次成形的影响规律。结果表明,摩擦因子增大和初始温度升高,锻件弹簧板中心距和最大展宽均随之增大。转动角速度增大,弹簧板中心距、最大展宽逐渐减小。锻件总长和最大展宽随着模具板簧处圆角增大而减小。通过第1道次辊锻制坯工艺优化,降低了终锻成形载荷,提高了终锻模具型腔填充程度与材料利用率。     

非晶制带冷却辊热流与温度场数值模拟

冷却辊温度是影响非晶带材质量的关键因素, 为此应用流体动力学软件FLUENT模拟了冷却辊外壁面沿圆周方向的热流分布,以此为边界条件,采用有限元分析法对冷却辊进行了稳态温度场分析,获得了冷却辊内外壁温度场分布,讨论了冷却辊辊厚和冷却水通道高度对冷却辊温度场的影响规律。结果表明：减小冷却辊厚度可降低冷却辊外表面温度,提高内表面温度;减小冷却水通道高度可以降低冷却辊内外表面温度。通过综合分析,得到冷却辊内外表面温度在一定范围内的最优化设计方案,为非晶带材冷却辊的设计及优化提供理论支持。     

退火工艺对AA3003铝合金累积叠轧板材组织性能的影响

采用了金相、电子背散射衍射(EBSD)、硬度、拉伸、杯突等试验手段研究了累积叠轧AA3003铝合金板材退火处理后的微观组织和性能。结果表明,叠轧板材在退火过程中晶粒等轴化,叠轧道次越高,退火后晶粒越细小,且退火能促使叠轧板材界面的焊合。叠轧4道次的板材随着退火温度的提高,逐渐发生再结晶和晶粒长大,强度和硬度性能逐渐降低并趋于平稳,塑性和成形性能则逐渐改善。叠轧4道次的板材再结晶完成温度约为346℃,温度低于350℃时,厚向晶粒尺寸比较均匀,但表面层和中心层织构存在明显差异;温度达到450℃时,表面层的晶粒尺寸要明显大于中心层,厚度方向组织不均匀性加大,但其织构趋于一致。     

特殊钢轧制过程的有限元分析

通过有限元仿真模拟圆坯进入菱－方孔型的前两道次的轧制过程, 研究了坯料在菱－方孔型中的变形规律。模拟仿真结果表明: 在根据传统理论设计的菱?方孔型中, 第1道次菱形孔角度偏小, 使得菱形孔压下量偏小, 宽展较小, 从而在第2道次方形孔中轧出的轧件对角线偏差较大; 而将第1道次菱形孔角度增大后, 压下量增大, 宽展变大, 使第2道次方形孔轧制后的轧件对角线基本一致。基于改进后的孔型系统, 已成功采用圆坯生产出中空钢。     

GH4169异型材单轧槽轧制工艺

采用轧制工艺生产GH4169合金异型材,结合实验条件,基于有限元模拟软件建立了单轧槽少道次轧制过程的三维刚塑性有限元模型。采用异型坯作为坯料,分析了轧制过程中孔型充满度、变形温度、等效应变和等效应力的分布情况。模拟结果表明,采用Φ160 mm×200 mm轧机时,初轧温度为1070℃,断面收缩率为45%,单轧槽两道次轧制成形,孔型充满度良好,等效应变约为0.3~1.4。结合模拟结果,在轧机上进行了热轧实验,轧件厚度满足尺寸要求,宽度比成品小2 mm,没有发生晶粒细化。这主要是由于多火次、多次数轧制,使得加热引起的晶粒长大程度大于小变形量引起的晶粒细化程度,使得晶粒未细化,宽度不够。     

镁合金热连轧过程数值模拟

针对镁合金热连轧过程中已发生边裂的问题,采用ANSYS变形热力耦合数值分析法,对 AZ31镁合金板在350℃、0．5 m·s-1轧制速度下的三道次连轧过程进行了有限元模拟,并应用LS-DYNA后处理器对轧制过程中镁板不同部位的温度、应力分别进行了分析,并对模拟结果进行实验验证。研究结果表明：热连轧过程中,首道次镁板温降值较大,而且不同位置的温降幅值不同;此外,轧制过程中镁板边部中心层应力始终大于中部表层应力值。轧制过程中温度的不均匀变化以及边部应力集中使得镁合金在热连轧过程中易于发生边裂。     

小规格高强度热轧H型钢孔型优化

为解决H210 mm×134 mm×6 mm×10 mm规格A572(Gr65)高强度热轧H型钢翼缘端部“龟裂”问题，借助有限元模拟软件，对其成因进行了分析。结果表明，A572(Gr65)钢高温塑性较差，当其粗轧段压下量较大且轧槽深度较浅时，粗轧中间坯腿长不足，后续道次长腿困难，导致第6、第11、第14道次孔型未充满，轧件腿端未被加工，从而出现翼缘端部“龟裂”缺陷。为此，对孔型系统进行了优化，成品翼缘端部“龟裂”缺陷得以消除。     

小规格高强度热轧H型钢孔型优化

为解决H210 mm×134 mm×6 mm×10 mm规格A572(Gr65)高强度热轧H型钢翼缘端部“龟裂”问题,借助有限元模拟软件,对其成因进行了分析。结果表明,A572(Gr65)钢高温塑性较差,当其粗轧段压下量较大且轧槽深度较浅时,粗轧中间坯腿长不足,后续道次长腿困难,导致第6、第11、第14道次孔型未充满,轧件腿端未被加工,从而出现翼缘端部“龟裂”缺陷。为此,对孔型系统进行了优化,成品翼缘端部“龟裂”缺陷得以消除。     

关于大减壁量斜轧延伸工艺的研讨

论述了二辊斜轧管机的连轧特征及其特殊的变形规律,剖析了 Accu Roll轧机变形能力较小的原因和提高其变形能力的途径。论证了短顶头二辊斜轧管机是单机变形能力最大的轧管机,讨论了其各道次减壁量的确定原则和分配规律,举例介绍了其连轧孔型与变形工具的科学设计原则、步骤、内容及其内外减壁区的计算方法。     

轧辊孔型参数对轧制过程影响的数值模拟

本文采用有限元法模拟硬质合金轧辊轧制螺纹钢的过程,研究了轧辊孔型参数对轧制过程的影响,并通过现场轧制实验验证数值模拟的结果。结果表明:轧制规格Φ12 mm螺纹钢过程中,成品前孔采用单椭孔型时,轧件X轴、Y轴、Z轴的最大轧制应力分别为672 MPa、730 MPa、661 MPa,而成品前孔采用平椭孔型时,其X轴、Y轴、Z轴的最大轧制应力分别为731 MPa、855 MPa、815 MPa;X轴、Y轴、Z轴的最大轧制应力分别提高为8.7%、17.1%、23.2%。而在两种轧制条件下,硬质合金轧辊螺纹轧槽内的温升基本相同,最高温度约300℃,而轧制平椭轧件时轧槽的高温区域较多,这是由于在两种轧制条件下塑性变形程度的不同造成。通过现场轧制实验,采用牌号为YGR55的硬质合金轧辊轧制规格Φ12 mm螺纹钢,成品前孔为平椭孔型时,硬质合金螺纹轧辊的单槽过钢量约700吨,而成品前孔为单椭孔型时,其单槽过钢量超过1 200吨。同时表明,有限元数字分析模型能为硬质合金轧辊设计、使用起到重要的参考作用。     

A methodology for roll pass optimization for multi-pass shape rolling

Improper roll pass designs can lead to either underfill, which results in the formation of hairline cracks on the surface of the finished bars, or overfill, which results in roll overloading and the formation of fins. Therefore, to reduce downtime and improve yields, it becomes important to design an acceptable roll pass in reasonable time. This paper presents a methodology for roll pass optimization (improvement of pass design). This methodology uses three-dimensional finite element simulation along with empirical procedures to arrive at an iterative scheme for reducing the number of passes and improving metal flow in the passes. This methodology is applied to improving an existing seven pass square-to-round sequence resulting in reduced number of passes, and improved reduction in area and distributions of effective strains in the rolled product.     

A RESEARCH ON THE CHANGE OF MECHANICAL PROPERTIES IN THE ROLLING OF HEAVY RAILS

文中详细分析了目前孔型设计对于钢轨质量的影响的各种因素和存在的问题,并对于帽形孔中切入楔子的深度和角度进行了比较细致的研究。此外在钢轨轧制过程中每一道次机械性能的变化作了全面的比较分析并探讨了产生这些变化的原因。 结果指出了: 1.在帽形孔中切入楔子的深度和角度的变化,对轨底的机械性能影响不大,因此可以采用比较矮而钝的楔子。此外不均匀变形对成品性能的影响亦不大,因此采用2个或4个帽形孔主要决定于设备条件和生产情况。 2.随着轧制道次的增加,轧件性能有很大的变化。在第二孔或第三孔轧制后,轧件的机械性能有下降的现象,但第六孔以后,轧件的性能则变化很小。较快冷却情况下,加工温度对成品的机械性能影响不大,因此可以考虑提高加工温度、加工量和轧制速度,从而把孔型数目减少。