铝合金板材异步轧制翘曲缺陷的有限元数值分析

利用非线性有限元数值模拟方法,对异步轧制过程中轧板金属流动的速度场、应变场、变形区内由摩擦引起的"搓轧区"现象及附加剪切变形区的受力进行研究,并分析这些因素对翘曲的影响规律。结果表明,由于轧板上下部分变形速度不同,在稳定轧制阶段始终存在速度差,导致轧向和法向的变形不对称,并引起轧板厚向上不同部位产生应变差,最终导致翘曲。另外,由于"搓轧区"上下两部分所受轧辊摩擦力方向相反,由此产生的正弯矩和贯穿轧板厚向的附加剪切变形,也是引起翘曲的重要因素。     

预处理对异步轧制6016铝合金板材成形性能的影响

通过拉伸试验、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等表征方法,研究了异步冷轧前预处理工艺对6016铝合金板材织构及成形性能的影响。结果表明:异步冷轧前预时效处理可提高该铝合金成品板材的强度而不明显降低其塑性,且其平面各向异性指数IPA值明显减小;塑性应变比$bar{r}$值以及杯突值I_E成形性能指标均有所提高且分别达到0.89和8.27。铝合金板材获得较好综合性能的主要原因在于经时效预处理铝合金成品板材的剪切织构E{111}<110>和F{111}<112>的强度略微提高以及晶粒尺寸的减小。     

基于流函数法的铝合金板材异步轧制应变计算数学模型

作为一种剧烈塑性变形技术,异步轧制是提高铝合金板材变形均匀性的重要方式。但由于异步轧制中存在多变量、强耦合、非线性等特点,其厚度方向变形机制难以精准解析。为深入研究异步轧制厚度方向变形情况,建立了一种板材异步轧制沿厚度方向应变计算模型。根据轧制过程的运动学特点,变形区被分为刚性-塑性-刚性区。在此基础上对变形区边界条件进行了修正,并采用流函数法建立近真实的运动学容许速度场。根据最小能原理和线性化积分手段建立了轧制功率消耗模型,解决了计算过程中的多参量非线性耦合问题,实现了变形区边界模型的快速计算。结合速度分量与应变速率分量,最终建立了异步轧制轧后应变计算模型。为了验证理论模型的准确性进行了数值模拟与异步轧制试验。与试验结果进行对比,计算结果最大误差为13.44%,最小误差为1.33%,整体计算耗时缩减到1 s以下。模型的建立可为异步轧制板材质量调控与预测提供重要理论参考。     

异步轧制对3004铝合金变形织构及制耳率的影响

以３００４铝合金为实验材料，研究了异步轧制对该合金的变形织构以及相应的制耳率的影响。实验表明：异步轧制和同步轧制板的主要变形织构是相同的，均为纯铜型织构｛１１２｝＜１１１＞＋｛２１３｝＜３６４＞＋｛１１０｝＜１１２＞，但异步轧制产生的变形织构较同步轧制的强度高，且随异步轧制速比的提高而增强。同时，异步轧制的板材中还出现｛００１｝＜１１０＞织构。另外，在相同压下率的情况下，异步轧制板材的深冲制耳率均大于同步轧制的制耳率     

平均道次压下率对异步轧制-固溶6016铝合金板材显微组织的影响

在累积变形量一定时,在异步轧机上分别采用9、5、3、2道次,平均道次压下率分别为16%、27%、40%、55%的工艺强剪切轧制了6016铝合金板材,并在加热炉中进行540 ℃固溶处理30 min。借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线衍射仪(XRD)对显微组织特征及宏观织构进行表征。结果表明,随着道次压下率增加,第二相数量增多,E、F及r-cube剪切织构强度增强。经固溶处理后,剪切织构强度略微下降。道次压下率为55%的合金板材在固溶后,基体晶粒及第二相粒子均得到细化,平均晶粒尺寸为44.5 μm,第二相粒子尺寸为0.3~0.5 μm,弥散分布在基体中。     

碳钢/不锈钢复合厚板热轧头部翘曲有限元模拟

针对复合厚板轧制过程头部翘曲问题,采用ABAQUS软件进行有限元建模分析,对网格无关性进行了验证,得出了合理的单元尺寸;研究了板坯来料厚度、轧制压下率、板坯上下表面温差及轧辊速比对复合厚板头部翘曲的影响规律。     

异步轧制对3004名合金变形织构及制耳率的影响

以３００４铝合金为实验材料，研究了异步轧制对该合金的变形织构以及相应的制耳率的影响。实验表明：异步轧制和同步轧制板的主要变形织构是相同的，均为纯铜型织构｛１１２｝〈１１１〉＋｛２１３｝〈３６４〉＋｛１１０｝〈１１２〉，但异步轧制产生的变形织构较同步轧制的强度高，且随异步轧制速比的提高而增加。同时，异步轧制的板材中还出现｛００１｝〈１１０〉织构。另外，在相同压下率的情况下，异步轧制板材的深冲制耳率大     

异步轧制驱动的等通道转角大应变技术

针对同步轧制驱动等通道转角大应变技术中主动轮扭矩与总扭矩之比过大的问题,采用有限元软件Defrorm-3D研究了异步轧制对轧制驱动等通道转角大应变技术的影响,分析了工件的大应变过程.结果表明:采用下轮比上轮转速低的异步轧制驱动,能够降低主动轮扭矩;与同步轧制驱动相比,可有效缓解主动轮扭矩与总扭矩之比过大这一现象,但其产生的有效应变有所降低.当下轮的转速在0.1 rad/s或以下时,工件的形貌较为光整;反之工件表面则出现严重的凹凸不平,甚至出现局部开裂现象.在对称转速下,当下轮比上轮的转速低时,装置的能耗特性低.     

异步轧制法在平整机上的应用

本文叙述了在工业性生产中将异步轧制工艺用于老平整机改造后,取得了良好的平整效果,同时讨论了异步平整中出现的一些情况。     

铝合金板材同步/异步轧制变形行为有限元分析

铝合金异步轧制过程中应变演化历程以及该工艺引进的强烈附加剪切应变在轧制变形区内的变化规律细节研究还不充分。建立了不同异速比i下的铝合金板材轧制有限元模型,基于轧板在异步轧制变形区内应变历程计算,对剪切应变、沿轧制方向应变及等效应变进行了分析。结果表明,附加剪切应变在中性点前后存在正负剪切效应,异步轧制引进的总剪切应变γ是正剪切γ+和负剪切γ-的绝对值之和;另外,得到了异速比(同步轧制i=1)对轧板搓轧区宽度、剪切应变历程和等效应变沿厚度分布趋势的影响规律。     

异步轧制AZ31镁合金板材在退火处理中的组织性能演变

研究了异步轧制AZ31镁合金板材经200～350 ℃退火30～120 min后的组织性能演化.在试验条件下,AZ31镁合金板材在200 ℃退火时,随保温时间的延长,组织的均匀程度和晶粒尺寸没有明显变化;在300 ℃退火30 min,基本完成再结晶过程,获得均匀细小的等轴晶,保温时间增加到60 min时,部分再结晶晶粒长大;在350 ℃退火30 min和60 min,均在完成再结晶的同时晶粒长大;300 ℃退火30 min后AZ31镁合金板材的综合性能较好,室温抗拉强度为315 MPa,伸长率为33.0%.     

异步轧制AZ31镁合金板材室温冲压性能研究

文章主要对异步轧制AZ31镁合金板材室温冲压性能进行了研究,以探讨提高镁合金板材冲压性能的途径。结果表明,异步轧制有利于板材的晶粒细化,其晶粒尺寸约为7.6μm,明显小于普通轧制板材的12.5μm;而由于异步轧制过程中剪切变形的作用,异步轧制使板材的(0002)基面晶粒取向减弱;与普通轧制相比,异步轧制板材的应变硬化能力增加,屈服强度降低,制耳参数减小,但塑性应变比也降低,这可归因于异步轧制所导致的晶粒细化和晶粒取向的改变。     

同步和异步轧制AZ31镁合金板材的织构及力学性能

采用同步轧制(NR)和异步轧制(AR)工艺对AZ31镁合金挤压板材进行了轧制,研究了轧制过程中组织和织构的演化,以及总压下量和异步比对轧材组织、织构和力学性能的影响。结果表明,在压下量为3%～15%的范围内,同步轧制与异步轧制板材在晶粒尺寸以及均匀性上有相似的变化趋势。轧制过程中,在变形初期,随压下量的增加,孪晶数量不断增加,孪晶使同步轧制与异步轧制板材中晶粒取向都发生偏转,即C轴趋向于垂直于法向(ND),从而使初始挤压板材的丝织构强度减弱;而当压下量达到24%时,孪晶大量减少或消失。在压下量为3%～24%的范围内,同步轧制对板材力学性能的影响并不明显,峰值应变呈交替变化;异步轧制板材在压下量达到24%左右时,表现出了良好的塑性变形能力,抗拉强度达到309MPa,峰值应变达到0.163。     

轧制变形速率对7050铝合金板材淬火敏感性的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射以及硬度测试研究轧制变形速率对7050铝合金微观组织演变的影响,分析轧制变形速率影响合金淬火敏感性的微观机理。结果表明:变形速率较小时(5 s?1和8 s?1),合金再结晶分数低,试样中存在大量的亚组织结构,亚晶粒的尺寸较小,晶界较难分辨,为小角度晶界,固溶慢速淬火的试样中少量η平衡相在亚晶界上形核析出;随着变形速率的增加,亚晶长大,晶界平直逐渐向大角度晶界转变,η平衡相在晶界上析出增加,在亚晶内部亦有明显析出;当变形速率升高至15 s?1时,固溶后试样的再结晶百分数明显增加,在大角度晶界处以及再结晶晶粒内出现大量非均匀形核析出,同时,在亚晶区域观察到较多析出,与微观组织演变对应,合金时效态硬度性能测试结果表明:随着轧制变形速率增加,慢速淬火的试样力学性能损失变大,合金淬火敏感性增加。     

喷射沉积耐热铝合金8009板坯轧制工艺及其对板材组织性能的影响

研究了喷射沉积Al-8．5Fe-1．3V-1．7Si(8009)耐热铝合金板坯的轧制工艺，观察了轧制态板材的微观组织。实验结果表明：当变形程度达到60％左右，合金致密化阶段已基本完成；变形程度达到86.4％时，材料的相对密度为99％；合金金相组织微细均匀，未观察到明显的孔洞；成品板材在室温下σb=430MPa，δ=10％，350℃保温420s后测得σb=202MPa，δ=25．5％。     

异步轧制对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对不同轧制温度、道次压下量以及轧制路径等工艺条件下所制备的AZ31镁合金板材的组织和性能进行了研究。结果表明,当温度由623K升到723K时,晶粒发生长大,孪晶消失,板材的抗拉强度由275MPa降到250MPa,伸长率则由14.5%增加到18%;当道次压下量从5%增加到20%时,晶粒逐渐得到细化,板材的抗拉强度由道次压下量为5%时的265MPa增加到20%时的300MPa,伸长率则由18%降到15%;轧制路径的改变,使不同板材中孪晶的数量产生改变,路径A中的孪晶较多,伸长率较低,强度较高,路径D中的孪晶较少,伸长率较高,强度较低。     

异步轧制对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对不同轧制温度、道次压下量以及轧制路径等工艺条件下所制备的AZ31镁合金板材的组织和性能进行了研究。结果表明．当温度由623K升到723K时，晶粒发生长大，孪晶消失，板材的抗拉强度由275MPa降到250MPa，伸长率则由14．5％增加到18％；当道次压下量从5％增加到20％时，晶粒逐渐得到细化，板材的抗拉强度由道次压下量为5％时的265MPa增加到20％时的300MPa，伸长率则由18％降到15％；轧制路径的改变，使不同板材中孪晶的数量产生改变，路径A中的孪晶较多，伸长率较低，强度较高，路径D中的孪晶较少，伸长率较高．强度较低。     

2A12铝合金板材大铸锭顺向轧制工艺研究

2A12铝合金属于Al-Cu系硬铝合金,多采用铸锭横轧方式生产。为了提高成品率,提高轧机潜能,进行了大铸锭顺轧试验。本试验采用不同包铝方式,不同加热时间,不同轧制道次和道次压下量的安排进行研究。对轧后板材表面质量和成品率进行了对比分析。