极薄带轧制过程的晶体塑性有限元分析

极薄带轧制过程中,当轧件厚度降低到与晶粒尺寸同一量级时,其变形在很大程度上受到晶粒形态和取向等内部组织状态的影响,传统塑性理论不能直接用于微观塑性成形的分析。介绍了采用晶体塑性有限元方法对极薄带轧制过程所做的研究,如轧件厚度和晶粒尺寸对轧制变形的影响、塑性变形时滑移系的激活和运动等。     

工业纯铝在室温和深冷轧制条件下的微尺寸效应

对1060工业纯铝分别进行室温轧制和深冷轧制,取成品厚度为300、200、100、50和25μm 5组试样进行拉伸试验。结果表明,经过室温轧制的轧件,当其厚度减薄至100μm时出现微尺寸效应,即厚度大于100μm时随厚度减小抗拉强度增大,厚度小于100μm时随厚度减小抗拉强度减小;发现100μm是纯铝室温轧制时出现尺寸效应的临界值。与室温轧制相比,经过深冷轧制轧件微尺寸效应的临界值相同而表现形式不同,厚度小于临界值100μm后其抗拉强度随厚度减小而增加的速度加快。在相同厚度条件下,深冷轧制后的轧件比室温轧制的晶粒内部亚结构更细小,分析认为这是其强度高于室温轧制的一个原因。     

极薄带最小可轧厚度研究新进展

最小可轧厚度是轧制理论中的一个经典问题,轧件厚度逐渐减小到接近一个极限,而不能再继续减薄。异步轧制引入了异速比的概念,轧件因上下表面摩擦力不同而产生搓轧作用,使金属更容易变形,此时是否还有最小可轧厚度需要进一步研究。实验发现,搓轧区比例是影响最小可轧厚度的关键参数,在此基础上推导了异步轧制条件下的最小可轧厚度新公式。并指出接近全搓轧时,最小可轧厚度可趋近于0;是否能达到,取决于轧制过程是否因裂纹、孔洞、褶皱等原因导致的断带而终止。     

轧件形状尺寸柔性轧制的特点和应用

介绍了轧件形状尺寸柔性轧制技术。在钢板柔性轧制方面，分别阐述了变厚度、变宽度和圆形等异形钢板的生产和应用，以及常规和带活套两种冷轧差厚板轧制方法的技术特点及应用；在型钢柔性轧制方法方面，分别给出了外部尺寸固定H型钢轧制方法、可变腹板深度的H型钢轧制方法及孔型系统图。最后，讨论了横向变厚度轧制及三维变厚度轧制的类型、特点及其轧制方法和应用实例。     

速度对极薄铝箔轧制的影响

将有限元静力分析软件ANSYS/Multiphysics对铝箔轧机辊系的计算结果——工作辊辊形作为已知辊形,利用有限元显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,将工作辊视为刚性体,轧件作为变形体,分别模拟了0.045mm入口厚度的铝箔在不同轧制速度时的轧制过程,得到了不同的出口板厚分布及板形值,分析了速度变化对极薄铝箔轧制的影响,提出了极薄铝箔轧制宜采用的最佳速度制度。     

晶粒尺寸效应对铜极薄带轧制变形机制影响的模拟研究

采用退火态轧制铜箔为原料,进行晶粒尺寸效应的箔轧实验和晶体塑性有限元模拟。基于率相关晶体塑性理论,开发用户材料子程序(UMAT),建立轧制铜极薄带的晶体塑性有限元模型,改进Voronoi图种子生成的随机性,建立反映晶粒形貌、晶界不规则性的多晶极薄带几何模型,并编写赋予多晶取向的算法,用以控制多晶取向及织构分布,研究晶粒尺寸效应对其变形机制的影响。结果表明:在铜极薄带中尺寸较小晶粒中产生的剪切带相对于尺寸较大晶粒中产生的要均匀,可较好地减小变形局部化;不同晶粒尺寸铜极薄带的滑移系启动和累积滑移存在显著差异,启动的滑移系随晶粒尺寸的减小而增多;表层晶粒和内部晶粒的约束差异导致变形后晶粒取向主要绕横向(TD)进行旋转,旋转角度和极点分散度随晶粒平均尺寸的减小而减小。箔轧实验和模拟得到的轧制力-晶粒尺寸曲线基本一致,即晶粒取向对轧制力的影响随晶粒平均尺寸的减小而减弱。     

铝箔最小可轧厚度的探讨

本文在推导常见最小可轧厚度公式基础上，引入爱克伦德公式，导出一个更适于铝箔轧制的最小可轧厚度公式。同时分析了轧件宽度对最小可轧厚度的影响。提出了使铝箔厚度继续减薄的可能措施在于减小摩擦系数和降低轧件变形抗力。     

极薄带微轧制技术研究与应用新进展

随着3C产品微型化和微制造技术兴起,在电子、计算机、医疗、能源、交通等相关行业对高质量金属极薄带出现了现实需求和迫切期待,极薄带微轧制生产与研究成为本行业的新热点。介绍了极薄带材的研究、生产和应用状况,分析了极薄带微轧制条件和变形特点,介绍了东北大学极薄带课题组研究工作的新进展,探讨了极薄带微轧制生产与研究的发展方向。     

二切分带肋钢筋计算机辅助孔型设计

在进行带肋钢筋切分轧制时,孔型设计中存在形状选择、尺寸计算等难点,为此编制了一套切分轧制带肋钢筋计算机辅助孔型设计系统。分析了二切分带肋钢筋计算机辅助孔型设计系统的特点及双斜哑铃孔的优越性,并介绍了其轧件面积的计算方法。     

螺纹钢三切分轧制轧件尺寸影响因素的分析

借助有限元分析软件MARC/Autoforge,对螺纹钢三切分轧制进行了有限元模拟,定量分析了切分后轧件尺寸变化的影响因素。分析表明,预切分道次对轧件的尺寸有一定的调节作用,矩形坯料的宽度与厚度是影响切分后轧件尺寸变化的主要因素。     

铝箔冷轧工艺润滑状态与润滑效果研究

铝箔冷轧工艺润滑中,采用综合考虑变形区膜厚比、摩擦因数、轧后表面质量与轧制油添加剂影响性相结合的方法,综合评价润滑状态。结果表明:入口处的油膜厚度明显小于综合表面粗糙度,获得的轧后铝箔表面质量较好,轧后铝箔表面粗糙度都比仅加入基础油时的有所降低,添加剂已经发挥作用,润滑状态以边界润滑为主。     

0.0063mm厚超宽(1930mm)铝箔轧制工艺研究

结合公司开发超宽铝箔轧制的课题,通过对超宽、超薄铝箔轧制的关键因素分析、优化和控制,成功批量轧制成品宽度为1 930 mm、厚度为0.0063 mm的双零铝箔,突破了国内铝箔轧机最大设计1 920 mm的宽度,提高了设备利用效率,满足了客户对超宽规格铝箔的需求。     

锥台复合截面环件精密轧制毛坯的优化设计方法

针对广泛用于油气管道阀门、航空发动机机匣及结合环中的锥台复合截面环件较难同时获得所需的直径尺寸和台阶形状的问题,提出"等壁厚型"和"变壁厚型"两种环坯设计方法。借助ABAQUS模拟平台,建立两种轧制环坯设计下的锥台复合截面环件轧制过程的有限元仿真模型,分析两种环坯轧制过程中的台阶充型规律及最终的成形环件尺寸误差。结果表明,"变壁厚型"环坯比"等壁厚型"环坯轧制成形后尺寸精度高。为获得最优的尺寸精度,在"变壁厚型"环坯设计基础上,添加尺寸修正系数η。通过对比不同修正系数η下的环坯轧制成形尺寸精度,得出尺寸修正系数η在1η1.1范围内的"变壁厚型"环坯为最优环件轧制毛坯。基于模拟结果,在WD51Y-250多功能轧环机上进行锥台复合截面环件轧制实验,验证有限元模拟的可靠性和环坯设计方案的可行性。     

双张铝箔暗面亮点缺陷的研究

试验了双合轧制铝箔时工艺因素对暗面亮点缺陷的影响。试验表明,形成亮点缺陷的主要原因是双合轧制暗面的摩擦状况局部异常。控制双合油及轧制油的理化指标,确保轧辊表面和轧制材料表面质量均匀、无损伤,可消除亮点缺陷。     

Influence of different rolling routes on mechanical anisotropy and formability of commercially pure titanium sheet

Influence of three different rolling routes on mechanical anisotropy and formability of commercially pure titanium sheet was investigated. Route A and Route B are unidirectional rolling (UR) where the rolling direction is along initial rolling direction (RD) and transverse direction (TD), respectively. Route C is cross rolling (CR) where the rolling direction is changed by 90° after each rolling pass. The microstructure and texture, tensile mechanical properties including strength and elongation, and also the anisotropy of the UR and CR sheets were investigated at room temperature. The XRD results indicate that the texture intensity of rolled samples gradually weakens from Route A to Route C. Compared with Route A and Route B rolled samples, the Route C rolled samples show a smaller planar anisotropy. The deep drawing tests reveal that cross rolling can avoid the occurrence of earing. Erichsen tests indicate that rolling routes have an effect on stretch formability of pure titanium sheet.     

7μm铝箔双合轧制板形模拟研究

根据体积不变定律,推导了铝箔轧制的前张力横向分布公式,建立了考虑工作辊端部压靠的板形数学模型,应用该模型,完成了轧制工艺参数对7gn铝箔板形影响的模拟研究、模拟结果对指导宽幅高速7μm铝箔的生产有一定的实用价值。     

张力对大宽厚比铝箔板形的影响

将有限元静力分析软件ANSYS/Multiphysics对铝箔辊系的计算结果———工作辊辊形作为已知辊形,利用有限元显式动力分析软件ANSYS/LSDYNA,将工作辊视为刚性体,轧件作为变形体,分别模拟了大宽厚比条件下(宽厚比为1656、3118)0.32mm、0.17mm厚度的铝箔轧制过程,得到了改变前后张力时,两种厚度铝箔不同的板形,分析了张力变化对两种厚度铝箔板形的影响,提出了铝箔轧制宜采用的最佳张力制度。