铜包铝复合扁线轧制变形行为的数值模拟与实验研究

采用三维刚塑性有限元法,研究铜包铝复合线材由圆断面到扁断面的平辊轧制变形行为及其对主要工艺参数的影响,并对模拟结果进行实验验证.结果表明:铜包铝圆线平辊轧制的宽展率和伸长率与压下率之间存在线性关系;当压下率为17.4%和29.4%时,摩擦因数对铜包铝扁线宽展率的影响很小;当压下率为43%时,随摩擦因数的增加宽展率增大;轧辊直径增大,扁线宽展率呈增大趋势,铜层分布的均匀性提高,但影响较小;在总压下率一定时,采用尽可能少的压下道次可使扁线获得更大的宽展率和更均匀的铜层分布;有限元计算结果与实验结果具有较好的一致性.     

铜包铝复合棒材平辊轧制宽展变形行为

对铜包铝复合棒材平辊冷轧时的金属流动进行数值模拟和实验研究.结果表明:由圆断面至扁断面的第一道次平辊轧制中侧边以变形宽展为主;在后续道次的平辊轧制过程中,滑动宽展的影响增大,侧边变形宽展的影响减小;当压下率为13.3%～26.7%时,摩擦因数对铜包铝棒材宽展率的影响较小,而当压下率大于33.3%时,摩擦因数对宽展的影响增大;铜包铝复合棒材的最大轧制压力在轧制入口端,断面上存在一条"X"状的等效应变带.实验结果与有限元分析结果具有良好的一致性.采用合适的轧制工艺,可获得铜包覆层分布均匀、铜铝复合界面无裂纹和分层、表面质量好的扁排.     

铜包铝复合电力扁排热轧过程温度场的数值模拟

采用刚塑性有限元法,以大型有限元软件DEFORM-3D为分析工具,考虑界面接触传热,对铜包铝复合电力扁排热轧成形过程进行了三维温度场模拟.结果表明:在轧件开始咬入与轧辊接触后,纯铜表面中部的温度先降低后升高,由于纯铜与轧辊的接触传热,轧辊与纯铜的接触部分温度低于铜包铝扁排侧部金属的温度;由于接触摩擦与塑性变形功转化为热量,开始轧制后轧件表面温度有所升高;轧制后铜包铝排铜层表面和铝芯的边部温度高于中部温度,由表及里温度升高;随着压下率的增大,在变形区轧件温度升高幅度增大;随着轧制速度的提高,在变形区铜层和铝芯温度变化更为剧烈,轧制后温降速率减小.     

铝包镁板轧制变形行为的数值模拟

利用有限元法建立的三维模型分析了铝包镁板轧制过程的变形行为及力学行为.分析表明,压下率对材料变形行为及力学行为的影响较大,随压下率的增大,材料的宽展率、伸长率、应力及应变均增大;摩擦系数对材料的变形行为及力学行为影响较小.     

坯料形状对大棒材开坯轧制变形的影响

为研究圆坯和矩形坯两种坯料形状对大棒材开坯轧制变形的影响,采用有限元分析软件MARC对大棒材开坯轧制进行了模拟。模拟结果表明：在箱型孔中开坯轧制时,轧件芯部附近变形区应力状态都是两拉一压,矩形坯残余应力呈两拉一压应力状态而圆坯是三向拉应力状态;矩形坯比圆坯在箱型孔中的充满度好,等效应变分布均匀;当孔型侧壁起限制宽展作用时,轧件芯部呈现两压一拉应力状态,变形向芯部渗透明显,利于芯部孔隙性缺陷的压实。     

嵌入式铝/钢带材轧制复合铝层和钢层厚度的变化规律

采用冷轧复合法制备嵌入式铝/钢复合带材,研究了嵌入式铝/钢带材冷轧复合压下率、铝带初始厚度对轧制复合变形区内铝层和钢层厚度比变化的影响规律;采用切片法计算变形区内界面剪切应力分布,分析了铝层和钢层厚度比变化的原因。结果表明:在特定压下率(r_(con))条件下,从轧制入口到出口变形区铝层与钢层厚度比呈先减小后保持基本不变的变化趋势;当压下率rr_(con)或rr_(con)时,铝层和钢层厚度比(RA/S)呈先减小后增加的变化趋势;当初始铝带厚度由0.50 mm减小至0.10 mm时,r_(con)由45%减小至30%;随着压下率的增加,变形区界面剪切应力增大,该剪切应力使铝层与钢层之间发生相对滑动(rr_(con))、无相对滑动(r=r_(con))和粘着流动(rr_(con));仅当压下率rr_(con)时,拉伸断口铝层与钢层不分层,复合带材具有良好的界面结合状态。     

冷轧铜铝复合板结合界面速度场分析

文章通过有限元速度场研究了冷轧铜铝双层板的复合过程,将该过程中金属的变形特征进行了分析,同时,将有限元计算结果与某工厂数据相结合,分析了轧制速度、压下率、异径同步、异径异步对铜铝双层板复合的影响。研究表明,速度场模型能够更有效地说明铜铝板的复合过程;轧制速度越大,变形区出口处复合面金属流动的同步性越差,复合强度越低;压下率越大, 变形区出口处复合面金属流动的同步性越强,复合强度越高;异径同步轧制铜铝复合板时,辊径比取1.4~1.6,变形区出口处复合面金属流动的同步性越较好,复合强度较高;异径异步轧制铜铝复合板时,轧制速比取1.2,变形区出口处复合面金属流动的同步性越较好,复合强度较高。     

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。     

镁铝爆炸复合板界面轧制变形行为的数值模拟

用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA研究了6061Al/AZ31B/6061Al爆炸复合板的界面轧制变形行为。分析了复合板轧制方向和宽度方向的界面节点在不同轧辊转速和相对压下率下最大等效应力和应变的变化规律,并进行了定量比较。模拟结果表明:不同轧制条件下,镁铝复合板界面各节点的最大等效应变值和应力值呈现不同的分布特点。最大轧制力随相对压下率和轧辊转速而变化。在轧辊转速30 r/min、相对压下率20%时,可以获得较好质量的轧制复合板。结果能为镁铝爆炸复合板的轧制工艺提供理论参考。     

镁/铝爆炸复合板轧制过程的热力耦合数值模拟

镁/铝叠层复合板作为一种新型的叠层复合材料,利用爆炸+轧制的工艺方法生产镁/铝叠层复合板能够充分发挥镁合金和铝合金的性能优势。应用ABAQUS有限元分析软件对镁/铝爆炸复合板在不同热轧工艺下的热轧过程进行模拟,分析了轧制过程中温度、压下率对复合板宽展、等效应变及翘曲程度的影响。模拟结果表明:复合板宽展随温度的升高而略微降低,随轧制压下率的增大而增大;轧制过程中金属主要沿轧制方向进行流动,最大宽展率为3.5%;从复合板头部到尾部,节点的等效应力先升高、再维持水平、最后下降,界面最大等效应变随压下率的增加由0.164增大至0.523;轧制过程中,界面处金属温度高于两侧金属温度,轧制结束后温度由350℃降至237℃;轧制温度为350℃、轧制压下率为30%时,轧制效果最好。