钢管斜轧穿孔过程的三维有限元数值模拟及分析

本文以某厂狄舍尔(D iescher)穿孔机为研究对象,应用DEFORM-3D非线性有限元分析软件对实心圆坯二辊斜轧穿孔过程进行了三维热力耦合数值模拟,通过分析圆坯的应力应变场和温度场及顶头穿孔过程中的温度场分布特征,得出管坯最大应力、应变、温度最高处位于管坯与轧辊、导盘接触区。顶头轴向温度梯度明显,头部温度最高。为改善顶头的工作环境和提高其使用寿命提供了理论依据。     

二辊斜轧穿孔时圆坯断面的变形分布和发展

为了分析二辊斜轧穿孔时中心金属的变形和裂断机理,确立穿孔变形的工艺实质.研究了圆坯斜轧时断面上变形的分布.采用反映二辊斜轧变形特点的合理研究方法,通过实验确立了沿断面直径上变形强度呈W形分布并不断加剧的规律,即: 1.沿圆坯断面上变形强度的分布是不均匀的,呈W形.边缘层和中心层的变形强度比过渡层为大. 2.随直径压下量增加,其不均匀性不断加剧. 3.孔腔形成前,中心金属业已发生明显的塑性变形.孔腔开裂属韧性断裂. 4.采用不同试验方法所得结论相似.     

THE DISTRIBUTION OF DEFORMATION IN TUBE ROUNDS DURING MANNESMANN PIERCING

为了分析二辊斜轧穿孔时中心金属的变形和裂断机理,确立穿孔变形的工艺实质.研究了圆坯斜轧时断面上变形的分布.采用反映二辊斜轧变形特点的合理研究方法,通过实验确立了沿断面直径上变形强度呈W形分布并不断加剧的规律,即: 1.沿圆坯断面上变形强度的分布是不均匀的,呈W形.边缘层和中心层的变形强度比过渡层为大. 2.随直径压下量增加,其不均匀性不断加剧. 3.孔腔形成前,中心金属业已发生明显的塑性变形.孔腔开裂属韧性断裂. 4.采用不同试验方法所得结论相似.     

二辊斜轧穿孔时实心圆坯的应力和应变场及温度的分布

用ＭＡＲＣ／Ａｕｔｏｆｏｒｇｅ 软件对斜轧穿孔时圆坯在穿孔准备区的斜轧过程进行了三维热—力耦合分析, 得到了应力、应变场和温度场的分布特征, 其与物理模拟的结果吻合较好。本研究支持了实心坯斜轧时中心孔腔形成的 “综合应力”理论, 并发现了新的应力分布特征。     

Y型三辊连续式钢丝冷轧机

目前,国外对高效轧机的研究工作正予以充分重视。据资料报导,利用三辊孔型轧制圆坯时,变形效率为二辊轧制时的1.85倍,而四辊轧制则为二辊轧制时的1.94倍。在延伸率相同的轧制条件下,三辊轧制时的压力比二辊轧制时的压力降低40％,而四辊轧制则降低55％。     

二辊斜轧穿孔时实心圆坯的应力和应变场与温度的分布

用ＭＡＲＣ／Ａｕｔｏｆｏｒｇｅ软件对斜轧穿孔时圆坯在穿孔准备区的斜轧过程进行了三维热－力耦合分析，得到了应力，应变场和温度场的分布特征，其与物理模拟的结果吻合较好。本研究支持了实心坯斜轧时中心孔腔形成的“综合应力”理论，并发现了新的应力分布特征。     

用改进的有限元模型分析二辊斜轧穿孔过程

借助有限元软件MSC.SuperForm2005,建立了新型的2D模型.采用Oyane断裂准则对圆坯二辊斜轧时的内撕裂形成过程进行二维热-力耦合数值模拟.模型中不仅反映了轧辊送进角和轧辊入口锥角的影响,而且还考虑了辊径的影响.结合宝钢140 mm全浮芯棒连轧机组Diescher穿孔机的工具和变形参数,分析了管坯斜轧时的应力应变状态和韧性断裂的特征值的分布状况,得到了管坯临界压下率.数值模拟结果与实际吻合较好,从而对生产过程合理确定变形参数有指导意义.     

二辊斜轧实心圆坯三维有限元分析及中心孔腔形成机制

本文用ＭＡＲＣ／Ａｕｔｏｆｏｒｇｅ软件对圆坯二辊斜轧过程进行了三维热－力耦合弹塑性数值模拟，得到了轧件的变形强度分布形态及应力分布特征。     

二辊锥形辊穿孔与三辊鼓形辊穿孔对比分析

对比分析了二辊斜轧锥形辊穿孔机与三辊斜轧鼓形辊穿孔机的结构和变形特点,并通过现场试验,比较了两种不同穿孔方式对坯料的适应性及对钢管表面质量的影响,得出二辊斜轧锥形辊穿孔机无论在穿孔能力、轧机稳定性方面,还是在产品尺寸精度和表面质量方面都具有明显优势。     

关于锥形辊穿孔机的穿孔原理及应用问题的讨论

论述了二辊斜轧锥形辊穿孔机的穿孔原理及其应用范围。指出最大限度地抑制孔腔的发生,消除孔腔,不是二辊斜轧穿孔合理工艺追求的目标。通过对轧辊辊型的对比,认为二辊斜轧桶形辊穿孔机和二辊斜轧锥形辊穿孔机一样,也能适应连铸坯直接穿孔和高合金钢(包括部分难变形合金)制管的要求。     

Design of RT Equal Channel Angular Pressing Pure Titanium Workpiece by Finite Element Simulation

为了优化室温下等通道转角挤压纯钛工件的几何形状,采用三维有限元软件模拟了纯钛工件的变形行为。通过对比分析工件形状和尺寸对损伤因子、挤压力以及剪切带处应变速率分布等参数的影响,获得了工件最佳几何形状。仿真结果表明,方条形工件的损伤因子大于圆棒型工件,且高于纯钛材料的临界损伤因子,表明方条形工件不利于变形,易产生表面裂纹。3D模拟结果表明,直径为15 mm的圆棒型工件具有最小的损伤因子,适中的挤压载荷以及相对均匀的应变分布。依据仿真结果提供的最佳工件,即直径为15 mm的圆棒型工件,室温下成功挤压出直径15 mm的纯钛圆棒。挤压后样品截面上硬度分布均匀,与3D仿真所预示的均匀应变分布相一致。     

连铸坯凝固过程的数值模拟研究

研究了拉速和过热度相关工艺参数对铸坯温度场的影响规律,利用Fluent软件模拟石油套管用钢37Mn5铸坯的连铸凝固过程,分析了连铸坯凝固传热过程的温度场。讨论了不同过热度和拉坯速度条件下铸坯温度场的分布情况。总结了连铸圆坯凝固过程的传热特点,优化了工艺参数。结果表明,优化后的工艺参数可以指导生产实践。     

一种新的旋流连铸技术——电磁旋流水口

日本及中国的学者研究表明,在连铸过程中浸入式水口内的旋转流动可以有效改善结晶器内的流体流动状态并提高钢坯的表面和内部质量。笔者提出一种新的旋流连铸技术,即利用水口外的旋转电磁场对钢液的洛伦兹力,使水口内钢液形成旋转流动。对圆形电磁旋流装置作用下圆坯及方坯连铸过程结晶器内钢液流场进行了三维数值模拟,分析了350 A电磁旋流作用下圆坯及方坯结晶器内钢液流场。结果表明：①水口电磁旋流使得圆坯结晶器内的钢液都处于旋转状态。②有旋流时,在方坯结晶器角部的附近可以观察到水平流动;钢液的冲击深度更小,上返流增强。     

雾化沉积棒坯的生长机制研究

利用计算机数值模拟技术与实验相结合,研究了喷射成型过程中棒坯的生长机制。结果表明：在雾化沉积棒坯过程中,当工艺参数合适且接收器后退速度ｖ〈ａ．ｃｏｓφ时,在经过一个瞬时时,沉积态棒坯将以等直径的方式生长。在其它工艺参数恒定的条件下,调整接收器的后退速度ｖ,可制备出不同直径的沉积态棒坯。在结束阶段,随着中间包内金属熔体液面高度的降低,熔体质量流率不断减少,喷射轴中心的喷雾密度函数ａ下降,此时,依靠相     

连铸圆坯表面气孔缺陷的分析

国内连铸圆坯大多采用“转炉＋LF炉”或采用生产节奏较快的“电炉＋LF炉”生产．有时发现连铸圆坯存在一种表面气孔缺陷,其形态特征与铸坯常见的表面针孔、皮下气泡和内部气孔有明显的不同。简要分析了这种连铸圆坯表面气孔缺陷产生的机理和表现特征,据此提出了控制连铸圆坯表面气孔缺陷产生的措施。     

钢管冷斜轧工艺与试验研究

针对传统钢管冷轧(拔)生产方式存在的问题和钢管深加工的需要,根据斜轧过程中轧件运动和金属变形的特点,探索了钢管冷斜轧成型的必要条件,并采用刚塑性有限元方法,计算其变形过程的速度场、应变和应力,设计符合钢管冷斜轧特点的轧辊辊型。通过理论分析和工业性试验,证明了该工艺的可行性和实用性。该工艺能够部分替代钢管冷轧冷拔工艺,也可用于双金属管材的复合加工。     

连铸恒温出坯电磁感应加热温度场分布与演变

连铸恒温出坯是实现连铸直轧的有效手段,为了实现圆坯恒温出坯的目的,依据感应加热原理提出在连铸坯切割段变功率感应加热恒温出坯的方法,通过数值模拟研究了恒温出坯方法的可行性。研究发现,通有交流电的感应线圈在铸坯内部产生磁场和感应电流,上述物理场主要集中在铸坯表面。此外,感应电流产生的焦耳热对连铸坯起到均温作用,均温效果随着电流频率或铸坯移速的增大先增强后减弱。研究表明,变功率感应加热实现圆坯连铸恒温出坯的方案是可行的。为了优化感应加热功率,建立了感应线圈加热功率计算模型。根据感应线圈加热功率计算模型,实现恒温出坯的加热功率与连铸坯几何尺寸、物性参数、初始温度、运动速度和线圈长度密切相关。     

Severe plastic deformation of commercially pure aluminum using novel equal channel angular expansion extrusion with spherical cavity

Equal channel angular expansion extrusion with spherical cavity (ECAEE-SC) was introduced as a novel severe plastic deformation (SPD) technique, which is capable of imposing large plastic strain and intrinsic back-pressure on the processed billet. The plastic deformation behaviors of commercially pure aluminum during ECAEE-SC process were investigated using finite element analysis DEFORM-3D simulation software. The material flow, the load history, the distribution of effective strain and mean stress in the billet were analyzed in comparison with conventional equal channel angular extrusion (ECAE) process. In addition, single-pass ECAEE-SC was experimentally conducted on commercially pure aluminum at room temperature for validation, and the evolution of microstructure and microhardness of as-processed material was discussed. It was shown that during the process, the material is in the ideal hydrostatic stress state and the load requirement for ECAEE-SC is much more than that for ECAE. After a single-pass ECAEE-SC, an average strain of 3.51 was accumulated in the billet with homogeneous distribution. Moreover, the microstructure was significantly refined and composed of equiaxed ultrafine grains with sub-micron size. Considerable improvement in the average microhardness of aluminum was also found, which was homogenized and increased from HV 36.61 to HV 70.20, denoting 91.75% improvement compared with that of the as-cast billet.     

PREPARATION OF ROUND BILLETS BY SPRAY FORMING TECHNOLOGY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｓｐｒａｙｆｏｒｍｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｍａｋｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｒａｐｉｄｓ...