双金属复合无缝钢管冷轧成型过程的数值研究

采用非线性有限元法对不锈钢/碳钢双金属复合钢管的冷轧成型过程进行了数值模拟,得到了钢管在整个冷轧成型过程包括稳定轧制阶段和钢管冷轧脱模以后的位移场和应力应变场.计算结果显示,冷轧成型过程的应力分布十分复杂,在环向没有对称性.本文根据计算结果绘制了钢管的径向、环向及轴向应力分布图.在稳定轧制阶段,径向应力在内层钢管内壁,减径量越大,径向应力越小;环向应力在碳钢和不锈钢界面位置和内层不锈钢管的内壁,减径量越大,环向应力越小;轴向应力与减径量的大小成反比关系.采用冷轧成型工艺生产双金属无缝钢管,成品钢管的直径精度较高,壁厚精度低于直径精度.参数研究表明,计算直径接近理论值,受减径量的影响相对较小;计算壁厚与理论值有一定误差,钢管壁厚精度随减径量的增加而降低.对于本文计算的外径为φ202 mm,壁厚为11 mm的双金属复合管,在减径量为2 mm时的壁厚相对误差仍小于5％.同时,双金属复合管外层碳钢钢管壁厚变化量相对较大而内层不锈钢管的壁厚变化相对较小.论文的研究成果对于双金属复合钢管冷轧成型工艺设计、孔型和轧辊设计具有参考价值.     

双金属复合无缝钢管三辊连轧成型过程的数值模拟

通过Y型三辊二道次冷轧不锈钢/碳钢无缝管双金属复合材料成型过程模拟,得到了双金属复合无缝钢管界面处的结合强度,绘制了无缝钢管成型过程中的轴向应力、径向应力和环向应力,并且对成型钢管的管径与壁厚分布进行了说明。研究成果可为复合无缝钢管成型的工艺参数设计提供参考依据。     

无缝钢管微张力减径过程的数值计算

根据微张力减径机组轧制工艺,采用ANSYS/LS-DYNA大型通用有限元分析软件对无缝钢管的微张力减径过程进行了数值计算,得到了钢管经过各机架时的应力场、应变场、壁厚的分布规律,以及金属的变形状态。模拟结果能够较好地诠释钢管减径过程中出现的壁厚不均等现象,模拟结果与实际生产中钢管变形行为状态基本吻合。研究结果对于技术人员分析、制定和优化钢管减径工艺制度具有较好的实践指导意义。     

不锈钢复合钢管组织及其性能

采取外层先离心浇注10号钢,再浇注内层1Cr18Ni9Ti得到离心复合空心管坯,管坯内外表面加工后进行热挤压和冷轧,试制出了47mm×4.5mm的碳钢/不锈钢复合钢管,对不锈钢离心复合管坯生产复合钢管工艺路线进行研究,并对复合管金相组织、性能及结合层质量等方面进行分析。结果表明,复合管内外层冶金结合良好,晶粒明显细化,终轧后晶粒由铸态时3.0～3.5级变为7.0～8.0级,复合管压扁、弯曲及热处理后晶界腐蚀检验合格。     

自蔓延—离心法制备的不锈钢内衬复合钢管的力学性能

研究了自蔓延－离心法制备的不锈钢内衬（Ｃｒ１３－１４,Ｎｉ１４－１６）复合钢管不锈钢层的力学性能及热膨胀性能。用扫描电研究了拉伸试样的断口形貌,用透射电镜研究了不锈钢层的组织结构。研究表明,不锈钢内衬与基体碳钢之间热膨胀系数相差较大。不锈钢内衬主要由柱状晶组成,柱状晶为奥氏体,柱状晶间有一薄层铁素体,铁素体区有ＡｌＮｉ金属间化合物析出相,在奥氏体和铁素体有相界有α相析出。     

双金属复合无缝钢管斜轧过程的有限元分析

本文应用MARC有限元软件并采用三维热力耦合的弹塑性有限元法,对不锈钢/碳钢双金属复合无缝钢管斜轧过程进行了有限元分析,得到了坯料断面孔型变形图,分析得出了应力、应变与温度场的分布,根据数值计算结果绘制了管坯斜轧过程中辊缝下断面沿圆周的轴向应力、环向及径向应力分布曲线,并根据应力分布特点解释了钢管斜轧过程成形机理。研究成果可以为工艺参数的设计提供参考。     

碳钢/不锈钢双金属复合三通液压胀形数值模拟及试验

为研究液压胀形工艺过程中碳钢/不锈钢双金属复合三通的成形性能,利用有限元模拟软件对碳钢/不锈钢双金属复合三通的液压胀形工艺进行优化计算,分析主要工艺参数对液压胀形支管高度与壁厚均匀性的影响;根据工艺参数模拟计算的结果,对碳钢/不锈钢双金属复合三通进行了实际冷成形试验。结果表明,内压力越大、摩擦系数越小,支管高度越高;摩擦系数越小、轴向进给速度越小,壁厚均匀性越好。实际冷成形试验结果与有限元模拟结果基本吻合。     

金属轧制复合过程微观变形行为的分子动力学建模及研究

基于分子动力学方法研究金属层合板轧制复合过程界面区材料的微观变形行为,从力学性能和位错运动的角度,对比研究双金属FeCrNi/Fe与单金属的压缩变形,揭示非共格界面对金属微观变形行为的影响。结果表明,双金属模型与2种单金属模型在应力-应变关系和变形行为规律方面都存在明显差异;由于复合界面的存在,变形过程中双金属模型纯Fe基体中的位错在界面附近积累,界面原子的局部剪切作用使FeCrNi基体中的位错形成变得容易,降低了FeCrNi基体的屈服强度;复合界面对于变形过程中位错传播的阻碍作用,使材料抵抗塑性变形的能力得到提高,变形过程中2种金属基体内位错密度的交替变化导致2种金属基体的变形量也对应呈现交替变化的特殊现象。     

无缝钢管张力减径过程的有限元分析

根据张力减径机组轧制工艺,采用非线性有限元法建立了三维热力耦合弹塑性有限元模型,运用该模型对实际张力减径过程进行了数值模拟,得到了管坯的温度场、应变场和应力场分布规律,分析了管坯经过各机架时的壁厚变化。模拟得到的轧制力能参数与现场实测结果吻合较好,为张力减径过程的工艺理论研究提供了依据。     

Y型三辊热轧双金属复合无缝钢管的数值模拟

本文应用MARC有限元软件并采用三维热力耦合的弹塑性有限元法,对Y型三辊两道热轧不锈钢/碳钢双金属复合无缝钢管过程进行了有限元分析,得到了双金属复合无缝钢管界面处的接合强度,绘制了管坯热轧过程中的轴向应力、径向应力和环向应力,并对成型钢管的壁厚分布进行了分析。研究成果可以为工艺参数的设计提供参考。     

碳钢/不锈钢同速异径蛇形轧制复合变形规律

为提高碳钢/不锈钢板材轧制复合界面结合强度并降低轧后弯曲,采用ANSYS LS-DYNA有限元软件模拟了碳钢/不锈钢在1200℃开轧温度下的同速异径蛇形轧制复合过程,分析了不同压下率、辊径比、错位量与初始板厚等对轧后板材变形行为的影响规律,并进行了轧制复合实验,验证了有限元模拟的准确性。结果表明,与同步轧制和异步轧制相比,同速异径蛇形复合轧制能提高轧后板材界面结合强度并降低轧后弯曲。增大压下率可提高轧后板材界面的结合强度和轧后层厚比,且随压下率和辊径比的增大,轧后板材均出现反向弯曲,表明存在合适工况使轧后板材平直,如当初始板厚为20 mm,压下率为40%,错位量为5 mm,辊径比为1.15～1.20,初始层厚比为0.25～0.33时,轧后板材接近平直。     

碳钢/不锈钢的瞬间液相扩散复合

用扫描电镜、能谱分析等方法,研究了H62黄铜为中间层的20钢/304不锈钢瞬间液相扩散复合后结合区的组织、成分与性能。结果表明:在950～1100℃扩散退火0.5～1h,20钢与304不锈钢可以获得良好的冶金结合;当温度较高,时间较长时,在界面附近的20钢一侧,因合金元素含量提高,淬透性提高,导致空冷形成高硬度的马氏体组织;Fe、Cr、Ni向H62黄铜中扩散富集,形成高硬度的岛状组织。     

镁合金/不锈钢激光-TIG复合焊的数值分析

应用Nd：YAG激光-TIG（非熔化极氩弧焊）复合焊接技术对AZ31B镁合金板和304L不锈钢板进行异种材料对接焊.根据复合焊接的能量耦合机理,建立了基于双椭圆平面分布、双椭球体积分布和旋转-高斯体积分布相结合的复合焊接热源模型,利用有限元数值模拟,分析了复合焊接温度场及残余应力分布.结果表明,对异种材料而言,焊缝处温度场差别较大,且镁合金侧的残余应力较高.     

钢管三辊连轧成型过程的有限元分析

本文采用弹塑性、大变形和接触非线性有限元法,应用MARC软件对Y型三辊两道冷轧钢管的成型过程进行了分析,得到了钢管在成型过程中横截面的变形图和应力应变的分布规律。根据数值计算结果绘制了钢管冷轧成型过程中的轴向应力、环向和径向应力分布曲线,根据应力分布规律分析了对成品钢管直径和壁厚精度的影响因素。研究成果可以作为冷轧钢管成型工艺参数和成型辊设计的参考。     

钢管三辊连轧成型过程的有限元分析

本文采用弹塑性、大变形和接触非线性有限元法,应用MARC软件对Y型三辊两道冷轧钢管的成型过程进行了分析,得到了钢管在成型过程中横截面的变形图和应力应变的分布规律.根据数值计算结果绘制了钢管冷轧成型过程中的轴向应力、环向和径向应力分布曲线,根据应力分布规律分析了对成品钢管直径和壁厚精度的影响因素.研究成果可以作为冷轧钢管成型工艺参数和成型辊设计的参考.     

钢管微张力减径增壁量的试验与探讨

钢管在减径过程中,减径量一定时,影响其增壁量的主要因素是钢管的轧制温度和张力系数等。就生产中出现的钢管实际增壁量大于设计值的问题,采用不同的轧制工艺进行了试验,探讨了轧制工艺与钢管增壁量之间的关系。     

双面复合不锈钢冷轧薄板成形性研究

全面测量和分析了冷轧不锈钢复合钢板的成形性,结果表明:复合钢板成形性略低于基板成形性。影响复合钢板成形性的主要因素是基板晶粒太细,基板中{111} 退火织构组分太少。因此,这种冷轧复合薄板只能用于一般深冲成形,而不适用于深拉延成形。     

无缝钢管张力减径过程管壁增厚规律研究

根据无缝钢管张力减径过程的变形特点,利用MSC.Marc软件建立了三维热力耦合有限元分析模型,对25机架张力减径机试轧产品进行数值模拟,不同机架间距的模拟结果表明利用软件建立的缩微分析模型建模准确,试验进一步验证了模型的可靠性。通过研究管端张力及轧辊工作直径的变化,了解了管端增厚机理。探讨了多种因素对张力的影响,分析了张力形成规律,研究结果对今后管端壁厚控制技术的开发提供了依据。     

不锈钢／碳钢热轧复合工艺及性能

对不锈钢/碳钢复合板轧制过程进行首道次压下率和扩散退火处理工艺试验,利用扫描电镜,拉伸实验机等设备,研究了不锈钢和碳钢的热轧复合工艺,结果显示,采用首道次压下率为50%,扩散退火温度为900℃,保温时间为60min的工艺为理想的工艺制度,复合材的界面结合强度达到97N/mm,能够满足对材料性能的要求。