斜轧穿孔中壁厚不均的有限元模拟及实验研究

通过有限元模拟针对斜轧穿孔过程中毛管的变形特点,对其壁厚不均进行了计算。应用自制的管形测量仪,对某钢铁公司穿孔毛管进行了成批测量。将理论与实测值通过FFT变换后进行比较,模拟与实测结果具有良好的一致性。通过模拟不同的工艺参数预测毛管壁厚不均程度,从而达到寻找合理工艺参数的目的。     

大口径P92厚壁管斜轧穿孔分层缺陷形成倾向性研究

在测定P92钢高温流动应力和热物性参数的基础上,借助于有限元软件MSC.Superform对大口径P92厚壁管二辊斜轧穿孔过程进行3D热力耦合模拟;采用Oyane韧性断裂准则分析轧件损伤场及钢管分层缺陷的倾向性,发现与顶头前端接触的轧件內表皮下一定深度区域存在破裂高危带。研究了送进角对损伤场的影响,结果表明:轧件最大损伤特征值随送进角的增大而减小,发生分层缺陷的倾向性降低。     

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。     

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。     

TA2棒材斜轧穿孔过程三维热力耦合有限元分析

斜轧穿孔过程中,工件的应变场和温度场分布对金属管坯的成形质量有很大影响。运用三维大变形热力耦合有限元分析软件模拟了TA2合金棒材在曼式穿孔机上进行斜轧穿孔的过程,分析了斜轧穿孔过程中应变场和温度场的变化规律,发现在斜轧穿轧过程中存在明显的纵轧现象,穿孔得到的管坯前端很难保持圆度。通过有限元模拟分析得出的成形规律,对于难变形材料斜轧穿孔技术研究具有重要的理论与实际价值。     

斜轧穿孔工艺的有限元法分析

通过有限元法,模拟了无缝钢管生产中斜轧穿孔工艺法孔腔的形成和扩张机理,并将模拟结果同实验例证进行了比较。研究的第一阶段集中于可靠模型的定义及其在二维空间模拟法则中的实施。研究的第二阶段集中于孔腔的起始和扩张模拟及其模拟与实验结果的比较。     

二辊斜轧穿孔的有限元模拟研究进展和展望

有限元(FE)模拟已成为研究二辊斜轧穿孔过程的重要手段.通过对二辊斜轧穿孔有限元模拟的发展历程整理、探讨,得出了今后发展方向是“真、实、省”的结论.     

斜轧穿孔过程的刚塑性无网格法数值模拟

斜轧穿孔工艺由于材料变形剧烈,涉及大量的材料非线性、几何非线性和接触非线性,而且在穿孔过程中金属伴有坯料晶粒翻转,其变形过程极其复杂。金属变形的剧烈和流动的复杂性,给斜轧穿孔过程的求解带来了难度。该文结合刚塑性材料流动法则,采用无网格法对斜轧穿孔过程进行数值模拟,分析了穿孔过程中金属的流动规律、力能参数、应力应变规律。实验结果与模拟结果较为吻合,证明该文方法具有可行性和有效性。     

J55钢级Φ107.95mm×15mm无缝钢管穿孔内折缺陷试验分析

分析了导致J55钢级Φ107.95 mm×15 mm无缝钢管斜轧穿孔内折缺陷产生的原因,通过选取不同组合的压下量、顶头直径、顶杆位置、导板间距等轧制参数进行试验,以减小压下量、缩短顶杆位置、增大顶头直径、缩小导板间距等措施,实现了顶前压下率、压缩次数和孔型椭圆度系数的优化组合,消除了生产J55钢级Φ107.95 mm×...     

J55钢级Φ107.95mm×15mm无缝钢管穿孔内折缺陷试验分析

分析了导致J55钢级Φ107.95 mm×15 mm无缝钢管斜轧穿孔内折缺陷产生的原因,通过选取不同组合的压下量、顶头直径、顶杆位置、导板间距等轧制参数进行试验,以减小压下量、缩短顶杆位置、增大顶头直径、缩小导板间距等措施,实现了顶前压下率、压缩次数和孔型椭圆度系数的优化组合,消除了生产J55钢级Φ107.95 mm×15 mm无缝钢管时的穿孔内折缺陷.     

TiB95合金管材斜轧穿孔工艺的有限元模拟

为了研究TiB95合金在高温下斜轧穿孔过程中管材金属的流动特点,采用ABAQUS有限元软件对其进行了三维热力耦合模拟,研究了轧辊压下率对TiB95钛合金斜轧穿孔的影响和轧制过程中管材的温度场和应力应变场分布规律。结果表明,压下率15%时有利于穿孔;管体温度升高了约90℃,导致轧制时整体温度在相变点温度以上;应力和应变呈W型分布,等效应力最大值出现在顶头前部周围,达到约69 MPa;等效应变最大值在内表面纵向出口处,达到约7.6。采用模拟所得优化参数,在二辊斜轧穿孔机上顺利轧制出尺寸和壁厚均匀的钛合金无缝管,证实了模拟结果的可靠性。     

大口径厚壁无缝钢管孔隙性缺陷的焊合问题

大口径厚壁无缝钢管是关系我国能源安全的重要产品。在斜轧穿孔过程中,由于轧辊和顶头的挤压及摩擦作用,其金属内部的变形程度和速度都极为复杂。在复合变形的条件下,孔隙性缺陷的焊合极为困难。文章通过圆柱形试样压缩实验,深入研究金属材料的孔隙性缺陷在复杂应力应变情况下的变化与发展规律,确定了复杂应力应变条件下孔隙性缺陷的消除判据;通过理论分析和数值模拟,研究大口径厚壁无缝钢管斜轧穿孔过程中的变形机理,得到影响无缝钢管中孔隙性缺陷焊合的因素及规律;建立了以消除大口径厚壁无缝钢管的孔隙性缺陷为目标的斜轧穿孔参数的制定原则和方法。     

斜轧刚塑性有限元模拟中变形历史处理

在有限元分析中解决了斜轧变形区构形问题。为了解决稳态计算斜轧过程变形历史问题 ,提出了轧制复合道次法 ,为刚塑性有限元提供了处理方法。针对二辊斜轧穿孔中变形区复杂的边界条件和椭圆度、辊型、送进角、孔喉、顶头前伸量等与毛管扭转、滑移等关系做了分析。经实验验证其模拟效果与以往的计算方法计算结果有较大改进     

无缝钢管轧制变形过程有限元模拟

利用Pro/E三维CAD设计软件建模,导入ANSYS/LS_DYNA显式动力学有限元软件对无缝钢管轧制过程进行有限元数值模拟,分析无缝钢管截面的变形特点及轧制力和应力应变的变化规律。研究表明显式动力学有限元作为连轧无缝钢管轧制过程的分析方法是行之有效的,对生产实践有指导意义。     

斜轧穿孔孔腔的形成及预防

分析了穿孔毛管管坯中心出现孔腔的机理,根据滑移线场原理深入阐述了影响孔腔形成的力学因素,提出增加横向附加压应力改善中心区域应力状态的思想,并据此提出减小导板间距的方法,以避免孔腔形成。实际应用结果显示:将穿孔机导板间距由151 mm调整至149 mm,可避免因顶头前伸量过小引起的孔腔,有效改善管体壁厚均匀度。     

825合金斜轧穿孔过程的温升和应力分布

针对镍基825合金斜轧穿孔生产无缝钢管过程中产生的裂纹现象进行研究分析,通过借助金相组织观察和有限元分析手段对开裂的原因进行了探讨,认为热加工过程中局部温升和增大的剪切应力是导致开裂的主要原因。此外,从管坯初始孔径、初始温度、顶头润滑条件等3个工艺参数的角度对管坯中心开裂现象进行了规律性研究,发现影响管坯局部温升的最主要因素是顶头润滑条件,通过降低顶头摩擦系数可明显降低局部温升现象,而工艺参数对最大切应力的影响并不明显。因此认为斜轧穿孔过程导致的温升是管坯质量控制的最关键影响因素。     

无缝钢管分层缺陷的鉴定

连铸圆管坯轧制无缝钢管出现的分层缺陷,是钢管壁厚中间区域和靠近内表面区域存在着异常夹杂物所致,这些异常夹杂物是钢液在冶炼和浇注过程中的脱氧产物,以及卷入钢液中的熔渣、被浸蚀的耐火材料及保护渣.使用超声波测厚仪或超声波探伤仪可以发现这种缺陷;在有分层缺陷的钢管内表面,往往伴有许多鼓包和翘皮;连铸圆管坯生产厂家应该保证连铸圆管坯轧制的无缝钢管无冶炼和浇铸因素引起的分层缺陷.     

34CrMo4无缝钢管内折缺陷的成因分析

针对国内某型号34CrMo4无缝钢管生产过程中出现的钢管内折缺陷,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS),对缺陷微观形貌和微区成分进行了系统观察和分析,探讨了34CrMo4无缝钢管内折缺陷的形成原因。研究发现钢管内表面内折缺陷区域有大量层次明显的裂纹,并且在内折缺陷区域、生产线热加工后管坯和模拟生产线热处理后的管坯中均发现了Cu元素富集现象。在生产线管坯穿孔咬入过程中,高含Cu夹杂物被轧碎挤压至晶界处,并沿晶界渗入,破坏晶界的连续性。由于穿孔产生的轴向拉应力以及高含Cu夹杂物的出现,使管坯沿轴向变形过程中出现基体不连续现象,管坯在不断延伸过程中出现微裂纹,无缝钢管内壁在随后的连轧和定径过程中形成内折缺陷。     

关于无缝钢管离层和分层缺陷的讨论

对无缝钢管的离层和分层缺陷在相关标准和文献中的表述及使用问题进行了讨论。分析认为,无缝钢管中的离层和分层是两种缺陷,而不是一种缺陷。建议在无缝钢管有关国家标准中规定"钢管不允许有离层和分层缺陷";在YB/T4149—2006《连铸圆管坯》标准中补充规定"连铸圆管坯轧制的钢管不允许有冶炼因素引起的分层缺陷。分层缺陷可以用超声波测厚仪测定。"