金属板高速剪切断裂数值模拟的研究

针对目前国内常用金属板在剪切过程中剪切效率低、剪切断面质量差及高能耗等问题,提出了一种带有上剪刃几何参数的高速滚切剪剪切方法。重点分析了该种剪切方法对等效剪切应力分布、剪切断面质量和剪切力的影响,并利用DEFORM-3D有限元软件对金属板高速剪切的断裂过程进行了数值模拟研究。模拟结果表明,优化后的高速剪切可以使等效剪切应力比较均匀地分布于剪切区域,并获得了良好的钢板剪切断面质量;与普通滚切剪进行对比,其最大剪切力在切入阶段和滚切阶段均有一定程度的减小,实现了节能剪切的目的。     

液压滚切剪在不同剪切速度下剪切过程数值模拟与实验研究

运用DEFORM-3D软件,模拟了液压滚切剪上剪刃的剪切速度分别为50mm·s~(-1)、75mm·s~(-1)、100mm·s~(-1)、125mm·s~(-1)、150mm·s~(-1)、175mm·s~(-1)情况下的剪切过程,分析了剪切速度对剪切后的钢板断面质量、剪切力及剪切后钢板应力分布的影响,并通过现场实验设定不同的剪切速度对钢板进行剪切,模拟和实验的结果一致,表明当剪切速度在50mm·s~(-1)~100mm·s~(-1)时剪切后的钢板断面质量随剪切速度的增加而越来越好,等效应力的分布情况从比较不规则分散的状态变为均匀集中的状态,当剪切速度在125mm·s~(-1)~175mm·s~(-1)时剪切质量随剪切速度的增加而越来越差,等效应力的分布开始变得不均匀,此外,随着剪切速度的增加剪切钢板所需的剪切力随之增加,其主要原因是剪切速度与钢板的变形抗力成正比,但其增加的幅度不是很大。若仅从剪切速度角度考虑,在其他条件不变的前提下最佳剪切速度为100mm·s~(-1)。     

滚筒式飞剪设计计算和分析

滚筒式飞剪是冷轧带钢生产线的关键设备,以土耳其某钢厂镀锌线为契机,在吸收平直剪刃、螺旋线剪刃优点的基础上,完成了优化的斜直剪刃形式的滚筒式飞剪设计,实现了对薄规格带钢的剪切。主要介绍了斜直剪刃倾角的设计原则,以及剪切力、电机速度和功率的计算方法。与螺旋线剪刃相比,斜直剪刃的剪刃间隙不那么均匀,但也呈现一定规律,可以通过对滚筒上剪刃槽进行修磨来实现剪刃间隙的均匀,进而实现对薄带钢的剪切。在满足结构设计要求的前提下,增大剪刃倾角可以降低剪切力,进而降低电机功率。设计时采用柯洛辽夫公式计算剪切力,其中剪切面积利用三维软件测算。电机需要克服剪切力和滚筒转动惯量,其中剪切力与剪刃倾角成正比,转动惯量与机组速度的三次方成正比。斜直剪刃滚筒式飞剪设计方案在实际生产中得到验证,满足了生产要求。     

滚筒式飞剪机的剪切性能理论分析及有限元模拟

本文对现有的飞剪剪切力计算公式进行了归纳总结和理论分析,采用有限元法对滚筒式飞剪的剪切过程进行有限元数值模拟,并与理论计算结果进行对比与分析,结果表明剪切力的大小与钢板的厚度、宽度、速度和材料的强度极限有密切关系:钢板厚度每增加0.5 mm,剪切力增加25.2％;钢板宽度每增加150 mm,剪切力增加约12％;钢板运行速度每增加40 m/min,剪切力增加1.7％;板带材料强度极限越高,所需剪切力越大.     

双切剪剪切过程有限元分析

冷轧连续产线中激光焊机双切剪剪切带钢断面质量对焊缝质量具有重要影响,而焊缝质量的好坏直接影响产线的稳定运行。为此,以某镀锌线激光焊机双切剪为研究对象,通过三维软件对双切剪进行建模,利用有限元软件对剪切过程进行数值模拟,并对比分析了带钢实际剪切断面情况与仿真断面情况、理论剪切力与仿真剪切力、不同剪刃间隙条件下的带钢剪切断面质量。结果表明：带钢仿真剪切断面与实际剪切断面一致;对比2、4、6 mm厚度DP980带钢数值模拟剪切力与诺莎里剪切力公式计算的剪切力,结果相差在5%之内,满足工程实际应用,验证了数值模拟的有效性;通过设定0.05、0.1、0.15 mm 3种不同的剪刃间隙对带钢剪切断面质量进行对比分析,当剪刃间隙为0.05 mm时,带钢剪切断面中剪切带占比最大为42%,毛刺高度最小为0.05 mm,剪切断面质量满足激光焊机对剪切断面的要求,因此在满足工程实际的情况下,剪刃间隙为0.05 mm时带钢剪切断面质量最好。     

唐钢半无头轧制1.8mm带钢成功

河北钢铁集团唐钢一钢轧厂1810生产线利用半无头轧制工艺生产1.8 mm×1250 mm带钢试验获得成功。由于薄规格产品在头部穿带时速度高,生产难度大,而且对高速飞剪的剪刃磨损情况以及剪刃间隙、剪刃重合度等参数要求极高,同时要求操作人员具有丰富的半无头生产经验和操作技巧,     

带钢热轧过程中温度演变的数值模拟和实验研究

采用三维大变形弹塑性有限元法,耦合温度场和应力、应变场,应用ABQUS软件的二次开发用户子程序模块,建立了热轧过程 中的界面换热模型,对热轧IF带钢进行了温度场的数值模拟,开发了热轧过程中的是测温技术,在实验轧机对上带钢内部温度变化进行在线测量,以测结果修正了界面换热系数模型,利用所建立的传热模型对带钢热轧过程进行了模拟计算,考虑了轧制过程压下量、初始变形温度对温度场变化的影响,结果表明模拟与实测的温度场基本吻合。     

大规格轴承钢GCr15剪切撕裂情况的探讨

针对大规格轴承钢轧材在剪切过程中出现的撕裂现象进行了探讨,现场及取样分析结果表明:剪刃间隙过大、剪刃经磨损变钝是造成剪切撕裂的直接原因。另外,轧材内部存在缺陷也能促进剪切撕裂的形成。     

棒料的高速精密剪切实验研究

针对目前下料工艺质量差、生产率低和材料浪费等问题,提出了一种基于高速剪切和径向夹紧状态下金属材料精密剪切工艺方法.本文为了进一步完善理论研究,促进这种精密剪切技术的推广与应用,通过改变几种剪切参数进行了实验研究.通过实验结果验证了高速精密剪切理论的正确性.     

连续退火炉内带钢瓢曲的数值模拟

瓢曲是连续退火炉内普遍存在的问题,当带钢经过凸度辊时,由于炉辊凸度的存在,在张力作用下,发生横向压缩而形成的一种与带钢长度方向平行的质最缺陷.运用数值模拟的方法分析计算凸度辊中间平台区宽度、带钢宽度及张力等因素对瓢曲发生的影响.并得到临界瓢曲张力公式,为预测瓢曲的发生提供理论参考.     

曲柄摇杆式飞剪剪刃间隙研究

首先利用闭环矢量方程建立某厂带钢连续处理机组上的曲柄摇杆式飞剪运动学分析数学模型,对剪刃端点运动坐标进行求解,在此基础上建立了上下剪刃在剪切过程中的剪刃间隙求解方程,为飞剪剪刃间隙补偿提供了理论依据。     

板材取样剪剪切过程数值模拟及实验研究

金属板材剪切过程是一种复杂的弹塑性大变形过程,本文根据板材剪切过程变形特点,利用ANSYS/LS - DYNA建立了金属板材取样剪剪切板材的有限元模型,进行了弹塑性有限元分析.通过仿真计算,获得了板材剪切过程的应力-应变状态,变形和力能参数,并在某钢铁集团公司取样剪上对剪切力进行了测试,结果表明,有限元模拟结果可靠,可作为取样剪的设计制造的依据.     

冷弯型钢在线剪切数值模拟

本文针对目前辊压线机组生产出来的型钢两侧竖直壁部分形状改变大,断面毛刺多的问题,进行了研究和探索,提出了新型在线剪切方式.同时,基于剪切原理,使用DEFoRM 3D软件进行了弹塑性大变形有限元数值模拟,得出了剪切力和剪切行程,减小了型钢断面变形,并提高了型钢的断面质量.经实践证明,原理正确,结构简单.     

GCr15厚壁管带芯棒剪切实验研究

介绍了GCr15厚壁管材的两种剪切方法 ,研究了单向剪切时间隙对剪切质量的影响和双向剪切时首次压下量对剪切质量的影响 ,分析了管材的剪切机理     

切边圆盘剪剪切过程的数值模拟和实验研究

根据钢板剪切过程的变形特点,利用ANSYS/LS-DYNA建立切边圆盘剪剪切钢板的有限元模型,并进行弹塑性有限元分析。通过仿真计算,获得了钢板剪切过程中的应力-应变状态、变形和力能参数,并在某钢铁集团公司切边圆盘剪上对剪切力进行了测试,结果表明,有限元模拟结果可靠,可作为圆盘剪设计制造的依据。     

高温合金电子束焊接温度场数值模拟

根据熔池边界准则应用有限元方法对高温合金电子束焊接温度场进行了数值模拟.通过线性插值、等效代换等方式估计材料高温参数,模拟材料状态变化.针对电子束焊接特有的钉头状焊缝及其穿透深度大的特点,采用高斯面热源与柱体热源组成的组合热源模型,对焊接温度场进行分析,模拟结果与实际焊缝取得了良好的一致.获得了一定工艺条件下高温合金电子束焊接温度场的分布特征及焊接过程热循环曲线,为优化电子束焊接工艺和电子束焊接残余应力研究提供了参考.     

高温合金燃机叶轮铸造工艺数值模拟

本文介绍了在高温合金燃机叶轮铸造过程中采用数值模拟技术,模拟了不同浇注温度条件下凝固过程中可能出现的缺陷。结果显示：采用数值模拟技术能够比较准确的预测缩孔疏松缺陷产生的部位,提供了工艺改进的方向。通过采用球形浇冒口、合适的径高比、局部保温措施等方法,解决了涡轮轴疏松的问题,获得了冶金质量优异的涡轮叶轮,很好的满足了设计和使用的要求。     

齿轮精锻的数值模拟与实验研究

本文对空心直齿圆柱齿轮的精锻成形过程进行三维刚塑性有限元模拟和实验研究。通过有限元数值模拟和实验研究 ,得出了直齿圆柱齿轮精锻过程的金属流动规律和变形力学特征 ,揭示了直齿圆柱齿轮精锻过程的变形机理 ,数值模拟结果与实验结果吻合较好     

矩形断面铜包铝轧制成形有限元数值模拟

采用有限元数值模拟方法,研究了矩形断面铜包铝复合铸坯轧制成形铜包铝扁排时的金属变形和流动规律,以及工艺参数对宽展率和铜层厚度比的影响。结果表明,变形区宽面铜层在压下方向主要为压应力状态,而在轧制方向主要为拉应力状态。变形区窄面铜层在压下方向主要为压应力状态,但存在局部拉应力区,在轧制方向主要为拉应力状态。窄面铜层的双向拉应力是导致该位置易发生开裂的主要原因。在所研究的轧制工艺参数中,单道次相对压下率对轧制宽展率和铜层厚度比的影响最大,而采用较大的轧辊直径不仅可以获得较大宽展,而且对铜层厚度比的影响较小,因而铜包铝复合棒坯轧制时,宜采用较大的轧辊直径,并合理控制轧制的道次压下率。通过实验验证,数值模拟的计算精度可满足工程要求。     

直齿轮冷锻三维数值模拟与实验

在直齿轮冷锻传统工艺方案的基础上,给出了一种新工艺方案,即将凸模端面设计成＂（∨∧）＂形,凹模型腔底面设计成＂（∧）＂形.采用有限单元法,通过对数值模拟中模型建立、网格自适应、重划分与局部细化和求解及收敛控制等技术问题进行处理,完成了直齿轮的整个成形过程的三维仿真,并提取应力、应变及速度场等信息来分析金属变形规律.最后,针对数值模拟用工业纯铅进行物理实验.实验结果表明,数值模拟与物理实验具有良好一致性,为新方案的优化设计奠定了基础.