TC4钛合金锥形环辗轧坯料仿真优化设计

TC4钛合金锥形环辗轧坯料对成形环件的几何(圆度、壁厚均匀性)、温度与应变分布等具有重要影响。该文针对TC4钛合金锥形环件热辗轧过程设计了"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种不等壁厚锥形环坯,对传统"等壁厚型"锥形环坯进行优化;采用基于ABAQUS软件平台的建模仿真方法,模拟并揭示了辗轧过程中轧制力、成形环件圆度、壁厚均匀性及温度与应变场对3种不同环坯的响应规律。结果表明,"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种锥形环坯下,辗轧过程中的轧制力较"等壁厚型"锥形环坯下的轧制力小;"芯辊基准型"、"驱动辊基准型"和"等壁厚型"锥形环坯下,成形环件表面质量、圆度、壁厚均匀性及温度分布均匀性依次变差,但应变分布均匀性依次变好。综合考虑,"芯辊基准型"锥形环坯更适合于该文TC4钛合金锥形环辗轧过程。     

内台阶型环件径轴向辗轧技术

通过理论分析、数值模拟与试验相结合的方法,对内台阶型环件径轴向辗轧技术进行研究,分析确定了初始辗轧方案。针对某一齿圈设计了用于辗轧内台阶型环件的芯辊,设计了梯形截面与矩形截面两种不同形状的毛坯,并对两种不同毛坯的辗轧过程进行仿真模拟与试制试验。结果表明:二者的圆度及壁厚均匀性都较好;在辗轧初期,梯形截面毛坯的轧制力较小,且随着轧制的进行,整体呈现出减小的趋势,且二者趋于一致;采用梯形截面毛坯成形的环件的温度、应变分布较为均匀。综合考虑辗轧过程中轧制力和成形环件几何尺寸、温度及应变分布的均匀性,梯形截面毛坯优于矩形截面毛坯,但前者制坯难度较大,且矩形截面毛坯亦能轧出合格齿圈,故矩形截面毛坯更适合于内台阶型环件径轴向辗轧过程。     

GH4738高温合金异形环件组织与性能研究

利用有限元方法对GH4738高温合金异形环件成形过程进行数值模拟,并在1060℃预轧+1060℃终轧和1080℃预轧+1080℃终轧两种方案下,对异形环件的显微组织和性能进行表征。结果表明,环件整体的等效应变分布沿轴向梯度变化,但等效应变分布均匀性较低,环件成形难度大。采用1080℃预轧+1080℃终轧的方法,更有利于获得均匀的显微组织,此温度下获得均匀显微组织所需的等效应变不大于0. 5。两种方案下的抗拉强度、塑性和蠕变性能基本一致,1080℃下的室温屈服强度略低,而高温屈服强度较高,持久性能是1060℃下的1. 8倍。因此,在1080℃预轧+1080℃终轧、轧制等效应变不小于0. 5的条件下,对该GH4738高温合金异形环件进行轧制,能够获得均匀的显微组织,并且有助于提高环件的持久性能。     

2219铝合金环轧过程流变行为及组织演变多尺度数值仿真（英文）

开展2219铝合金环轧过程流变行为和显微组织演变的多尺度数值仿真。提出一种与传统热轧成形不同的新环轧技术，包括两阶段的热轧-温轧变形。结果表明，环件截面的温度、应变和应变速率呈现不均匀分布。边部节点大应变使得其内部晶粒被拉长，随着轧制过程的进行，小角度晶界逐渐转变为大角度晶界，使得再结晶百分数提高。固溶处理将轧制变形中拉长的带状组织转变为等轴晶组织，使材料发生完全静态再结晶。不均匀的温度和应变分布使得截面显微组织分布不均匀。通过环轧工艺试验，分析轧制过程中轧制力和环件几何尺寸变化规律。采用提出的新工艺，环件各方向力学性能和各向同性显著提升，尤其是伸长率提升显著。     

双驱动轧制成形对5A02铝合金环件应变及组织分布的影响

为了改善轧制环件的应变分布、提高环件组织性能,提出环件双驱动轧制成形工艺方法。以5A02铝合金环件为研究对象,通过有限元分析方法对环件双驱动轧制过程进行研究,重点分析了不同的芯辊转速对环件轧制力能参数、等效应变分布以及成形精度等的影响规律。结果表明,双驱动轧制成形相比常规环件轧制工艺,环件沿径向等效应变分布的均匀性提高了50%,且轧制过程中环件的形状精度保持性好,有利于改善环件的组织分布均匀性,提高轧制环件的综合力学性能。根据仿真计算结果,制定较优的环件双驱动轧制工艺方案,并进行环件轧制试验和显微组织分析,双驱动轧制环件内部枝晶相均匀分布且细小,弥散质点分布均匀,验证了该工艺方案的有效性。     

开轧温度对AZ31镁合金热轧环件的影响规律研究

基于ABAQUS/Explicit软件建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了开轧温度对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制力能参数的影响规律。结果表明:随着驱动辊转速的增加,成形环件的应变分布越来越均匀,温度分布越来越不均匀;同时轧制力、轧制力矩逐渐减小。     

成形条件对大型环件径轴向轧制成形影响研究

环件径轴向轧制成形技术是生产大型高品质无缝环件的最佳加工方法。对大型环件径轴向轧制成形工艺进行了深入研究,通过对比分析不同材料和径轴向进给比条件下的环件变形状态,揭示了成形条件对大型环件径轴向轧制成形的影响规律。研究发现:动态再结晶效应好的铝合金环件材料在径轴向轧制成形时比碳钢环件变形更不均匀,成形过程截面质量更差,为了增加环件径轴向轧制的材料变形均匀性,可以适当地降低环件的成形温度,特别是环件表面的温度;对于厚度和高度尺寸相当的环件产品,在其他成形条件相同时,较大的径轴向压下比可以提高环件的变形均匀性。     

环件轧制有限元仿真过程中数控模型的开发及实现

环件轧制被广泛应用于生产无缝环件,目前基于有限元数值模拟环件轧制成形过程成为研究的热点。然而一般有限元软件不能求解含未知变量问题,这也使得如何在环件轧制有限元模型中模拟实时变化的复杂轧辊运动成为研究的难点。为此,本文首先分析了这些难点并给出了解决方案,然后基于通用有限元软件ANSYS／LS—DYNA,建立了RAW200／160—5型大型数控径轴向轧环机的三维仿真有限元模型,对某大型矩形截面环件进行了一个生产周期的虚拟轧制。仿真结果动态显示了环件实时扩展过程以及环件应力和位移云图,得到抱辊和锥辊在整个轧制过程中随着时间变化的位移曲线图,结果与实际生产过程吻合。从而验证了该数值模拟方法的有效性,可用来指导环件轧制实际生产。     

轧辊温度对AZ31镁合金热轧环件的影响

环件轧制是一种先进的近终成形技术,具有异步轧制、平辊轧制、多道次连续轧制、局部连续变形的特点。基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了轧辊温度对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制力能参数的影响规律。结果表明:随着轧辊温度的增加,成形环件的等效应变和温度分布越来越均匀;同时轧制力、轧制力矩变化不明显。     

倒角坯热轧过程角部变形和温度分布研究

针对某钢厂2250热连轧机组的轧制工艺条件,对热轧过程中超低碳钢直角和倒角坯角部变形和温度分布进行了研究,得出不同轧制条件下倒角坯形状变化规律,给出了不同轧制位置处温度分布的变化曲线,并对比了倒角坯和直角坯温度分布和角部变形特点。研究结果表明倒角坯角部形状遗传到精轧之前,并且倒角坯角部温度在轧制过程中变化更为均匀,对精轧角部变形更为有利,从而改善热轧带钢边直裂缺陷,为边直裂研究提供理论基础。     

不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧成形组织演变规律

基于铸坯的环件径轴向辗轧成形新技术面临的瓶颈问题,对坯料铸态组织的演变规律与合理控制进行研究。对某环件双向轧制,铸坯的尺寸将决定变形程度和径、轴向的变形量分配,从而对最终环件的组织起着至关重要的作用。该文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo钢铸坯环件径轴向热辗轧宏微观耦合有限元模型;采用一种基于轧比K和径轴向变形量分配比tanα的坯料尺寸设计方法,针对同一环件的轧制过程,设计具有不同K和tanα值的不同尺寸的多个环坯,模拟不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧过程组织的演变规律。结果表明,随着K值增大,环件动态再结晶程度增加,平均晶粒尺寸减小且分布逐渐均匀;随着tanα值增大,环件上下端面区域动态再结晶程度增大,平均晶粒尺寸减小,沿环件轴向平均晶粒尺寸分布逐渐不均匀,而内外表面区域动态再结晶程度减小,平均晶粒尺寸增大,沿环件径向平均晶粒尺寸分布逐渐均匀。     

外壁带凸台锥形截面环件轧制成形规律

介绍了一种外壁带凸台锥形截面环件的一体成形轧制工艺，该工艺降低了外壁带凸台锥形截面环件的材料消耗，提高了环件的整体质量。通过ABAQUS软件建立了该环件轧制成形的有限元模型，并对轧制成形工艺进行了分析，研究了轧制过程中Mises应力、内壁位移和等效应变的变化规律。结果表明：在环轧开始阶段，由于应力分布不均匀，应力呈周期性变化，在4.5 s后，环件的应力分布逐渐均匀；在材料填充凸台过程中，远离凸台孔处的材料堆积并高于凸台孔；凸台两侧的应变存在差异，且当进给量为4.5 mm时更加明显。实验结果与模拟结果相近，验证了该成形工艺的可行性。     

异形环件轧制的表面流线缺陷分析与控制研究

由于变形的不均匀性,异形环件环轧时极易出现各种缺陷。以某钛合金异形环件轧制出现的表面流线纹缺陷为例,利用数值模拟分析了成形过程的材料流动,并与物理实验进行对比。通过对比环轧工艺参数与速度场分布、参考点速度差的关系,探讨了产生表面流线纹的主要原因,进而得到了优化的环轧工艺参数,即芯辊进给速度为0.35 mm/s、驱动辊转速为20 r/min、驱动辊半径为500 mm。结果表明,调整轧制进给策略后,制件表面纹路完全消除,成形效果得到极大改善。     

AA7050铝合金板材异径异步轧制变形的有限元模拟

采用ABAQUS软件建立了AA7050铝合金板材异径异步轧制过程的有限元模型并进行了模拟,研究了不同辊径及压下率下该合金轧板的弯曲行为,并对比了异径异步轧制与对称轧制轧板的变形特征及轧辊受力情况。结果显示:异径异步轧制可以得到平直轧板,且能提高轧板的应变及其沿法向分布的均匀性,但并不是所有异速比下的异径异步轧制都能降低轧制力。     

大型40Cr13不锈钢环件径—轴向轧制工艺研究及优化

大型40Cr13不锈钢环件轧制成形复杂，在径-轴向轧制过程中，常存在参数设置不合理导致环件在轧制过程中出现失稳、偏移、异形等问题。针对这类问题，以目标外径为Φ2952 mm的大尺寸环件为研究对象，设计了4阶段式轧制曲线，选取轧制过程中的环件初始温度、驱动辊转速、环件外径增大速度等关键参数，并利用Deform-3D软件模拟轧制成形过程，分析了不同参数对径向轧制力、等效应变与温度分布的影响。结果表明：在4阶段式轧制过程，环件初始温度为1100℃、驱动辊转速为20 r·min^-1、环件外径增大速度为5.6 mm·s^-1时，成品环件的轧制力合适，且等效应变与温度分布均匀。     

轧制工艺对汽车用镁合金板材组织和性能的影响

对AZ31镁合金铸轧板材进行了不同初轧温度的多道次不同路径轧制试验。通过显微组织观察、室温拉伸试验研究了不同初轧温度和轧制路径对AZ31镁合金板材的组织和性能的影响。结果表明:在300~450℃,随着初轧温度的升高,AZ31镁合金板材试样平均晶粒尺寸逐渐增大,初轧温度达到450℃时,晶粒发生明显长大。相同初轧温度下,轧制方向交替变化轧制的AZ31镁合金板材试样比单向轧制试样晶粒更为细小。随着初轧温度的升高,试样的抗拉强度和屈服强度逐渐降低,伸长率先降低后升高。采用轧制方向交替变化轧制的AZ31镁合金板材具有更优的力学性能。     

100mm特厚板轧制变形均匀性模拟研究

控轧控冷特厚板主要应用于造船、建筑、桥梁、容器、水电及大直径输送管线等领域.60 mm以上特厚板在轧制过程中存在厚向变形不均匀性,数值模拟是研究这一问题的理想手段.考虑轧制过程钢板与空气间换热系数随温度的变化及高温辐射传热,采用有限元模拟软件DEFORM-3D研究了100 mm特厚板轧制成形过程中粗轧道次、中间坯厚度及精轧道次对截面变形不均匀性的影响.研究结果已应用于实际特厚板轧制生产线.     

42CrMo环件锻轧成形-余热淬火全过程晶粒演化数值模拟与实验研究

提出采用锻轧成形-余热淬火工艺实现40CrMo环件短流程低能耗绿色制造,其中组织性能调控是关键问题。通过模拟与实验研究了42CrMo环件下料-制坯-热轧-余热淬火全过程中的晶粒演化规律。基于Abaqus有限元分析软件建立了42CrMo环件从下料到余热淬火的宏微观耦合三维有限元模型,发现余热淬火后的环件平均晶粒尺寸分布与实验结果吻合较好。研究了环件成形全过程中的晶粒演化规律和温度分布对平均晶粒尺寸的影响规律、余热淬火过程中平均晶粒尺寸的变化以及轧制时间及下料温度对平均晶粒尺寸的影响规律。结果表明：在余热淬火过程中,环件心部的晶粒粗化现象较为明显,表面不明显。降低下料温度和增加轧制时间可以减小环件心部温度,使心部晶粒粗化程度降低,进而改善表层和心部晶粒尺寸的差异。     

双列圆锥滚子轴承内圈闭式轧制成形机理研究

由于双列圆锥滚子轴承内圈截面的复杂性导致环件在轧制成形过程中难以控制,经常出现轧制缺陷。针对圆锥滚子轴承内圈复杂截面这一特点,运用Deform-3D模拟软件建立了内圈环件轧制三维有限元模型,对环件初轧、主轧以及精整成形进行了分析,揭示了内圈在轧制成形过程中的应力应变变化规律,为生产中产品缺陷的分析以及毛坯结构设计提供理论依据。     

芯辊直径对AZ31镁合金热轧环件的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了芯辊直径对成形环件的应变和温度分布不均匀性以及轧制性能的影响。结果表明,随着芯辊直径的增加,成形环件的等效应变和温度分布越来越均匀;同时轧制力和径向轧制力矩逐渐增大,轴向轧制力矩逐渐减小。