铝合金轧制过程中的热力耦合分析

通过铝合金在Gleeble-1500上的实验数据,建立了本构方程.根据弹塑性热力耦合大变形有限元理论,获得了热轧过程中的数值仿真模型,分析了压下率、轧制速度以及接触传热系数等参数对温度和流动应力变化规律的影响,并与某铝厂热轧板带生产过程中不同压下率下的力能参数变化进行了对比,计算结果表明模拟值与实测值吻合较好,误差低于15%.     

5052铝合金在CGP过程中的变形模型

限制模压变形法(CGP)是一种新近开发的用于制备超细晶板材的剧烈塑性变形方法.以商用5052铝合金为载体材料,研究限制模压变形(CGP)过程中材料组织的变化规律.结果表明:经变形后试样的组织产生类似余弦函数图形的起伏弯曲现象,模具齿宽对组织弯曲程度的影响作用微弱.提出了变形模型,在第2道次(εeff=1.16)变形之前,为剪切滑移模型;之后为圆弧变形模型.     

热轧带钢轧制全程三维热力耦合仿真分析

通过三维热力耦合弹塑性有限元方法,对1250mm×20mm热轧带钢整个轧制过程进行了仿真分析。介绍了轧制过程分段处理方法及边界条件的设置,获得了轧制全程的轧件温度场及变形结果。通过温降曲线 与现场的测试数据进行对比,仿真分析结果与现场实际情况基本吻合,能够为实践生产提供理论参考。     

热轧钢板超快冷过程的热力耦合数值分析

本文基于ANSYS有限元软件建立了热轧钢板超快冷过程热力耦合数值分析二维模型,对超快冷过程钢板厚度方向温度和热应力的分布进行了数值模拟,分析了超快冷条件下初始温度、板厚、碳含量及表面换热系数对钢板温度和热应力的影响。     

5052铝合金板析出相表征

铝合金在轧制变形过程中第二相的析出直接影响其力学性能.使用TEM观察了不同热轧工艺下5052铝合金的析出相特征.结果表明,经过不同轧制工艺以及退火处理的两种板材,其析出相的分布以及形貌具有明显的不同.发现伸长率较小的样品中存在较大颗粒的FeAl3、金属氧化物Al2O3等;较大颗粒的(CrFeMn)Al混合相以在凝固过程...     

耗材摩擦焊接过程热力耦合分析

以AA6061铝合金为试验对象,基于ABAQUS/Explicit建立耗材摩擦焊三维完全热力耦合模型,分析温度场、等效塑性变形场、轴向缩短量和飞边形状,结果表明,焊接温度低于材料熔点为固相连接,焊接过程塑性金属大量挤出,形成蘑菇头形状的飞边,飞边温度处于480 ℃左右;在稳定焊接阶段,前进侧温度高于返回侧,在垂直于焊缝方向上,焊棒高温区大于焊板高温区,温度分布的不均使得涂层边缘处结合不良. 高温区域趋于稳定后,轴向缩短量和时间呈近线性关系,焊接结束时轴向缩短量为7.5 mm,高温区和塑性变形区都集中在摩擦界面附近的堆积区域.     

辊刷对热轧5052铝合金带材表面质量的影响

在单机架双卷取铝热轧机上,试验探讨了辊刷的刷痕宽度、转速、喷射冲洗条件、震荡频次、材质(钢丝刷与尼龙刷)等使用要素对5052铝合金带材表面质量的影响,说明了辊刷使用要素对控制带材表面的粘铝、黑点、黑条、色差及均匀细腻度的重要性,为现场实际生产使用好辊刷,控制好轧辊表面涂层,进而得到较理想的带材表面质量提供了依据.     

冷轧加工率对5052-O铝合金板材组织和力学性能影响

采用拉伸试验、显微组织检测等方法,研究了30%～80%冷轧加工率对5052O铝合金板材力学性能、成形性能和晶粒尺寸的影响。结果表明,随着冷轧加工率增大,5052O铝合金板材的晶粒尺寸变小;抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和屈强比提升;拉伸应变硬化指数下降;塑性应变比先增大再减小,在加工率为70%时达到最大值。在制定5052O铝合金板带材生产工艺时,可以根据下游冲压加工方式选择合理的冷轧加工率,从而获得需要的力学性能和成形性能。     

铝合金搅拌摩擦焊过程热力演变的三维数值模拟

对搅拌摩擦焊过程中搅拌头速度变化进行分析,建立了考虑搅拌摩擦焊过程中焊缝产热的热源模型.对2024铝合金搅拌摩擦焊温度场和应力场进行了三维有限元模拟,表明焊缝两侧温度和应力分布的不对称现象不明显,主要由于焊接速度远小于搅拌头转速所致,但随着焊接速度加快,这种不对称现象逐渐加强.焊接过程中焊缝中心温度低于搅拌头边缘温度,焊接前方和两侧均为压应力,后方为拉应力;焊接结束后与搅拌头接触区的横向和纵向残余应力为较大拉应力,远离焊缝残余应力较小;沿厚度方向上,横向和纵向残余应力均逐渐降低.有限元计算结果与短波长X射线应力测试结果进行对比,结果表明,二者趋势基本吻合.     

5052铝合金板材阳极氧化条纹的形成机理

针对5052铝合金板带材阳极氧化后出现表面条纹缺陷的现象,借助扫描电镜、光学显微镜等对缺陷的产生原因进行分析,并提出改善缺陷的措施。结果表明,表面条纹缺陷与第二相种类和尺寸、晶粒均匀性等密切相关。通过大幅降低Fe含量等措施可显著改善阳极氧化条纹缺陷。     

带钢热连轧过程轧制力三维有限元模拟

在现代计算机控制的带钢生产中,轧制力的设定极其重要.根据宝钢轧制力模型和现场实测数据,结合热连轧过程中带钢三维变形和热力耦合的特点,应用DEFORM-3D软件建立了带钢热连轧前两个道次的有限元模型,模拟了热连轧过程中两个道次的轧制力变化,并与宝钢模型计算值和实测值进行了对比.结果表明,有限元法计算的轧制力与现场实测数据接近,两者误差在5.0%以内,同时有限元法的计算精度高于宝钢轧制力模型,特别是在第一道次,轧制力计算精度高出4.0%,该模拟为现场轧制工艺参数的调整优化提供了重要的参考价值.     

Thermo-mechanical coupled analysis of hot ring rolling process

A 3D rigid-plastic and coupled thermo-mechanical FE model for hot ring rolling（HRR） was developed based on DEFORM 3D software, then coupled heat transferring, material flow and temperature distribution of the ring in HRR were simulated and the effects of process parameters on them were analyzed. The results show that the deformation nonuniformity of ring blank increases with the increase of the rotational speed of driver roll and friction factor or the decrease of the feed rate of idle roll and initial temperature of ring blank. The temperature nonuniformity of ring blank decreases with the increase of the feed rate of idle roll or the decrease of initial temperature of ring blank and friction factor. There is an optimum rotational speed of driver roll under which the temperature distribution of ring blank is the most uniform. The results obtained can provide a guide for forming parameters optimization and quality control.     

冷变形对5052铝合金板材力学性能及制耳率的影响

利用光学显微镜、拉伸试验机及制耳率测试仪研究了冷变形对5052铝合金板材晶粒尺寸、力学性能及制耳率的影响。结果表明,5052铝合金冷轧板材的屈服强度与冷变形率呈线性关系,10%的变形量引起的抗拉强度的变化约为20 MPa,屈服强度的变化约为15 MPa。经再结晶退火后,退火板的晶粒尺寸与冷变形率及屈服强度均呈线性关系。冷变形率在50%~60%时,退火板的制耳率及平面各向异性指数Δr值均较小。     

7075铝合金热压缩变形流变应力

在Gleeble-1500热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,对7075铝合金在高温压缩变形中的流变应力行为进行了研究。结果表明,应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;可用Zener-Hollomon参数的指数形式来描述7075铝合金高温压缩变莆时的流变应力行为。     

镁合金热连轧过程数值模拟

针对镁合金热连轧过程中已发生边裂的问题,采用ANSYS变形热力耦合数值分析法,对 AZ31镁合金板在350℃、0．5 m·s-1轧制速度下的三道次连轧过程进行了有限元模拟,并应用LS-DYNA后处理器对轧制过程中镁板不同部位的温度、应力分别进行了分析,并对模拟结果进行实验验证。研究结果表明：热连轧过程中,首道次镁板温降值较大,而且不同位置的温降幅值不同;此外,轧制过程中镁板边部中心层应力始终大于中部表层应力值。轧制过程中温度的不均匀变化以及边部应力集中使得镁合金在热连轧过程中易于发生边裂。     

终轧温度及退火温度对5052铝合金板材组织及性能的影响

采用拉伸和硬度测试、显微组织及拉伸断口观察等方法研究了终轧温度及退火温度对5052铝合金板材组织及性能的影响.结果表明,未经退火时,板材表层已经发生再结晶,而中心层组织仅发生回复过程.退火处理后,随退火温度的升高,合金板材的强度、硬度下降,而伸长率增加.5052铝合金终轧温度不低于330℃时,可在后续的冷加工获得较为均...     

冷轧及热处理对AA 5052铝合金组织及力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、硬度实验和拉伸实验等方法,研究不同轧制变形量及后续退火处理对均匀化态5052铝合金组织与性能的影响。研究结果表明,随着轧制变形量的增加,等轴晶沿着轧制方向明显地被拉长。由于轧制变形量的增加,加工硬化效应导致合金强度升高,硬度下降。当轧制变形量为87%时,抗拉强度可达325 MPa,但是伸长率只有2.5%。经退后处理后,大量的第二相析出。随着退火温度的升高,第二相析出增多,并且明显弱化加工硬化效应。当经过300°C处理4 h后,伸长率可达~23%,抗拉强度降至212 MPa,此时综合力学性能恢复到均匀化状态。     

7150铝合金高温热压缩变形流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上对7150铝合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300~450 ℃和应变速率为0.01～10 s~(-1) 条件下的流变应力行为.结果表明:流变应力在变形初期随着应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述合金的热流变行为,其变形激活能为226.698 8 kJ/mol;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒在晶界交叉处出现并且晶粒数量逐渐增加;合金热压缩变形的主要软化机制由动态回复逐步转变为动态再结晶.     

铝合金板在循环塑性变形下的韧性断裂行为模拟(英文)

基于数值模拟的方法研究在循环塑性变形下铝合金板的力学行为。首先,通过Cockcroft-Latham韧性断裂准则得到材料的断裂极限应力图,并通过实验对成形极限应力图进行验证。数值模拟结果表明:滚边时弯曲中心的应变路径可以认为是平面应变状态;采用绳式滚边方法可以改善在弯曲中心线上的应力集中现象。从滚边断口的扫描电镜照片可以发现,循环塑性变形对铝合金板的韧性断裂行为有影响。